СОСТАВ И СПОСОБ ПОЛУЧЕНИЯ ПОЧВОУЛУЧШИТЕЛЯ (ПОЧВЕННОГО КОНДИЦИОНЕРА) НА ОСНОВЕ ПЕРЛИТА И ОТХОДОВ ПИЩЕВОЙ ПРОМЫШЛЕННОСТИ Российский патент 2025 года по МПК C05D9/00 C05F11/00 C05F5/00 C05G1/00 

Изобретение относится к области сельского хозяйства, а именно к получению сухого состава на основе перлита (природного кремнийсодержащего минерала вулканического происхождения) и отходов пищевой промышленности (свекловичная меласса, лузга гречихи) для внесения в почву с целью улучшения ее свойств (почвоулучшитель, почвенный кондиционер) и увеличения урожайности сельскохозяйственных культур. Кроме того, изобретение относится к способу получения данного состава путем смешивания различных компонентов на установке барабанного типа.

Формирование урожая сельскохозяйственных культур, во многом определяется комплексом свойств (агрофизических, агрохимических, биологических) почвы, обеспечивающих оптимальные условия для роста и развития культурных растений [1]. Вместе с тем, целый ряд природных процессов и хозяйственная деятельность человека могут оказывать негативное влияние на сельскохозяйственные почвы, вызывая их деградацию и потерю плодородия [2]. Для предотвращения развития процессов деградации и улучшения различных свойств почв используются специальные почвоулучшители (почвенные кондиционеры) природного или синтетического происхождения [3,4,5].

В качестве материалов для создания почвоулучшителей могут быть использованы различные кремнийсодержащие материалы - цеолиты, диатомиты, бентониты [6,7,8]. К числу кремнийсодержащих материалов относится и перлит, который используется при приготовлении субстратов для выращивания растений [9] и входит в состав смесей для обработки семян [10]. Основными достоинствами перлита в качестве основы для создания почвенного кондиционера являются его высокая водоудерживающая способность в сочетании с хорошей воздухопроницаемостью [11]. Другими компонентами почвоулучшителей (почвенных кондиционеров) выступают - гуминовые вещества, органические и пищевые отходы [12,13].

Известен состав с функцией почвоулучшителя, который включает обожженную диатомитовую крошку, древесную золу, гранулированную золу лузги подсолнечника [14].

К недостаткам данного состава является отсутствие гуминовых веществ, оказывающих положительное влияние на свойства почвы и обладающих ростостимулирующей способностью в отношении растений.

Известен почвенный кондиционер [15] включающий в себя почвенное композитное микробное средство, продукты ферментации твердых сельскохозяйственных отходов, органо-неорганический полимерный водоудерживающий материал и различные вспомогательные добавки. К недостаткам данного состава можно отнести сложную технологию получения, отсутствие в составе природных кремнийсодержащих материалов, обладающих положительным влиянием на почву и растений.

Предложен состав почвенного кондиционера [16] на основе кремнийсодержащего материала - природного цеолита и гуминовой кислоты в определенных соотношениях (природный цеолит - 80-92%, гуминовая кислота - 8-20%). Недостатком данного состава является отсутствие в его составе отходов пищевой промышленности, в составе которых имеются физиологически активные для растений соединения (меланин, бетаин и др.).

Наиболее близким к предложенному изобретению известное органоминеральное удобрение [17], на основе природного кремнийсодержащего минерала цеолита с добавлением (в определенных пропорциях) жидкого гуматного препарата, свекловичной мелассы, растительного масло и порошка биопрепарата на основе Триходермы. Недостатком данного состава является наличие большого количества компонентов, что ведет к увеличению затрат на производство, а также применение растительного масла, которое может быть использовано на пищевые цели.

Задачей заявляемого изобретения является разработка состава и способа получения сухого почвоулучшителя (почвенного кондиционера) на основе природного кремнийсодержащего перлита и отходов пищевой промышленности, внесение которого в почву перед посевом будет способствовать улучшение её свойств и повышению урожайности сельскохозяйственных культур.

Технический результат достигается тем, что при производстве сухого почвоулучшителя (почвенного кондиционера) происходит последовательное смешивание перлита, сухого гумата калия, свекловичной мелассы и измельченной лузги гречихи в определенных соотношениях на установке барабанного типа.

