Результат интеллектуальной деятельности: ИСКУССТВЕННАЯ ПОЧВОСМЕСЬ

Изобретение относится к сельскому хозяйству и может быть использовано для получения искусственных почвосмесей, предназначенных для выращивания растений и при рекультивации техногенно-нарушенных территорий.

Известна искусственная почва (почвосмесь), содержащая водосорбирующий пространственный полимер в количестве 0,5-1,0 мас. % и фракционного состава 0,7-2,5 мм; биологические инсектициды и/или фунгициды 0,001-0,01 мас. %. Искусственная почва дополнительно содержит бензоат натрия 0,1-1,0 мас. % в качестве консерванта и аскорбиновую кислоту в количестве 0,5-1,0 мас. % в качестве антиоксиданта. Природный пористый минерал, выбранный из группы: перлит, и/или вермикулит, и/или цеолит, составляет остальную часть смеси [Патент RU №2345518, опубл. 10.02.2009. Бюл. №4].

Данное техническое решение не учитывает возможность использования отходов промышленных производств и растительных остатков.

Наиболее близким техническим решением, принятым за прототип, является почвенная смесь на основе торфа [Патент RU №2067969, опубл. 10.08.2000. Бюл. №22], содержащая верховой торф, песок, глину, минеральные удобрения и снижающие кислотность торфа вещества при следующем соотношении компонентов (в расчете на 1 л смеси), г: глина 50-60; песок 120-160; суперфосфат 1,5-2,0; безбалластное комплексное удобрение 2,0-5,0; верховой торф, нейтрализованный до рН 5,5-6,0, остальное.

Существенным признаком прототипа является обязательное использование дорогостоящих минеральных удобрений и нейтрализация торфа, так как без этих условий сами компоненты не обеспечивают получения питательной почвосмеси, содержащей сбалансированное количество элементов, обеспечивающих оптимальный рост и развития растений, и, как следствие, не обеспечивают высокий урожай.

Изобретение направленно на создание искусственной почвосмеси с использованием отходов промышленных производств и растительных остатков, расширяющих ассортимент искусственных почвосмесей с высокими показателями плодородия, которые обеспечивают высокую урожайность.

Это достигается тем, что искусственная почвосмесь включает песок, глину, дефекат, отходы мокрой магнитной сепарации, растительные остатки при следующем содержании компонентов, мас. %: песок 15-20, глина 30-40, дефекат 10-15, отходы мокрой магнитной сепарации 15-20, растительные остатки - остальное.

Сопоставимый анализ с прототипом показывает, что заявляемая искусственная почвосмесь отличается тем, что содержит отходы промышленных производств, такие как дефекат и отходы мокрой магнитной сепарации, а также растительные остатки. Таким образом, заявляемое решение соответствует критерию изобретения «новизна».

Сравнение заявленного решения не только с прототипом, но и с другими известными техническими решениями в данной области техники не подтвердило наличия в последних признаков, совпадающих с его отличительными признаками, или признаков, влияющих на достижение указанного технического результата. Это позволило сделать вывод о соответствии изобретения критерию «изобретательский уровень».

При таком составе искусственной почвосмеси вследствие протекания химических процессов между компонентами смеси образуется плодородная почвосмесь, при этом удается утилизировать растительные остатки, предотвращая их сжигание или размещение на полигонах твердых бытовых отходов, что снижает антропогенную нагрузку на окружающую среду. Добавка отходов промышленных производств позволяет вовлекать их повторно в технологический цикл, что способствует созданию мало- и безотходных технологий.

Характеристика компонентов:

Песок ГОСТ 6139-2003. Химический состав песка представлен в табл. 1.

При создании искусственной почвы используется глина (ГОСТ 3226-93), химический состав которой представлен в табл. 2.

Дефекат - представляет собой отход сахарного производства, химический состав которого представлен в табл. 3.

Отходы мокрой магнитной сепарации представляют собой отход процесса обогащения железной руды. Его химический состав приведен в табл. 4.

