Способ получения удобрения-мелиоранта для солонцов Советский патент 1986 года по МПК C05F3/00 C09K17/40 C05C9/02 

f12

Изобретение относится к способам получения удобрений-мелиорантов для засоленных почв с использованием про мьппленных отходов, и может быть использовано . при восстановлении плодородия солонцовых почв,

Цель изобретения - увеличение эффективности удобрения-мелиоранта, Способ заключается в раздельном им- прегнировани }. навоза отработанным травиль&1м раствором сернокислотногс травления черных металлов,-8 котором растворена мочевина, и затем 35- 37%-ным формалином, в результате чего в органической массе навоза равномерно образуются комплексньш соединения метиленмочейины с серной кислотой, сульфатом железа и микрозле- мейтз.ми с образованием комплексного удобрения мелиоранта (КУМ).

Для получения.КУМ использован травильный раствор наиболее типичного химического состава: 10% свободной серной кислоты, 20% сульфата

Вода Органическое ве77,3

Основными факторамиJ определяющими получение комплексного удобре- ния-М1глиоранта заданного состава и свойства5 являются весовое соотношение между навозом травильным раствором,, мочевиной и формалином, ;оот- ветст}зенио равным 100:1-1,5г 1,5; I а гаюке взаимодействие в навозной массе кимических реагентов раздельно вносимьгх на навоз разбрызгиванием при послойном компй стировании.

Оптимальность выбранных соотношений реагирующих ингредие :гов опредеJ

железа, 25 мг/л меди, 500 мг/л никеля j 20 мг/л Кобальта, 6 мг/л цинка, 20 1мг/л марганца, 15 мг/л ванадия и 2 мг/л молибдена.

В качестве органического носителя для комплексного удобрения-мелиоранта выбрана активна; основа, а именно подстилочный навозS состоящий из твердых выделений яшвотных в смеси с

подстилочным материалом соломой. Сам навоз является полным органическим удобрением щелочной формы, содер- все необходимые для растений питатель п 1е элементы. Внесение навоза в больших количествах не стабильно и ме цленно улзгчшает структуру солонцовой почвы, её водный и йоздушный режт- о Однако навоз является источни- KOMs повьшшкядим содержаниг гумуса в

почве,, и источником СО , который усиливает синтез органических веществ раст«гниями. Характеристика использованного подстилочного навоза представ- лена в табЛо 1.

i Таблица

64,6

75,0

ляется заданным количеством вводимого в навоз травильного раствора в количестве 10-15 л/т с концентрацией свободной серной кислоты 10%, сульфа- та железа 20%, микроэлементов . 1000 мг/л,, при весовом соотношении - навозS травильный раствор, равный 100;1-1,5„ Введение 10-15 л травильного раствора на 1 т навоза создает концентрацию водородных ионов рН 2jO- 3,0, что является необходимым условием для его же закрепления. Для повы- гаения проникающей и смачивакнцей способности травильного раствора в ор3

ганической массе навоза в нем предварительно расттзоряют ьгочевину в массовом соотношении травильньп раствор мочевина, равном 1:1, и после этого ведут закрепление травильного раствора в навозе формалином, не допуская охлаждения формалина н -гке -100 с во избежании образования параформа и обрыва цепи конденсации с мочевиной.

Процесс закрепления травильного раствора протекает при мольном соотношении мочевина:формальдегид от 1,35:1 до 2:, что соответствует массовому соотношению между мочевиной и 35-37%-ным формалином, рав- мом 1-1,5:1.

Уняличение отработанного травильного раствора более 15 л на 1 т навоза смещает концентрацию водородных ионов ниже двух, что неблагоприятно отражается на коАденсации мочевины с формалином - в навозе кроме линейного полимера образуется и сшитый полимер, который растением не усваивается.

Снижение массовой доли отработанного травильного раствора менее 10 л на 1 т навоза повышает рН до 5,0- 5,5, что замедляет процесс конденсации мочевины и формальдегида и снижает массовую долю микроэлементов в целевом продукте.

Мочевино-формальдеп-щный конденса полученный в сильно кислой среде (), сходен с природт1м лигнином, как тот, так и другой очень медленно гидролизуются в почве и не усваиваются растениями.

Конденсация мочевины с формальдегидом протекает нормально в условиях саморазогрева навоза, например при температуре закладки не ниже ЮС, и последующим саморазогревом, например до 30°С. .

В результате протекающей реакции конденсации навоз обогащается микроэлементами, мелиорирующими и удобрительными веществами, такими как метиленмочевина, железосульфатмети- ленмочевина, сернокислая метилен- мочевина, которые способстоуют повышению эффективности навоза по вое- становлению плодородия солонцовых почв.