В качестве перлита использовали вспученный агроперлит, содержащий 65% диоксида кремния (SiO₂), и 16% оксида алюминия (Al₂O₃), оксиды K, Na, Fe, Ca, Mg.

В качестве источника гуминовых веществ использовали сухой гумат калия, содержащий 11% органических веществ и измельченной в мельнице.

Лузгу гречихи высушивали, измельчали в мельнице, просеивали через сито с размером с диаметром отверстий от 3-5 мм.

В качестве дополнительного источника органических веществ выступала свекловичная меласса. Содержание сухих веществ составляло 80%. Содержание азота порядка 1,5-2%, бетаинов - 4-7%.

При приготовлении 1 кг почвоулучшителя использовались следующие компоненты - 480 г перлита, 125 г измельченной лузги гречихи, 120 г сухого гумата калия, 190 г свекловичной мелассы и 85 мл воды.

Полученный почвоулучшитель (почвенный кондиционер) имел следующий химический состав: органическое вещество в пересчете на углерод (на абсолютно сухое вещество) - 17,42%; азот общий (на абсолютно сухое вещество) - 1,33 %; фосфор общий (на абсолютно сухое вещество) - 0,51%; калий общий (на абсолютно сухое вещество) - 1,49%.

Получение почвоулучшителя (почвенного кондиционера) проводилось на установке барабанного типа при постоянном перемешивании в течение 20 минут. На первом этапе в установку засыпали сухие компоненты (перлит, сухой гумат калия, измельченную лузгу гречихи). В дальнейшем добавляли свекловичную мелассу и воду. Размеры получаемых частиц почвоулучшителя составили 3-5 мм. Высушивание частиц проводилось на открытом воздухе при температуре 22°С в течении 5 часов.

Пример 1. Результаты полевых опытов.

В качестве объекта исследований выступал сорт Раушан. Репродукция семян - суперэлита.

Полевые опыты закладывались на опытных полях в экспериментальном севообороте Агробиотехнопарка Казанского ГАУ. Изучались следующие варианты опыта:

1. контроль - без внесения почвоулучшителя;

2. почвоулучшитель с перлитом, 60 кг/га.

3. почвоулучшитель с перлитом, 90 кг/га.

Почвоулучшитель вносили перед посевом (сеялкой) ярового ячменя под предпосевную культивацию. Погодные условия 2023 года были острозасушливыми. Почва опытных участков - серая лесная среднесуглинистая. Использовалась рекомендованная для условий Татарстана агротехнология возделывания ярового ячменя.

Результаты оценки влияния внесения почвоулучшителя на фитосанитарные свойства почвы приведены в таблице 1.

Таблица 1 - Численность фитопатогенных грибов родов Fusarium и Bipolaris в почве под яровым ячменем в слое 0-10 см, шт./г почвы, 2023 г.

Вариант Фаза развития ярового ячменя кущение колошение Контроль 0,84*10³ 3,12*10³ Почвоулучшитель с перлитом, 60 кг/га 0,69*10³ 2,84*10³ Почвоулучшитель с перлитом, 90 кг/га 0,62*10³ 3,01*10³ Примечание: * - показатели достоверно не отличаются от значений в контроле к контролю.

Результаты оценки показали, что внесение в почву почвоулучшителя с перлитом способствует снижению численности в почве фитопатогенных грибов, вызывающих развитие корневых гнилей, причем особенно значительным положительный эффект был на ранних этапах развития растений (фаза кущения), когда вредоносность данных болезней наибольшая. Наиболее выраженным эффект в подавлении почвенной инфекции фитопатогенных грибов был при использовании нормы расхода 90 кг/га.

Изменения в почвенной инфекции отразились на заражении растений корневыми гнилями (табл. 2).

Таблица 2 - Поражение растений ярового ячменя корневыми гнилями в фазу кущения, 2023 г.

Вариант Распространенность болезни, % Развитие болезни, % Контроль 40,1 2,1 Почвоулучшитель с перлитом, 60 кг/га 18,9 1,5 Почвоулучшитель с перлитом, 90 кг/га 16,1 1,3

Результаты оценки показали, что внесение почвоулучшителя с перлитом оказывает значительное положительное влияние на снижение поражения растений ярового ячменя корневыми гнилями. Так, распространенность болезни в опытных вариантах была в 2,12-2,49 раза ниже в сравнении с показателями в контроле. Максимальным положительный эффект в снижение поражения растений ярового ячменя корневыми гнилями был при внесении почвоулучшителя в норме 90 кг/га.

