Результат интеллектуальной деятельности: НАНОСТРУКТУРНАЯ ВОДНО-ФОСФОРИТНАЯ СУСПЕНЗИЯ В КАЧЕСТВЕ ФОСФОРНОГО УДОБРЕНИЯ ПОД КУКУРУЗУ

Изобретение относится к области создания неорганических удобрений и биологически активных веществ и может быть использовано в сельском хозяйстве для повышения урожайности ряда кормовых культур, в частности кукурузы.

В качестве фосфорного удобрения под различные культуры, в частности под кукурузу, известна фосфоритная мука, которая вносится в почву перед посевом в сочетании с фосфогипсом и аммиачной водой [1]. Недостатком этого вещества в указанном качестве является относительно большой его расход на единицу площади посева кормовых культур.

Известна также фосфоритная мука в качестве фосфорного удобрения под различные культуры, в частности под кукурузу путем внесения ее в почву перед посевом в количестве, необходимом для получения запрограммированной высокой урожайности данной культуры [2]. Недостатком данного вещества, которое по составу и достигаемому техническому эффекту является наиболее близким к заявляемому нами объекту и выбранного нами в качестве прототипа, также является относительно большой его расход на единицу площади посева кормовых культур.

Цель настоящего изобретения - создание фосфорного удобрения под кукурузу на основе природных фосфоритов со значительно меньшим (не менее чем в три раза) расходом на единицу посевной площади при сохранении прежней запрограммированной высокой урожайности данной культуры.

Декларируемая цель достигается путем использования в качестве фосфорного удобрения наноструктурной водно-фосфоритной суспензии, состоящей из наночастиц с размерами менее 100 нм, получаемой из природных фосфоритов посредством их измельчения, смешения с водой и последующей ультразвуковой диспергации. В результате использования такого вещества в качестве фосфорного удобрения имеет место резкое (в 8-10 раз) сокращение расхода фосфоритов на единицу посевной площади по сравнению с их расходом с использованием вещества-прототипа [2] при сохранении той же самой урожайности.

До настоящего времени в литературе не была кем-либо описана наноструктурная водно-фосфоритная суспензия, состоящая из наночастиц размером менее 100 нм, в качестве фосфорного удобрения под какие бы то ни было сельскохозяйственные культуры. Это обстоятельство дает нам основания утверждать, что заявляемый нами объект соответствует первому установленному патентным законодательством РФ критериальному признаку изобретения - новизна. Сопоставление известных признаков вещества-прототипа [2] и отличительных признаков, характеризующих заявляемый нами объект (а именно суспензирование фосфорита с водой и дробление его частиц до наноразмерного уровня методом ультразвуковой диспергации), не позволяют предсказать априори появления у него новых по сравнению с веществом-прототипом свойств, а именно указанного выше значительного сокращения расхода фосфоритов при сохранении прежнего уровня урожайности именно кукурузы. Данный факт позволяет сделать заключение, что заявляемый нами объект явным образом не следует из известного в данной отрасли техники уровня и стало быть соответствует второму установленному законодательством РФ критериальному признаку изобретения - изобретательский уровень. Предлагаемое нами фосфорное удобрение - наноструктурная водно-фосфоритная суспензия - достаточно легко может быть получено как в мелко-, так и крупнотоннажном масштабах; следовательно, заявляемому нами объекту присущ и третий установленный законодательством РФ критериальный признак изобретения - промышленная применимость.

Заявляемая на предмет изобретения наноструктурная водно-фосфоритная суспензия, состоящая из наночастиц размером менее 100 нм, в качестве фосфорного удобрения может быть продемонстрирована на нижеследующих примерах.

Пример 1 (приготовление наноструктурной водно-фосфоритной суспензии)

Фосфоритную муку, полученную из природных фосфоритов Сюндюковского месторождения Республики Татарстан, смешивают с дистиллированной или деионизированной (обессоленной) водой из расчета 20 г муки на 100 мл воды. Эту смесь затем обрабатывают ультразвуком в ультразвуковом диспергаторе УЗУ-0,25 мощностью 80 Вт при частоте 18.5 кГц с амплитудой колебаний ультразвукового волновода 5 мкм в течение (5-20) мин при комнатной температуре, в результате чего получается суспензия с размерами частиц фосфорита (5-95) нм. Полученную таким образом водно-фосфоритную суспензию далее используют по назначению в качестве фосфорного удобрения под кукурузу.

Пример 2

Приготавливают наноструктурную водно-фосфоритную суспензию по описанной в примере 1 технологии при времени выдержки водно-фосфоритной смеси в ультразвуковом диспергаторе 5 мин, после чего ее равномерно рассеивают по всей посевной площади под кукурузу Zea mays L. из расчета 100 кг на 1 га и запахивают в почву вместе с семенами данной культуры с помощью культиваторов. Выращивание урожая данной культуры (из расчета 50.000 растений на 1 га) ведут традиционным способом до формирования зеленой массы в течение 3 мес с момента сева, после чего снимают урожай и определяют уровень урожайности зеленой массы кукурузы в целом и по отдельным частям растений (початки, стебли, листья) в ц/га. Данные по урожайности для этого случая приведены в Таблице 1.