Процесс получения КУН оплсывает- ся следующими xим rчecкими реакциями.

При растворении в травильном растворе избытка мочевины свободная

:

1237635«

ссрияя кислотя свяг ыояется г мочевиной в прочное спединр.нир сернокислой мочевины, сульфат железа обра- ; зует мало устойчивое комплексное соединение с мочевиной

rffl CONHj

NH CONHj

H,SO,

FeSO,

(1) (2)

Кислая реакционная масса, содержащая свободную мочевину и ее комплексные соединения с серной кислотой и сульфатом железа, быстро впитывается в органическую массу навоза и закрепляется в ней формаЯьде- Г1ЩОМ с образованием твердых медленно растворимых комплексных соединений в виде сернокислой метиленмоче- вины и железосульфатметиленмочевины, в которые включены mкpoэлeмeнты травильного раствора

,0

х

NHjCOffflj - С

ЮТ СОКНг

NH CONHCH NHCONT-I. Т1 .SO

(3)

30

NHCONHj.FeSO +П

Nfllj CONCHA NHCOH; FeSO -t-Hj О

(4)

35

40

При внесении КУМ в щелочную солоцовую почву серная кислота, сульфат железа и метиленмочевина являются активными химическими мелиорантами для засоленных почв, предпочтительно солонцового типа.

Так, сернокислая метиленмочевина эффективно устраняет почвенную щелочность солонцов без разрушения минерального состава почвы. Железо 5 сульфатметклеимочевина оструктурива- ет практически бесструктурную солонцовую почву, метиленмочевина адсорбирует вредные соли, связывает почвенные соли в комплексные соедине5 ния, снижая осматическое давление почвенного раствора, препятствует вторичному засолению и удобряет солонцовую почву азотом в медленно- и продолжительнодействующей форме.

55 Микроэлементы, которые в обработанном навозе присутствуют почти все, повьшают физиологическую активность навоза. Сам навоз служит источником повышения гумуса солоицоиой. .почвы, в которой его содержание крайне низкое. При внесении в солонцовую почву 40 т/га навоза, одновременно вносят 600-800. кг/га метилен-мочевины и ее солей, 400-600 г/га микроэлементов. Кроме того,, указанное выше массовое соотношение реа- гируклцих компонентов 100: (1-1,5): г (1- ,5) °, обеспечивает массовое соотношение между продуктами реакцииj а именно метиленмочевиной -железо- сульфатметиленмочевиной и сернокислой метилеимочевиной на уровне 3.4П,, 6Н, чем достигается эффективность протекания в солонцовой поч зе процессов нейтрализации щелочности, структурообраэования, адсорбции вредных почвенных- солей и обогащения медленно-действуюпщм азотом. Мелиоративное действие FeSO на солонцовые почвы сходно с мелиоративным действием . При его гидролн эе образуется свободная серная кис- лота, которая «ступает в реакцию с Почвенными солями.

В результате этих реакций в почве появляются как легко растворимые (. и др.), т-ак и относительно мало растворимые (CaS04,, MgSO идр .соединения J у -таствующие. в ра знооб- разныэс, почвенных процессах,.

Комплексное мелиоративное действие серной кислоты,, сульфата железа и метиленмочевины в солондЬвой почве ускоряется на фоне навоза, который сам обладает мелиоративным действием на солонцовую почву,

П р и м е р 1, На площадке раз- брасьшают навоз с влажностью 70-80% и бульдозером разравнивают слоем 40-50 см, затем механическим опрыс- :Кивателем распьшяют на t т навоза 10 л травильного раствора, в котором предварительно растворено 10 кг на 1 т навоза,

Последующую послойную укладку в штаб«1ль ведут погрузчиком с поочередным расшлпением травильного раствора с мочевиной и формалином и разравниванием. Штабель завершается слоем навоза толщиной 30-40 см. Подготовленный таким способом штабель имеет ширину у основание 3-4 см, высоту до 2 м н произвольную длину.

В органической массе навоза при протекает процесс кощценса- цни составных частей -травильного

S

0

5

раствора, мочевины и формальдегида с образованием комплексного мелиоранта (КУМ), содержащего в 1 т навоза 2,5 кг сернокислой метиленмочевины (СММ) 5 4 кг железосульфатметиленмо- чевины (лемм), 8,5 кг метиленмочевн- :ны (ММ) и 10 г микроэлементов. Массовое соотношение между СММ: гЖСММ:ММ равно 1:1,:3,4,

Пример 2. На площадке разбрасывают навоз- с влажностью 70-80% .1 бульдозером разравнивают слоем 40-50 см, затем механическим опрыс кивателем на 1 т навоза распьшяют 15 л травильного раствора, в готором растЕго ено 15 .кг мочевиныj и далее следуют примеру К

Полу генное комплексное удобрение- мелиорант содержит в 1 т навоза 3,5 кг сернокислой метиленмочевины, 6 кг железосульфатметиленмочевины, 12 кг метиленмочевины и 15 кг мик-- роэлементов. Массовое, соотношение между СМНгЖСММ:ММ равно Is 1,6:3,4.