Важным составляющим в создании искусственной почвосмеси являются растительные остатки, т.е. листья деревьев, травы и т.д. В данном случае химический состав растительных остатков представлен в табл. 5.

Перед использованием компонентов в составе искусственных почвосмей их проверяли на токсикологические характеристики. Все компоненты являются не токсичными, так как их токсичность не превышает 20%, поэтому они могут быть использованы при производстве искусственных почвосмесей [MP 2.1.7.2297-07. Обоснование класса опасности отходов производства и потребления по фитотоксичности].

Важным условием приготовления искусственной почвосмеси является тщательное перемешивание исходных компонентов. Изготовление искусственных почвосмесей основано на механическом смешении неоднородных компонентов, которые могут значительно различаться по физическим, химическим и биологическим характеристикам. Исходные компоненты перемешивались, гранулировались и выдерживались осенне-зимний период.

Компонентный состав искусственных почвосмесей представлен в табл. 6.

Качественной может считаться искусственная почвенная смесь, соответствующая по основным характеристикам и показателям, установленным нормативным требованиям, которые должны обеспечивать оптимальные свойства искусственной почвосмеси.

Весной производили химический анализ искусственных почвосмесей. Результаты химического состава искусственных почвосмесей представлены в табл. 7.

Анализ данных табл.7 показывает, что созданные искусственные почвосмеси в совокупности по химическому составу близки к контрольному составу (почва - темно-серая лесная Белгородской области). Оценка пригодности созданной искусственной почвосмеси для биологической рекультивации по одноименным показателям показала, что проанализированная искусственная почвосмесь относится к первой группе пригодные: плодородные, потенциально плодородные, для произрастания растений [ГОСТ 17.5.1.03.-86. Охрана природы. Земли. Классификация вскрышных и вмещающихся пород для биологической рекультивации земель]. Далее определялись показатели урожайности. Образцы закладывались в мелкоделяночном опыте в количестве 1 кг на площадь 78,5 см² каждый в трехкратной повторности. Созданные искусственные почвосмеси в виде гранул помещали в сосуды без дна для исследования в полевых условиях, весной производили посев сельскохозяйственной культуры - лук севок. Высеянный лук севок после 90 дней экспозиции удалили из искусственной почвосмеси и определили его урожайность. Показатели урожайности представлены в табл. 8.

Полевые исследования показали, что второй, третий и четвертый составы искусственной почвосмеси превосходят по урожайности контроль и могут быть использованы для выращивания растений в сельскохозяйственных условиях, кроме того, они могут быть использованы при рекультивации техногенно-нарушенных территорий.

Данная искусственная почвосмесь приобретает оптимальную структуру и питательные вещества, необходимые для роста растений, и может быть использована при биологическом этапе рекультивации техногенно-нарушенных территорий.

Сопоставимый анализ заявляемого решения с прототипом показывает, что заявляемое техническое решение отличается от известного прототипа химическим составом, в котором большая часть торфа заменена на растительные остатки, образующиеся при уходе за газонной растительностью, а также при сезонной уборке опавшей листвы деревьев. Кроме того, в компонентный состав искусственной почвосмеси включены отходы промышленных производств, такие как дефекат, и отходы мокрой магнитной сепарации. Изобретение позволяет получить простую в изготовлении и экономически выгодную плодородную искусственно созданную почвосмеси.

Искусственная почвосмесь, созданная с использованием песка, глины, отходов промышленных производств и растительных остатков, по химическому составу не уступает почве и способствует произрастанию растений без внесения удобрений.

Созданные искусственные почвосмеси снижают вредное воздействие на окружающую среду за счет исключения хранения отходов промышленных производств, растительных остатков, и применение их в составе искусственной почвосмеси, которая может быть использована при рекультивации техногенно-нарушенных территорий, позволяет восстановить нарушенные земли и реализовать биологический этап рекультивации - посадку древесно-кустарниковых культур.