Способ получения субстрата для выращивания растений Советский патент 1988 года по МПК C05F11/02 A01G31/00 

Изобретение относится к сельскому хозяйству, а именно к способам получения субстратов для выращивания растений в теплицах, оранжереях и других автономных объектах, удрвлет- воряющих требованиям замкнутьк экологических систем.

Цель изобретения - повышение ионообменной емкости субстрата, улучшение его структуры и водных свойств.

Пример 1. Получение гуми- нового мелиоранта.

Готовят 2%-ную суспензию торфа, гидролизованного , для чего 10 кг влажного (w 80 мас.%) предпочтительно верхового торфа, переработанного в шнековом механизме, перемешивают с 80 л воды. Затем в суспензию при перемешивании вводят вод- ный раствор аммиака до рН суспензии 9,5. После этого объем суспензии доводят до 100 л и пойторно корректируют рН суспензли аммиаком до 9,5. Таким образом получают 100 кг мелио- ранта (суспензию торфа, гидролизо- ванного аммиаком), содержащего 2 мас,% активного вещества. Аналогично получают суспензию мелиоранта с концентрацией активного вещества - 1, 3, 4 и 5 мас.% с различной степенью гидролиза (рН 8; 8,5; 10,5; 11). Пример 2. Определение дозы гуминового мелиоранта.

К 10 кг гидролизного лигнина влаж ностью 50 мас.% при перемешивании добавляют 2%-ную суспензию мелиоранта (продуктов гидролиза торфа NHyOH), периодически измеряя рН смеси, до рН 5. Регистрируют количество сусцен зии мелиоранта, израсходованное для модификации лигнина (в данном случае 1,8 л).

Дозу мелиоранта определяют отдель но для суспензии разной концентрации аналогично примеру 1.

Пример 3. Определение дозы извести для известкования мелиорант та.

Модифицированный по примеру 2 гу- миновым мелиорантом лигнин, содержащий 5 кг сухого веществу, смешивают с 12,5 кг верхового торфа низкой степени разложения (R 15%) влажностью 60 мас.%. Получают субстрат при соотношении лигнин : торф 50 : 50, после чего в субстрат вносят известь до рН 7. Регистрируют расход извести (на сухое вещество). В данном случае

расход Са(ОН),. составляет 200 г или в расчете на 1 т лигнина с 50%-ной влажностью и 1,25 т торфа с 60%-ной влажностью 20 кг. Дозу извести для каждого случая определяют отдельно аналогично примеру 1.

Пример 4. Технология получения субстрата в производственных условиях.

Берут 1 т лигнина влажностью 50%, который в виде бурта складируют на площадке. Готовят 180 кг гуминового мелиоранта аналогично примеру 2 с концентрацией активного вещества в суспензии 2 мас.%. Дозу мелиоранта для каждого конкретного случая определяют аналогично примеру 1. Суспензию мелиоранта предварительно отстаивают в течении 12 - 24 ч. В результате водонерастворимая фракция мелиоранта выпадает в виде осадка в донной части емкости, в которой хранит- ся суспензия мелиоранта в заранее определенном количестве. Водорастворимую фракцию мелиоранта (надосадоч- ную жидкость) осторожно сливают -и при перемешивании вносят в буфер лигнина. Затем в модифицированньй лигни вносят 20 кг извести (согласно предварительно проделанному анализу аналогично примеру 3) и тщательно перемешивают. Известь вносят в виде водной суспензии, что позволяет более равномерно ввести ее в лигнин. После этого полученную смесь оставляют в течении 2-5 сут для завершения процессов нейтрализации.

Затем в бурт лигнина при его перемешивании вносят водорастворимую фракцию мелиоранта (осадок) и перемешивают с 1,25 т торфа низкой степени разложения с влажностью 60 мас.%. В итоге получают примерно 1 т субстрат для выращивания растений (в расчете на сухое вещество) с рН 7 при содержании лигнина 50 мас.% и торфа 50 мас.%.

Аналогично готовят модификацию субстрата при других соотношениях ингредиентов.