В табл, 2 приведен химический состав исходного навоза и навозаj превращенного в комплексное удобрение- мелиорант (КУМ).

Таблица 2

41}

Вода

75.0

77,0

Органическое

Пример 3. На площадке разбрасывают навоз с влажностью 70-80% и бульдозером разравнивают слоек 40-50 см, затем механическим опрыскивателем распыляют на 1 т навоза 12,5 л ofpa6oTaHHoro травильного раствора, в котором предварительно растворено 12,5 кг мочевины, далее процесс ведут по примеру 1.

Получают навоз, в 1 т которого содержится 3 кг сернокислой метгшен мочевины, 5 кг железоеульфатметилен- мочевины, 10 кг метиленмочевины и 12 кг микроэлементов. Массовое соот ношение между СММ:СЖММ:№1 равнб 1:1,66:3,4..

В табл. 3 приведен химический состав конечных продуктов, получеиньг; ,при граничных и средних зкаченияк реагирующих компонентов в навоэнок массе, 1- Т а б л и ц а о

8,5

4

2,5

г 10

12

3,5

15

Пример 4. Для изучения эффективности КУМ бьти заложены опыты на поименно-луговой солонцовой почве. Удобрения, полученные по примерам 1, 2 и 3, а также удобрения, по- лученные по известному способу, вносились под вспашку зяби из расчета 10 т/га. Схемы опыта приведены в табл. 4 и 5. В первом варианте высевают гибрид кукурузы ВИР 156. Повторность опыта 4-кратная. Посевная площадь делянок 250 м, учетная .100 м . Кукурузу убирают вручную в

376558

конце молочной - вначале РОСКОВОЙ спелости початков.

, Метеорологические условия в год проведения исследований сложились 5 благоприятные. За вегетационный пе- риод апрель-август выпало 438 м( осадков, что на 207 мм выше средне- многолетней г Результаты исследований представлены в табл, 4 10Т а б л и ц а 4

fS

уд-обреНИИ (контроль)

Навоз to т/га

444,0

498,0

100,0

;КУМ

10 т/га . 602,0 HtP, о,95 ц/га 28,4

54,0 112,2 158,0 135,6

35

45

5055

.Как ввдно из данных табл. 1 наибольшая прибавка урожая получена при внесении комплексного удобреття мелио ранта 158 ц/га,, что на 104 ц/га больше, чем при внесении чистого на воза/

Во втором.варианте площадь делянок 130 м, учетная 100 м. Повтор- ность 4-кратнаяS Высевался гибрид Краснодарский 440. Посев проводил- ся пунктирнь м способом сеялкой на глубину 4-5 см, норма высева семян кукурузы составляла 6-7 зерен на погонный метр, что к моменту уборки на 1 га насчитывалось 70- 80 тыс. растений Для борьбы-с сорняками использовались почвенные гербициды и имазин. а по всходам ная соль (2,4 Д). Полив кукурузы проводили поверхностным способом из расчета 1000 м /га-четыре раза. Учет урожая проводиться сплошным ме- ,тодом по каждой делянке. Окончательная величина урожая устанавливалась при пересчете веса зерна по базисной влажности. В табл. 5 представлено влияйне. комплексного удобрения н навоза на урожай зеркА кукурузы.

га

65,4 70,8

72,1 74,7

74,5

Сз t

т -f

68.3 2100,0 108 Л

110,2 tH,2

113,9

104,4

.24

Без удобрений (контроль)

назоз 10 т/га

i

КШ iO т/га

Данные табл. 6 показывают, что наибольшее содержание азота () W сырого протеина (17,94%) ,в (вле- йой массе кукурузы получено на вариантах с внесением комплексного удобрения мелиоранта, что на и IP32% выше,, чем на варианте с внесе- чистого навоза, КУМ способствует также повьвпению содержания в рас- тешшх фосфора и калия.

Таким образом, К5 на только увеличивает урожайность зеленой м;ассы кукурузы,, но и повьЕпает в ней количество протеина5 фосфора и калия,, чт немаловажное значеш- е в обеспечении кормов этими .;;антами,

23765510

Как покалывают данные табл. 5,

комплексное удобрение и папоз повьша- ет урожайность зерна кукуруг Ы. Так, если внесение одного навоза обеспе- 5 чнло гфибавку урожая в 5,4 ц/га (108,2%), а известные удобрения 2,9 ц/га (104,4%), то наибольшая прибавка получена на варианте 9,3 ц/га (114,2%), Увеличение прибавки урожая зерна кукурузы на вариантах с внесением комплексного удобрения мелиоранта произопша за счет улучшения физикo-xи fичecкoгo состава почвы и более полного ис- - пользования биологических возможное-- гей кукурузь.

