Известковое удобрение-мелиорант Российский патент 2024 года по МПК C05D3/02 C05D5/00 C05D9/02 C05G3/00 

Изобретение относится к известковым удобрениям-мелиорантам и может быть использовано в сельском хозяйстве.

В условиях возрастания стоимости всех видов удобрений и затрат на их применение, важнейшей агрохимической проблемой стала разработка наиболее рациональных и эффективных приемов применения удобрений-мелиорантов, обеспечивающих нейтрализацию избыточной кислотности почв при максимальной окупаемости затрат на этот прием.

Известно известковое удобрение, содержащее 40-60% карбоната кальция и природного мела [Патент РФ №2165400], применяемое для зерновых и пропашных сельскохозяйственных культур.

К недостатку такого удобрения относится недостаточное содержание в нем магния и силикатов, необходимых для требуемого повышения урожайности.

Известен способ приготовления комплексного удобрения, согласно которому удобрение получают при соотношении компонентов, масс. %: кварц-глауконитовый песок 20-25, навоз 10-15, иловой осадок 60-70, причем смесь получают путем добавления навоза перед обработкой илового осадка обеззараживанием, обезвреживанием и сушкой (Патент РФ №23165233).

Технический недостаток данного способа: изменение технологического цикла обработки илового осадка при биологической очистке канализационных сточных вод; недостаточный эффект в случае использования удобрения в качестве мелиоранта; повышенный расход кварц-глауконитового песка.

Также известно известковое удобрение для зерновых и пропашных сельскохозяйственных культур, включающее в качестве мелиорантов карбонат кальция химического синтеза и известняковую муку (Патент РФ №2078067).

Недостатком этого изобретения является ослабление его эффективности как мелиоранта уже на второй и последующие годы севооборота, что ведет к необходимости дополнительного известкования почвы небольшими дозами активного мелиоранта уже после первого года севооборота. Это объясняется следующим. Карбонат кальция в этом случае в течение первого вегетационного периода обеспечивает улучшение агрохимических характеристик почвы. Максимальное снижение форм почвенной кислотности происходит в первые месяцы после внесения мелиоранта; для этого удобрения характерна неравномерность хода процесса мелиорации и резкое снижение активности по годам последействия.

В связи с необходимостью устранения недостатков вышеперечисленных аналогов целью предлагаемого изобретения заявлено повышение агрохимической эффективности предлагаемого удобрения за счет комплексного воздействия его компонентов, в особенности на песчаных и супесчаных почвах с кислой реакцией среды с низким содержанием магния, питательных микроэлементов и коллоидного кремния, повышение урожайности и улучшении качества возделываемых при применении этого мелиоранта культур, а также улучшение кислотно-основных свойств почвы.

Проведены исследования применения предлагаемого известкового удобрения-мелиоранта (далее - мелиоранта) на слабокислых почвах. Мелиорант представляет собой гранулы цилиндрической формы светло-серого цвета. Состав его таков: (в граммах на 100 г всего продукта в пересчете на сухое вещество) СаСО₃ - 46,4-57,9; CaSO₄ - 7,9-8,5; Са(ОН)₂ - 7,5-8,4; СаО - 9,0-12,5; MgO - 5,9-7,5; Mg(OH)₂ - 0,3-0,4; Al₂O₃+Fe₂O₃ - 2,0-2,6; SiO₂ - 2,0-3.0; NaCl - 3,8-4,1; CaCl₂ - 2,9-3,3.

В задачу исследований входило установление действия возрастающих доз мелиоранта на кислотно-основные свойства дерново-подзолистой почвы, продуктивность и качество сельскохозяйственных культур.

Схема наших исследований с яровым ячменем сорта Яромир (2021 г.) и картофелем сорта Жуковский (2022 г.) состояла из 6 вариантов, дозы мелиоранта возрастающие (4 дозы, представленные в долях гидролитической кислотности (г.к.) от 0,5 до 2,0 т.к., полная доза мелиоранта - 7,5 т/га).

Схема опыта

1. Контроль

2. Фон (N₆₀P₆₀K₆₀)

3. Фон + мелиорант по 0,5 г.к.

4. Фон + мелиорант по 1,0 г.к.

5. Фон + мелиорант известковый для сельского хозяйства по 1,5 г.к.

