СПОСОБ ПОЛУЧЕНИЯ КОНЦЕНТРАТА ПИТАТЕЛЬНОГО СОСТАВА ДЛЯ ВЫРАЩИВАНИЯ СЕЛЬСКОХОЗЯЙСТВЕННЫХ КУЛЬТУР В ГИДРОПОННЫХ СИСТЕМАХ Российский патент 2023 года по МПК C05D9/02 A01G31/00 

Изобретение относится к области сельского хозяйства и может быть использовано для получения сельскохозяйственной продукции без грунта, в гидропонных условиях.

Обеспечение питательными веществами растений в гидропонике может значительно влиять на питание, вкус, текстуру, цвет и другие характеристики фруктовых и овощных культур. В гидропонных системах питательные элементы растворяются в соответствующих концентрациях для достижения нормального роста растений. В зависимости от усвоения питательных веществ растениями, повышается продуктивность и качество сельскохозяйственных культур. Питательные вещества для растений, используемые в гидропонике, растворены в воде и в основном находятся в неорганической и ионной формах. Поглощение растениями питательных веществ может происходить только тогда, когда они присутствуют в доступной форме. Функцией питательного состава для гидропоники является обеспечение корней растений водой, кислородом и необходимыми минеральными элементами в растворимой форме. Для большинства растений незаменимыми считаются 17 элементов: углерод, водород, кислород, азот, фосфор, калий, кальций, магний, сера, железо, медь, цинк, марганец, молибден, бор, хлор и никель. Однако микроэлементы в питательном составе могут тесно взаимодействовать друг с другом, что может оказывать как положительное, так и отрицательное влияние на урожайность, в зависимости от стадии роста, количества, комбинации и баланса.

Нормальный диапазон концентраций каждого из этих микро- и макроэлементов в растении узок, при этом как недостаток, так и избыток вызывают серьезные физиологические последствия.

Также осаждение, соосаждение и комплексообразование питательного состава могут изменить доступность питательных веществ для растений. Явлению осаждения часто способствует изменение pH, поскольку оно зависит от поглощения питательных веществ растениями из питательного состава. Значения pH выше 7 могут вызвать осаждение железа, цинка, меди, никеля и марганца в виде нерастворимых гидроксидов.

Таким образом, основные сложности для реализации гидропонного производства являются поддержание содержания макро- и микроэлементов в питательном составе и pH.

Известен способ приготовления концентрированного питательного раствора Хьюитта (патент РФ №2636468, опубл. 23.11.2017, С1), заключающийся в том, что включает растворение минеральных солей в дистиллированной воде. При этом компоненты, содержащие кальций и магний, используют в количестве, меньшем относительно прописи Хьюитта, с таким расчетом, чтобы при последующем n-кратном разбавлении концентрата водопроводной водой средней жесткости концентрация ионов кальция и магния соответствовала норме по Хьюитту. Выпадению в осадок фосфатов кальция препятствуют, закисляя концентрат до pH=2,0-2,2, добавляя соляную и/или серную кислоту и однозамещенный фосфат калия в эффективном количестве.

Недостатками данного питательного раствора является, что он действует только при pH = 5,5 … 6,0, однако в гидропонных условиях в процессе физиологической деятельности растений, рH раствора может повышаться до 7, тем самым макро- и микроэлементы могут выпадать в осадок.

Известна 3-компонентная система удобрений для гидропоники Flora Series (http://floragrow.ru/products/flora-series.html), которая используется на разных стадиях развития растений (прототип). Компоненты этого концентрата не удается сохранить в виде одного раствора, поэтому они разделены на три концентрата, комбинируя их, можно получить необходимое питание для растения. Это вносит дополнительные сложности, особенно при подкормке растений методом полива. Flora Series не является универсальным средством для широкого применения, поскольку содержит низкое количество азота, фосфора, неустойчива при pH выше 7.

Технической задачей заявляемого изобретения является повышение массы сельскохозяйственных растений в гидропонных системах и устойчивости питательного раствора при pH выше 7.

Поставленная задача решается за счет разработки способа получения концентрата питательного состава для выращивания сельскохозяйственных культур в гидропонных системах. Концентрат питательного состава для выращивания сельскохозяйственных культур в гидропонных системах содержит (в пересчете на элементы, масс.%): 4,4% азота, 4% калия, 0,18% кальция, 0,09% магния, 0,2% серы, 6,13% фосфора, 0,005% железа, 0,28% бора, 0,0005% меди, 0,001% цинка, 0,002% марганца, 0,057% молибдена, остальное вода. Достижение заявляемого результата подтверждается примерами.