Однако судить об эффективности удобрений только по прибавкам урожая 20 было бы неверно. Влияние КУМ и навоза на содержание сьфого протеина а зеленой массе кукурузы представлено в табл. 6.

Таблица 6

2,70 гб..20 0,71 2,95

2„б4 ,62 0,73 3,64 2.i88 7.94 3.81

Пример 5, Для изучения влияния КУМ на почву проводились следузо- ш.ие исследования. Отбор почвенных образцов проводили по диагонали делянок в пяти точках с помощью, почвенного бура на глубину 0-20 и 20-40 см, полученные образцы по слоям смешивали, затем тонким слоем растипали на бумаге и методом крестообразного деления отбирали средний образец. Определение катионо-обменной способности почвы проводили на пламенном фото-метре по методу Иолленбергера. Поскольку этот метод применим как для бескарбонатт-,гх, так и карбонатных почв, не содержащих легкорастяоримЫх солей и гипса, то перед определением водорастроримые соли удалялись из навйсок почвы промыванием 50%-ным спиртом. После проверки почвы на отсутствие в ней легкорастворимых солей и гипса брались навески почвы по 10 г и промьшались 1 Я, раствором ацетата аммония до отрицательной реакции на кальций, что устанавливали по индикатору хромогену черному. Отсутствие характерной вин- но-красной окраски свидетельствовало о полном вытеснении кальция и магния. В полученном фильтрате определяли кальций, магний и натрий пламенно - фотометрическим методом. Параллельно проводили обработку почвы дистиллированной водой. Затем настСодержание состава обменных катионов в поимённо-луговой Солонцеватой почве под влиянием удобрений (мг/зкв. на 100 г почвы)

Удобрение по а. с.

206590

0-20 13,8 0,62 4,5 9,3 0,29 3,t 20-40 14,5 1,10 7,5 10,0 0,71 7,1

раивали прибор н веля определение. Сняв все показания на приборе, строили калибровочные прямые, по которые и определяли концентрации элементов в почвенных растворах. Разность результатов анализа в солевом растворе и водной вытяжке дает истинное содержание обменных элементов в почве. Определение каждого элемента провоД11ли в 3-кратной повторности. Полученные результаты химического ана-пи- за обрабатывались методом вариационной статистики, где .кроме средней арифметической (М) вычисляли квадратическое отклонение (б), ошибку средней (tffl) к показатель точности (Р,%). Полученные данные представлены в табл, 7,

Таблица

З досрение по а, с с

Анализ получеккмя даншж показывает/ что в лучшем варианте К Ш--2 содержание иска кальция в слое О- 20 сн по сравнению с извест№ ;м удоб- : возросло ка 1,, 9 мг/экв (йа ),, а катрнк уме;-:ьшилось на 1 о 1 ш /экв на 100 г почвы (на )9 а колн чество магния увеличилось на мг/экв (на 1,1%),

35 .

Таким образом5 предложенньтй способ расширяет ассортимент удобрений - мелиорантов для засоленных почв за счет использования крупнотонажных 48 отработанных травршьных растворов ма- ашностроения; обеспечивает беспро- нышленное получение комплексного .удобрения мелиоранта по беэотхед- ной технологии в любом колхозе, сов- 4f хоэе обычным методом компостирования

Акшюп-гчная эакономер.яость наблю- навоза| увеличивает срок .действия р ается и в слое 0-40 см по. сравне- комплексного удобрения мелиоранта НИК) G известным удобрением при ис- в почве, так как обеспечивает скиже- псхльэовании KYI-I содержан:яе кг.льция ние вь ваемости его из почвы; обо- узешйчклось на 0,,3%5 магйия на ..ЗЛ,, 50 гащает удобрение биологически актив- .а натрия гтченьпишось на 4,6%, Уве- кьп-ш веществами и медленно высвобож- личенка обменного кальци.я и снквение даемой формой азота и увеличивает .нагри.ч способствовало эосстановлеяжо удобрительную и мелиорирующую зффек- плодородия солонцовой почвы, что ска- TbSBHocTb удобрения; в навозком ком- зшюсь на повыгаенин урожая 55 покенте обезвреживается патогенная кукурузы. .микрс флора и яйца гелььшнтов

ВНИИПИ За.каз Гнр.зж 419Подписное

,-ПОЛЯГ;: , Ге Ужгород, ул. Проектная 3 4

Продолжение табл.7