6. Фон + мелиорант известковый для сельского хозяйства по 2,0 г.к.

В опыте с ячменем учет всхожести проводили при массовом появлении всходов. Учет урожая - сплошной поделяночный с дальнейшим пересчетом на 14%-ную влажность и 100%-ную частоту зерна в фазе полной спелости. Статистическую обработку результатов опыта проводили при помощи программ STRAZ и MS Excel.

Посадка клубней проводилась в предварительно нарезанные гребни вручную, глубина посадки 6-7 см; масса семенного материала 50-70 г. Схема посадки 75 x 30 см, густота стояния растений - 44000 штук/га. Уборка картофеля вручную с каждой делянки. В клубнях уборочной пробы определяли: содержание крахмала весовым методом; содержание сухого вещества весовым методом при 105°С; содержание витамина С по И.К. Мурри [Руководство по методам контроля качества и безопасности БАД к пище (Метод И.К. Мурри) / Руководство Ρ 4.1.1672-03. Μ., 2004. С. 72.] вкус вареного картофеля: 9 - отличный, 7 - хороший, 5 - удовлетворительный, 3 - пресный, 1 - плохой (неприятный, горьковатый); потемнение мякоти (сырой и после варки): 9 - цвет не изменился, 7 - слабое изменение цвета, 5 - среднее окрашивание, 3 - сильное окрашивание, 1 - очень сильное темное окрашивание; разваримость: 9 - очень сильно разваривается; 7 - сильно разваривается; 5 - средне разваривается; 3 - слабо разваривается; 1 - не разваривается.

Почва дерново-подзолистая легкосуглинистая, слабоокультуренная. Агрохимические показатели почвы: рН 4,8-5,0, Нг - 4,9-5,0 мг-экв., сумма поглощенных оснований 4,2-4,5 мг-экв/100 г почвы, степень насыщенности основаниями 35-40%, содержание подвижного алюминия (по Соколову) 7,0 мг, подвижного фосфора и обменного калия (по Кирсанову) 85 и 100,0 мг/кг почвы соответственно, гумуса (по Тюрину) 1,7-2,0%. Предшественник - чистый пар. Ячмень относится к культурам раннего срока сева. Нормы высева - 5,5-6 млн/га всхожих семян или 240 кг/га. Способ посева - узкорядный. Перед посевом на фоновом и опытных вариантах внесено N₆₀P₆₀K₆₀. Посев производили сеялкой СПУ-3 на глубину 3-4 см.

Величина урожая ярового ячменя определяется количеством продуктивных стеблей на единицу площади, озерненностью колоса и массой 1000 зерен. В таблице (Фиг. 1) представлены результаты структуры урожая ячменя. Как видно, проведение известкования почв существенно отразилось на ростовых процессах: высота растений увеличивалась прямолинейно возрастающим дозам мелиоранта. Наибольшая высота растений - 60,0 см отмечена в варианте с внесением мелиоранта по 1,5 г.к., увеличение дозы извести до 2,0 г.к. в 1-ый год действия мелиоранта не обусловило дальнейшего роста растений (Фиг. 1).

Аналогичная закономерность выявлена в отношении длины колоса, и продуктивной кустистости. Известкование в дозах 0,5, 1,0 и 1,5 г.к. обеспечило нарастающий эффект, увеличение дозы до 2,0 г.к. при прямом действии мелиоранта было эффективно, но нарастающего эффекта не было получено. Наилучшие показатели длины колоса и продуктивной кустистости получены при внесении дозы 1,5 г.к. - 7,5 см и 2,7 соответственно (Фиг. 1). Следует отметить, что при прямом действии известкования только при внесении мелиоранта в дозе 1,0 г.к. получены достоверные различия по всем показателям.

Анализ экспериментальных данных свидетельствует о том, что в момент уборки урожая масса 1000 зерен в вариантах с известкованием наибольшая и увеличивается с повышением дозы мелиоранта (Фиг. 2).

Нейтрализация избыточной кислотности почвы способствовала увеличению массы зерна с 1-го колоса, с повышением дозы мелиоранта с 0,5 до 2,0 г.к. показатель повысился в сравнении с фоновым вариантом на 5,3%, 8,3, 11,9 и 7,3% соответственно. Еще большая разница получена в сравнении с абсолютным контролем, что свидетельствует о необходимости проведения известкования при возделывании ячменя. Отметим, что мелиорант обладает высокой нейтрализующей способностью, что подтверждается реакцией растений на изменение кислотно-основных свойств дерново-подзолистой почвы (Фиг. 2).