Результаты оценки влияния внесения состава на урожайность ярового ячменя представлена в таблице 3.

Таблица 3 - Урожайность ярового ячменя при применении почвоулучшителя, т/га, 2023 г.

Вариант Урожайность, т/га Прибавка урожая т/га % Контроль 4,69 Почвоулучшитель с перлитом, 60 кг/га 4,78 0,09 1,9 Почвоулучшитель с перлитом, 90 кг/га 4,96 0,27 5,8 НСР₀₅ 0,10

Результаты оценки показали, что достоверная прибавка урожая ярового ячменя к контролю была получена при внесении почвоулучшителя с нормой 90 кг/га.

Список использованной литературы:

1. Бабаева, М. А. Зависимость урожайности сельскохозяйственных культур от свойств и плодородия почв / М. А. Бабаева // Вестник Российской академии сельскохозяйственных наук. - 2008. - № 6. - С. 43-45.

2. Тищенко, А. И. Факторы, способствующие возникновению эрозии (деградации) почв сельскохозяйственных земель/ А. И. Тищенко // Пути повышения эффективности орошаемого земледелия. - 2021. - № 4(84). - С. 128-136.

3. Эффективность применения почвенных кондиционеров и удобрений при возделывании яровой пшеницы / И. С. Полетаев, Ф. П. Четвериков, А. П. Солодовников, К. Е. Денисов // Аграрный научный журнал. - 2020. - № 2. - С. 38-43.

4. Козлова, Н. В. Некоторые свойства полимерного суперабсорбента в качестве почвоулучшителя и компонента субстратов / Н. В. Козлова, А. В. Буртовой // Субтропическое и декоративное садоводство. - 2019. - № 69. - С. 183-192.

5. Результаты испытаний органических почвоулучшителей при возделывании овощных культур на орошаемых каштановых почвах Заволжья / К. В. Корсаков, Н. А. Пронько, А. С. Говряков, В. В. Пронько // Аграрный научный журнал. - 2020. - № 6. - С. 20-26.

6. Козлов, А. В. Применение кремнийсодержащих пород в качестве кондиционеров-почвоулучшителей как элемент ресурсосбережения факторов плодородия дерново-подзолистой почвы / А. В. Козлов // Проблемы природопользования и экологическая ситуация в Европейской России и на сопредельных территориях: Материалы VII Международной научной конференции (памяти проф. Петина А.Н.), Белгород, 24-26 октября 2017 года. - Белгород: Издательство «ПОЛИТЕРРА», 2017. - С. 301-304.

7. Середина, В. П. Агроэкологические аспекты использования цеолитов как почвоулучшителей сорбционного типа и источника калия для растений / В. П. Середина // Известия Томского политехнического университета. - 2003. - Т. 306, № 3. - С. 56-60.

8. Оленин, О. А. Органическая комплексная подкормка с функцией почвоулучшителя на основе диатомита для органического земледелия / О. А. Оленин, С. Н. Зудилин // Научная жизнь. - 2021. - Т. 16, № 1(113). - С. 49-64.

9. Тутова, Т. Н. Влияние субстрата на урожайность сортов укропа / Т. Н. Тутова // Овощеводство и тепличное хозяйство. - 2012. - № 1. - С. 17-18.

10. Компоненты для дражирования семян льна с добавлением перлита и биогумуса / В. В. Касаткин, Н. Ю. Касаткина, С. В. Степанов [и др.] // Сельский механизатор. - 2022. - № 6. - С. 18-19.

11. Васильев, А. А. Анализ внесения жидких мелиорантов / А. А. Васильев, А. Г. Варакин, Л. Н. Горин // Вестник НГИЭИ. - 2013. - № 4(23). - С. 17-24.

12. Яркаева, А. С. Применение почвенного кондиционера Natural humic acids на сахарной свекле / А. С. Яркаева // Роль и место информационных технологий в современной науке : сборник статей Международной научно-практической конференции : в 2 ч., Челябинск, 10 апреля 2018 года. Том Часть 2. - Челябинск: Общество с ограниченной ответственностью "Аэтерна", 2018. - С. 106-110.