Пример 1

Для приготовления концентрата питательного состава для выращивания сельскохозяйственных культур в гидропонных системах, растворяют в 100 мл воды нитрат аммония – 4,4 г, дигидроортофосфат калия – 10,13 г, хлорид кальция – 0,18 г, нитрат магния – 0,09 г, сульфат калия – 0,2 г. После длительного перемешивания, последующего отстаивания, слива надосадочной жидкости и фильтрации, в полученный раствор добавляют хелат железа – 0,005 г, борную кислоту – 0,28 г, хелат меди – 0,0005 г, хелат цинка – 0,001 г, хелат марганца – 0,002 г, аммоний молибденовокислый – 0,057 г.

По мере необходимости полученный концентрат фильтруют через 24 часа после приготовления на случай выпадения нерастворимого осадка.

Растворение химических веществ проводят при температуре 20-25 °С и при поддержании значения pH не менее 6,5-8. Поддержание значений pH рекомендуется осуществлять при падении pH ниже 6,5 – 1Н раствором гидроксида калия, при повышении значений рН более 8 – раствором серной кислоты.

Пример 2

7,5 мл концентрата питательного состава растворяют в 1 л воды.

Раствор помещают в пластиковый контейнер. Далее в контейнер добавляют семена растений дайкона или базилика. Контейнер помещают в климатическую камеру, оснащенную светодиодным освещением, с контролем оптимальной влажности 60%, температуры 24-26 °С, pH раствора составляет 6,8-7,3.

В таблицах приведены показатели массы и роста дайкона и базилика с полученным раствором концентрата питательного состава.

Таблица 1

Параметры роста и биомассы дайкона

Питательный состав Высота растений, см Сырая масса растений, г Сухая масса растений, г Сухая масса корней, г Площадь листовой поверхности растений, см² GHE 14,2 ±1,1 14,9±0,015 0,67±0,012 0,06±0,01 1,1±0,05 Раствор концентрата питательного состава 14,7±1,5 21,2±0,02 0,96±0,018 0,17±0,008 1,3±0,08

Таблица 2

Параметры роста и биомассы базилика

Питательный состав Высота растений, см Сырая масса растений, г Сухая масса растений, г Сухая масса корней, г Площадь листовой поверхности растений, см² GHE 5,8 ±0,8 6,9±0,011 0,32±0,01 0,034±0,01 0,9±0,008 Раствор концентрата питательного состава 6,2±0,78 8,2±0,07 0,46±0,011 0,04±0,03 1,1±0,01

Преимуществом заявляемого изобретения является широкое окно химической стабильности в диапазоне pH 6,5-8. Применение заявленного изобретения позволяет упростить получение питательного раствора путем разведения концентрата по сравнению с растворением сухого удобрения в воде. Увеличивает массу сельскохозяйственных растений в гидропонных условиях, повышает урожайность растений.

Изобретение относится к сельскому хозяйству, в частности к растениеводству без грунта, и может быть использовано при гидропонном и тепличном способах выращивания сельскохозяйственных растений. Способ получения концентрата питательного состава для выращивания сельскохозяйственных культур в гидропонных системах включает растворение, в пересчете на элементы, масс.%: 4,4% азота, 4% калия, 0,18% кальция, 0,09% магния, 0,2% серы, 6,13% фосфора, 0,005% железа, 0,28% бора, 0,0005% меди, 0,001% цинка, 0,002% марганца, 0,057% молибдена, остальное вода, при pH 6,5-8 и температуре 20-25 °С. Изобретение позволяет повысить массу сельскохозяйственных растений, урожайность растений и устойчивость питательного раствора при pH выше 7. 2 табл., 2 пр.

Способ получения концентрата питательного состава для выращивания сельскохозяйственных культур в гидропонных системах, включающий растворение, в пересчете на элементы, масс.%: 4,4% азота, 4% калия, 0,18% кальция, 0,09% магния, 0,2% серы, 6,13% фосфора, 0,005% железа, 0,28% бора, 0,0005% меди, 0,001% цинка, 0,002% марганца, 0,057% молибдена, остальное вода, при pH 6,5-8 и температуре 20-25 °С.