Аналогичные выводы можно сделать в отношении массы 1000 зерен. Наименьшее значение показателя 37,2 г получено в контрольном варианте. Внесение полного минерального удобрения способствовало увеличению массы до 39,6 г. Совместное применение мелиоранта и минеральных удобрений обеспечило увеличение массы 1000 зерен на 4,2%, 11,9, 13,8 и 9,3% соответственно в зависимости от дозы мелиоранта.

Наибольшее количество зерен в колосе отмечено в 5-ом варианте - 22,3 шт. Статистически достоверной разницы между вариантами с дозой 0,5, 1,0 и 2,0 г.к. не выявлено, однако все показатели в этих вариантах выше в сравнении с фоновым вариантом и контролем.

Применение мелиоранта по 0,5, 1,0, 1,5 и 2,0 г.к. способствовали получению прибавки урожая в сравнении с фоновым вариантом на 3,7, 5,1, 6,3 и 6,8 ц/га, или на 14,1, 19,4, 24,0 и 25,9% соответственно (Фиг. 3).

При внесении мелиоранта (3, 4, 5 и 6 вар.) отмечено достоверное увеличение урожая массы соломы и сужение соотношения зерно холома с 1:2,21 до 1:2,06 по сравнению с этими показателями в контрольном варианте (Фиг. 4). При этом отмечено улучшение качества зерна, главным образом, увеличение содержания белка в зерне с 14,4 до 15,1%.

Известкование способствовало нейтрализации всех видов почвенной кислотности и насыщению почвенно-поглощающего комплекса основаниями. Наибольшая нейтрализация кислотности обусловлена дозами мелиоранта по 1,5 и 2,0 г.к. (общий сдвиг pH_kcl и Нг составил 1,5-1.7 и 1.4-1.6 мг.экв/100 г соответственно). Наиболее интенсивное снижение кислотности почвы наблюдалось от применения мелиоранта в дозе по 0,5 и 1,0 г.к. (сдвиг pH_kcl и Нг от одной тонны мелиоранта составил 0,14-0,19 ед. рН и 0,22-0,16 мг.экв/100 г соответственно) (Фиг. 5).

В контрольном варианте значение рН - 4,9. В фоновом варианте наблюдается еле заметное подкисление почвы на 0,1 мг-экв/на 100 г почвы. Сумма поглощенных оснований (S), как в контрольном, так и в варианте с N₆₀P₆₀K₆₀, достоверному изменению не подвергалась. В контрольном варианте она остается почти на том же уровне и составляет 3,2-3,3 мг-экв/100 г почвы, в варианте с внесением NPK - снизилась на 0,16 мг-экв/100 г почвы и составила 3,04 мг-экв/100 г почвы.

В вариантах с внесением мелиоранта в дозе 0,5-1,0 г.к. рост суммы поглощенных составил 1,5-1,7 мг-экв/100 г почвы, достигая значения 4,5-4,9 мг-экв/100 г почвы. Увеличение дозы мелиоранта до 1,5 и 2,0 г.к. способствовало дальнейшему повышению содержания суммы поглощенных оснований, которая составила 5,1-5,3 мг-экв/100 г почвы. Аналогичные закономерности выявлены в отношении степени насыщенности почв основаниями.

Таким образом, исследования эффективности мелиоранта на посевах ярового ячменя в 2021 году показали, что его применение в виде основного внесения в дозах 0,5; 1,0, 1,5 и 2,0 г.к. при выращивании на агрофоне N₆₀P₆₀K₆₀ эффективно и обеспечивает получение достоверной прибавки урожайности и улучшения качества зерна.

В последействии внесение различных доз мелиоранта повлияло на биометрические показатели растений картофеля (Фиг. 6).

Наименьшее количество клубней (10,0 шт./куст) сформировалось в вариантах без удобрений, в варианте с NPK количество клубней составило 12,0 шт./куст. Наилучшие показатели количества стеблей и клубней с одного растения получены в вариантах с дозой, не превышающей 1,0 г.к. - 4,9 см и 12,5 шт/раст. соответственно.