Для каждого конкретного вида ,гредиентов и их соотношений (лигнин, торф, гуминовый мелиорант) дозы мелиорантов (извести, суспензии гидроли- затов) определяют индивидуально, аналогично примерам 2 и 3. Это обусловлено тем, что лигнин и торф 314

системы не стабильные по качественному составу (рН, влажность, содержание гуминовых веществ и др.), из-за чего количественная сторона доз ингредиентов может значительно варьировать.

Содержание водопрочных агрегатов в субстратах определяют с помощью мокрого ситового анализа.

Величину емкости обмена (буфер- ность) образцов субстрата оценивают их потенциометрическим титрованием 0,2 н.водным раствором в диапазоне рН субстрата от 6,5 до 4,5 (диапазон рН, обеспечивающий развитие растений).

Водные свойства образцов субстрата определяют с помощью влагопотенцио- метров по величине равновесного вла- госодержащего субстрата при заданной величине потенциала влаги ( 0 400 мм вод.ст.).

Пористость (содержание газовой фазы) субстрата определяют расчетным методом по влажности и весу субстрата в единице объема.

Влияние способа получения субстрата на величину емкости его ионообме- на (буферность) показано в табл. 1,

«

Из данных табл. 1 видно, что субстрат, полученный по предлагаемому способу, обладает гораздо большей бу- ферностью, емкостью обмена. Причем раздельное внесение фракций мелиоранта обеспечивает повышение емкости обмена субстрата по сравнению с одновременным внесением фракций мелио- 0 ранта (контроль), т.е. предлагаемый способ получения мелиоранта обеспечивает получение более качественного в агрохимическом отношении субстрата.

5 Влияние концентрации гуминового мелиоранта (торф, гидролизованный аммиаком, рН 9,5) на формирование водопрочной структуры субстрата показано в табл. 2.

0Таблица2

25

Лигнин + мелиорант до рН 5 + Са(ОН)2 до рН 6,5

То же

78

81

Изобретение относится к сельскому хозяйству и может быть использовано при выращивании растений в защищенном грунте. Цель изобретения - повышение ионообменной емкости субстрата, улучшение его структуры и водных свойств. Способ заключается в смешивании гидролизного лигнина с органическим мелиорантом, в качестве которого используют 2-4%-ную водную суспензию продуктов гидролиза торфа аммиачной водой или водным раствором КОН до рН 8,5 - 10,5. Суспензию используют в количестве, обеспечивающем нейтрализацию лигнина до рН.5-6. Перед использованием ее разделяют на водорастворимую фракцию и осадок. Гидролизный лигнин вначале смещивают с водорастворимой фракцией, смесь известкуют и затем смещивают с осадком. В полученньш продукт дополнительно вводят торф при массовом соотношении торфа и лигнина (20 - 50) : : (50 - 80). Способ обеспечивает увеличение водоудерживающей способности субстрата в 4,3 - 2 раза, емкости обмена в 1,2 - 1,6 раза и содержания водопрочных агрегатов в нем в 1,5 - 2 раза. 6 табл. (Л С

Известньй (лигнин + птичий

помет до рН 6,5)

Контроль (лигнин + суспензия торфа, гидролизованного аммиаком (рН 5), + Са(ОН) до рН 6,5)

Предлагаемый (лигнин + водорастворимые соединения мелиоранта + Са(ОН) + нерастворимая, в воде фракция мелиоранта; рН субстрата 6,5)

Примечание.

и и и„ - объем

0,1 н. HjPO, затраченный на титрование от рН 6,5 до рН 4,5 субстратов, полученных по предлагаемому и известным способам соответственно.

40

4 5

76 61

45

50

Примечание. Гуминовый мелиорант вносят раздельно при его общей дозе, обеспечивающей нейтрализацию лигнина ;до рН 5, Р,- - .содержание водопрочных агрегатов с диаметром больше 1 мм.

Из данных табл. 2 видно, что наиболее высокий выход водопрочных агрегатов получают при внесении сус- 55 пензии с концентрацией 2% С 4%.

В табл. 3 показано влияние щелочного реагента для получения гуминового мелиоранта на эффективность агрегирующего действия в лигнине.

Таблица 3

получения субстрата

мас.%,

при

4 1 мм

Лигнин + суспензия торфа, гидрояизованного аммиаком (2%-ная суспензия) до рН 5, + Ca(OH)ij до рН 6,5

Лигнин + суспензия торфа, тидролизованного КОН (2%- ная суспензия) до рН 5, + + Ca(OH)j, до рН 6,5

20

Содержание агре- 1 мм в исходном

Примечание, гатов с диаметром лигнине 29 мас,%.