13. Водолеев, А. С. Обезвреживание осадков сточных вод для использования их в качестве почвоулучшителя / А. С. Водолеев, М. А. Захарова, К. И. Домнин // Экология и безопасность жизнедеятельности : сборник статей XX Международной научно-практической конференции, Пенза, 14-15 декабря 2020 года. - Пенза: Пензенский государственный аграрный университет, 2020. - С. 36-39.

14. Патент № 2756819 C1 Российская Федерация, МПК C05F 11/02, C05D 9/02, C05G 3/80. Органическая комплексная подкормка растений с функцией почвоулучшителя : № 2021107370 : заявл. 22.03.2021 : опубл. 06.10.2021 / С. Н. Зудилин, О. А. Оленин ; заявитель федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования «Самарский государственный аграрный университет».

15. Патент № 2763594 C1 Российская Федерация, МПК C09K 17/40. Многофункциональный почвенный кондиционер, способ его приготовления и применения : № 2021113481 : заявл. 25.09.2019 : опубл. 30.12.2021 / Ч. Ду, Ц. Чжу, Ш. Го ; заявитель ЦИНДАО ЗЕТИАН АГРИКАЛЧЕРЕЛ САЙЕНС ЭНД ТЕКНОЛОДЖИ КО., ЛТД.

16. Патент № 2802755 C1 Российская Федерация, МПК C05G 3/80, A01G 24/13, B09C 1/00. Состав кондиционера почв и способ его изготовления : № 2023101917 : заявл. 27.01.2023 : опубл. 01.09.2023 / М. П. Мещеряков, В. Н. Хавронина, Е. Г. Мещерякова [и др.] ; заявитель Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "Волгоградский государственный аграрный университет".

17. Патент № 2797426 C1 Российская Федерация, МПК C05D 9/00, C09K 17/40. Способ получения почвоулучшителя на основе цеолита : № 2022129530 : заявл. 14.11.2022 : опубл. 05.06.2023 / Р. И. Сафин, И. Х. Вафин, Н. А. Медведев ; заявитель Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "Казанский государственный аграрный университет".

Изобретения относятся к сельскому хозяйству. Состав почвоулучшителя для улучшения свойств почв и увеличения урожайности сельскохозяйственных культур характеризуется тем, что 1 кг почвоулучшителя состоит из: 480 г перлита, 125 г измельченной лузги гречихи, 120 г сухого гумата калия, 190 г свекловичной мелассы и 85 мл воды. Способ получения почвоулучшителя для улучшения свойств почв и увеличения урожайности сельскохозяйственных культур характеризуется тем, что в установку барабанного типа, при постоянном перемешивании в течение 20 мин, для получения 1 кг почвоулучшителя сначала засыпают сухие компоненты: 480 г перлита, 125 г измельченной лузги гречихи, 120 г сухого гумата калия, затем добавляют 190 г свекловичной мелассы и 85 мл воды, размеры получаемых частиц почвоулучшителя составляют 3-5 мм, высушивание частиц проводится на открытом воздухе при температуре 22 °С в течение 5 ч, причем почвоулучшитель вносят в почву при использовании нормы расхода 90 кг/га. Изобретения позволяют улучшить свойства почвы и повысить урожайность сельскохозяйственных культур. 2 н.п. ф-лы, 3 табл., 1 пр.

1. Состав почвоулучшителя для улучшения свойств почв и увеличения урожайности сельскохозяйственных культур, характеризующийся тем, что 1 кг почвоулучшителя состоит из: 480 г перлита, 125 г измельченной лузги гречихи, 120 г сухого гумата калия, 190 г свекловичной мелассы и 85 мл воды.

2. Способ получения почвоулучшителя для улучшения свойств почв и увеличения урожайности сельскохозяйственных культур, характеризующийся тем, что в установку барабанного типа, при постоянном перемешивании в течение 20 мин, для получения 1 кг почвоулучшителя сначала засыпают сухие компоненты: 480 г перлита, 125 г измельченной лузги гречихи, 120 г сухого гумата калия, затем добавляют 190 г свекловичной мелассы и 85 мл воды, размеры получаемых частиц почвоулучшителя составляют 3-5 мм, высушивание частиц проводится на открытом воздухе при температуре 22 °С в течение 5 ч, причем почвоулучшитель вносят в почву при использовании нормы расхода 90 кг/га.