Комплексным показателем, отражающим эффективность изучаемого агрохимиката, является продуктивность картофеля (Фиг. 7). В условиях 2022 года урожайность картофеля колебалась от 16,9 до 28,2 т/га, прибавка урожая клубней в вариантах с мелиорантом в различных дозах (вар. 3-6) составила 3,3-5,8 т/га или 14,7-25,9% к минеральному фону (вар. 2). Наиболее значимые прибавки урожая получены в 4-ом и 5-ом вариантах - с внесением Мелиоранта в дозах 1,0 и 1,5 по г.к - 5,8 т/га (25,9%) и 5,2 т/га (23,6%).

В вариантах с использованием мелиоранта в возрастающих дозах фракция мелкого картофеля (<30 мм) снижалась до 5,2-6,3%, в зависимости от дозы мелиоранта, против 9,0-11,8% в контроле и фоновом варианте (Фиг. 8). Доля клубней крупной фракции (>60 мм) при известковании почв независимо от дозы составляет 14,1-14,5%, при 79,2-80,5% семенной фракции и 5,2-6,3% мелкой фракции. Наилучшая структура урожая сложилась в вариантах с внесением мелиоранта в сочетании с NPK 3-6 вар.

Различные дозы известкового удобрения способствовали существенному увеличению валовой урожайности, изменяли количество и массу клубней, что влияло на показатели качества продукции (Фиг. 9).

Содержание сухого вещества и крахмала в 3-ем, 4-ом и 5-ом вар. находилось в интервале 16,7-16,9% и 10,5-11,2%, что выше соответствующих значений минерального фона. Увеличение дозы мелиоранта до 2,0 г.к. хотя и способствовало увеличению параметров, но в сопоставлении с вариантами с меньшими дозами мелиоранта, не привело к дальнейшему росту показателей. Аналогичные закономерности выявлены в отношении содержания витамина С: применение мелиоранта достоверно повышало величину показателя на 06-1,6 мг% по сравнению с минеральным фоном,

В экстремальных условиях 2022 года уровень нитратов в клубнях в целом по опыту был высоким - 164-292 мг/кг. Однако, проведение известкования обусловило достоверное снижение концентрации нитратов до 164-213 мг/кг, против 292 мг/кг в варианте с NPK.

В результате повышения урожайности, товарности и показателей качества картофеля в вариантах с применением различных доз мелиоранта повышался выход питательно ценных компонентов (Фиг. 10). Максимальный выход сухого вещества, крахмала и витамина С получен в вариантах с применением мелиоранта в дозах 0, 1,0, 1,5, 2,0 г.к.: 42,9, 47,7 и 45,5 и 43,9 ц/га сухого вещества, 27,0, 31,6, 30,4 и 30,0 ц/га крахмала и 4,4, 5,0, 5,0 и 4,7 кг/га витамина С соответственно, что выше фонового варианта по сухому веществу на 21,9, 35,5, 29,3 и 24,7% соответственно, по сбору крахмала выше на 12,5, 31,7, 26,7 и 25,0%, по сбору витамина С - на 18,9, 35,1, 35,1 и 27,0% соответственно.

Хороший вкус вареного картофеля (>6 баллов) отмечен во 2-ом и 3-ем, в 5-ом и 6-ом вариантах (Фиг. 11). Разваримость клубней повышалась со слабой (3 балла) в фоновом варианте до средней (5 баллов) и выше средней (5,5 баллов) во всех вариантах с применением мелиоранта. В известкованных вариантах практически, отсутствовало ферментативное потемнение сырой мякоти (7 баллов), что важно для кулинарии и подтверждается имеющимися литературными сведениями [И.К. Мурри Руководство по методам контроля качества и безопасности БАД к пище (Метод И.К. Мурри) / Руководство Ρ 4.1.1672-03. Μ., 2004. С. 72].

Внесенный мелиорант на 2-ой год действия не оказывает отрицательного влияния на формирование вкусовых качеств клубней картофеля - продукция набрала максимальное количество баллов - 26,0-26,5, что выше абсолютного контроля и минерального фона.