.Результаты табл. 3 свидетельствуют, что агрегирующее действие мелиоранта, полученного с использованием КОН, несколько ниже по сравнению с NH40H, однако в целом агрегирующий эффект мелиоранта с КОН также довольно высок, что позволяет рекомендовать его использование.

Влияние степени гидролиза мелиоранта на водопрочную структуру лигни- нового субстрата приведено в табл. 4. Таблица 4

Лигнин + мелиорант до рН 5 + Са(ОН) до рН 6,5

То же

и II и

113236

Данные табл. 4 показывают, что наибольшее количество водопрочных агрегатов с диаметром больше I мм 5 образуется при внесении суспензии торфа, гидрализованного до рН 8,5 - 10,5. При рН ниже 8,5 уменьшение количества агрегатов обусловлено низкой степенью гидролиза гуминовых веществ торфа, а при рН выше 10,5 - уменьшением количества вносимого активного вещества мелиоранта при его внесении до постоянной величины рН лигнина, В табл. 5 показано влияние дозы мелиоранта (2%-ной суспензии торфа, . гидролизованного аммиаком до рН 9,5) на эффективность водопрочного действия в лигнине.

Таблица 5

10

15

Доза мелиоранта, характеризуемая величиной рН лигнина после введения мелиоранта

5

.

мас.%

при содержанииводопрочныхагрегатовd 1 мм

Исходный лигнин, рН 1,6 29

Лигнин + Са(ОН) до рН

А

35

Лигнин + мелиорант до

+ Са(ОН)2 до ,рН 6,5

Лигнин + мелиорант до 40 4,2 + Са(ОН)2 до рН

Лигнин + мелиорант до

+ Са(ОН)2 до рН 6,5

5 Лигнин + мелиорант до

+ Ca(OH),g до рН 6,5

Из данных табл. 5 видно, что с

увеличением количества мелиоранта содержание водопрочных агрегатов возрастает. При дозах, обеспечивающих рН смеси мелиорант - лигнин в пределах 5 - 6, содержание водопрочньгх агрегатов достигает 81 - 82%,

Известкование лигнина, содержащего серную кислоту, субстратом до рН 6,5- 7,5 обусловлено условиями практически полного связывания сульфат-иона кальцием с образованием числа, а также созданием оптимальных агрохимических условий для развития растений ,

Влияние соотношения лигнин : торф (верховой низкой степени разложения, R 15%) на водные свойства субстрата рН 6,5 показано в табл. 6.

Таблицаб

100:О (безторфа)

90:10

80:20

50t50

40:60

Из данных табл. 6 видно, что водо- ,удерживающая способность субстрата Б возрастает с увеличением содержания в нем торфа. Введение торфа более 50% нецелесообразно, так как субстрат теряет свое основное качество - устой

5

0

Б

чивость к мин6paлизaцI и (распаду), поэтому оптимальным соотнoneнием лигнин : торф считают (80 - 50) : (50 - 20).

Таким образом, применение предлагаемого способа позволяет в 1,3 - 2 раза увеличить водоудерживающую способность, в 1,2 - 1,6 раза увеличить емкость обмена, в 1,5-2 раза увеличить содержание водопрочных агрегатов в субстрате для выращивания растений на основе лигнина.

Формула изобретения

Способ получения субстрата для выращивания растений, включающий смешивание гидролизного лигнина с органическим мелиорантом, отличающийся тем, что, с целью повышения ионообменной емкости субстрата, улучшения его структуры и водных свойств, в качестве органического мелиоранта используют 2-4%-ную водную суспензию продуктов торфа с аммиачной водой при водном растворе КОН до рН 8,5 - 10,5 в количестве, обеспечивающем нейтрализацию лигнина до рН 5- 6, которую перед использованием разделяют на водорастворимую фракцию и осадок, причем гидролизный лигнин вначале смещивают с водорастворимой фракцией, смесь известкуют до рН 6,5 - 7,5 и затем смешивают с осадком, а в полученный продукт допол- нительно вводят торф при массовом соотношении торфа и лигнина (20 - 50) : (50 - 80).