В последействии известкования мелиорантом нарастает эффективность нейтрализации избыточной кислотности почвенного раствора. Наибольшая нейтрализация обменной почвенной кислотности в вариантах с возрастающими дозами мелиоранта (3-ий, 4-ый, 5-ый и 6-ой варианты) обусловлена дозами извести рассчитанными по 1,5 и 2,0 г.к. (общий сдвиг pH_kcl и Нг в сравнении с контролем 2021 годом составил 1,9-2,0 и 1.4-1.6 мг.экв/100 г соответсенно) (Фиг. 12).

Наиболее интенсивное снижение кислотности почвы наблюдалось от применения мелиоранта в дозе по 0,5 и 1,0 г.к. (сдвиг pH_kcl и Нг от 1 т мелиоранта составил 0,2-0,24 ед. рН и 0,23-0,16 мг.экв/100 г соответственно). Повысилась сумма обменных оснований до 4,2-5,2 мг-экв/100 г, степень насыщенности основаниями - до 45,4-46,5%, по сравнению с аналогичными значениями контрольного и фонового варианта. Внесение мелиоранта в дозе 0,5-2,0 г.к. (3,75-15,0 т/га) закономерно повышало содержание обменного кальция на 22-42 мг/кг, относительно значений минерального фона.

Вышеприведенные сведения убедительно свидетельствуют о высокой агрохимической эффективности предлагаемого известкового удобрения-мелиоранта, применение которого обеспечивает повышение урожайности и улучшение качества возделываемых при применении этого мелиоранта сельскохозяйственных культур, а также улучшение кислотно-основных свойств почвы, что рассматривается в качестве технического результата представляемого изобретения.

Предлагается следующий способ применения мелиоранта.

Способ получение известкового удобрения-мелиоранта, включающий использование гидроксидов, оксидов и солей кальция и магния и отличающийся тем, что смесь компонентов данного удобрения-мелиоранта вылеживают на открытом складе до понижения исходной влажности до уровня 8-12%, далее осуществляют ее грануляцию, пропуская продукт через измельчитель, а затем перемещают в экструзионный гранулятор производительностью 10 тонн/час; после чего образовавшиеся в результате указанных операций отформованные гранулы сушат при температуре 300-400°С в сушильном вращающемся барабане, оборудованном газовой горелкой и в заключение осуществляют рассев высушенных гранул на вибросите, получая таким путем фракции получаемого продукта заданного гранулометрического состава (диаметром 3-6 мм, длиной 5-10 мм).

В результате проведенных исследований выяснено, что вылеживание до влажности 8-12% необходимо, потому что при более высокой влажности мелиорант может подвергаться замерзанию при внесении в почву; а длина гранул должна быть не более 10 мм, потому что при наличии более крупных гранул могут возникнуть трудности при внесении мелиоранта в почву.

Изобретение относится к сельскому хозяйству. Известковое удобрение-мелиорант включает оксиды кальция, магния, кремния, алюминия и железа, гидроксиды кальция и магния и соли натрия и кальция, причем в качестве таковых содержит в своем составе в граммах на 100 г всего продукта в пересчете на сухое вещество: СаСО₃ - 49,7-57,9; CaSO₄ - 7,9-8,5; Са(ОН)₂ - 7,5-8,4; СаО - 9,0-12,5; MgO - 5,9-7,5; Mg(OH)₂ - 0,3-0,4; Al₂O₃+Fe₂O₃ - 2,0-2,6; SiO₂ - 2,0-3,0; NaCl - 3,8-4,1; CaCl₂ - 2,9-3,3. Изобретение позволяет повысить урожайность и улучшить качество возделываемых сельскохозяйственных культур, а также улучшить кислотно-основные свойства почвы. 12 ил.

Известковое удобрение-мелиорант, включающее оксиды кальция, магния, кремния, алюминия и железа, гидроксиды кальция и магния и соли натрия и кальция и отличающееся тем, что в качестве таковых содержит в своем составе в граммах на 100 г всего продукта в пересчете на сухое вещество: СаСО₃ - 49,7-57,9; CaSO₄ - 7,9-8,5; Са(ОН)₂ - 7,5-8,4; СаО - 9,0-12,5; MgO - 5,9-7,5; Mg(OH)₂ - 0,3-0,4; Al₂O₃+Fe₂O₃ - 2,0-2,6; SiO₂ - 2,0-3,0; NaCl - 3,8-4,1; CaCl₂ - 2,9-3,3.