Пример 3

Осуществляют по общей схеме примера 2, но время выдержки водно-фосфоритной смеси в ультразвуковом диспергаторе устанавливают равным 10 мин. Данные по урожайности для этого случая представлены в Таблице 1.

Пример 4

Проводят по описанной в примере 2 технологии, но время выдержки водно-фосфоритной смеси в ультразвуковом диспергаторе устанавливают равным 20 мин. Данные по урожайности для этого случая показаны в Таблице 1.

Пример 5 (сравнительный)

Выполняют, как и пример 2, но время выдержки водно-фосфоритной смеси в ультразвуковом диспергаторе устанавливают равным 1 мин. Данные по урожайности зеленой массы кукурузы для этого случая см. в Таблице 1.

Пример 6 (сравнительный)

Выполняют, как и пример 2, но время выдержки водно-фосфоритной смеси в ультразвуковом диспергаторе устанавливают равным 30 мин. Данные по урожайности зеленой массы кукурузы для этого случая см. в Таблице 1.

Пример 7

Выполняют по описанной в примере 4 технологии, но наноструктурную водно-фосфоритную суспензию вносят в почву из расчета 300 кг/га. Данные по урожайности для этого случая показаны в Таблице 1.

Пример 8

Выполняют по описанной в примере 4 технологии, но наноструктурную водно-фосфоритную суспензию вносят в почву из расчета 500 кг/га. Данные по урожайности для этого случая приведены в Таблице 1.

Пример 9

Выполняют по описанной в примере 4 технологии, но наноструктурную водно-фосфоритную суспензию вносят в почву из расчета 800 кг/га. Данные по урожайности для этого случая показаны в Таблице 1.

Пример 10

Выполняют по описанной в примере 4 технологии, но наноструктурную водно-фосфоритную суспензию вносят в почву из расчета 1000 кг/га. Данные по урожайности для этого случая представлены в Таблице 1.

Пример 11 (по прототипу [2])

Фосфоритную муку, полученную из природных фосфоритов Сюндюковского месторождения Республики Татарстан, смешивают с карбамидом и фосфогипсом из расчета 75 г и 120 г соответственно на 100 г муки. Затем эту смесь в порошкообразном состоянии равномерно рассеивают по всей посевной площади под кукурузу Zea mays L. из расчета 1000 кг фосфоритной муки на 1 га, после чего запахивают в почву вместе с семенами данной культуры с помощью культиваторов. Выращивание урожая данной культуры ведут традиционным способом до формирования зеленой массы в течение 3 мес с момента сева, после чего снимают урожай и определяют уровень урожайности зеленой массы в целом и по отдельным частям растений (початки, стебли, листья) в ц/га. Данные по урожайности для этого случая также представлены в Таблице 1.

Пример 12 (по прототипу [2])

Выполняют по общей технологической схеме примера 11, но указанную в нем смесь вводят в почву в количестве 100 кг фосфоритной муки на 1 га. Данные по урожайности для этого случая также см. в Таблице 1.

Пример 13 (сравнительный, по прототипу [2])

Выполняют по общей технологической схеме примера 11, но карбамид и фосфогипс в почву не вводят. Данные по урожайности зеленой массы кукурузы для этого случая показаны в Таблице 1.

Пример 14 (сравнительный, по прототипу [2])

Выполняют по общей технологической схеме примера 11, но карбамид и фосфогипс в почву не вводят, а фосфоритную муку вводят в количестве 800 кг/га. Данные по урожайности для этого случая - в Таблице 1.

Пример 15 (сравнительный, по прототипу [2])

Выполняют по общей технологической схеме примера 11, но карбамид и фосфогипс в почву не вводят, а фосфоритную муку вводят в количестве 500 кг/га. Данные по урожайности для этого случая - в Таблице 1.

Пример 16 (сравнительный, по прототипу [2])

Выполняют по общей технологической схеме примера 11, но карбамид и фосфогипс в почву не вводят, а фосфоритную муку вводят в количестве 100 кг/га. Данные по урожайности зеленой массы кукурузы для этого случая также см. в Таблице 1.

Как можно видеть из приведенных в Таблице 1 данных, заявляемая нами в качестве фосфорного удобрения наноструктурная водно-фосфоритная суспензия обеспечивает достижение практически одинаковой урожайности зеленой массы кукурузы Zea mays L. по сравнению таковой для фосфоритной муки [2] при сокращении расхода удобрения на единицу посевной площади в 10 раз (см. примеры 2-4 и 11). Заметим в связи с этим, что аналогичные данные были получены нами и на других сортах кукурузы. При этом, что весьма важно, применение заявляемого нами объекта сопровождается еще и существенным улучшением условий труда, поскольку введение водно-фосфоритной суспензии в почву, в отличие от введения в нее фосфоритной муки, не требует специальной респираторной защиты органов дыхания от мелкодисперсных твердых микрочастиц фосфорита.

ЛИТЕРАТУРА

1. Патент РФ №2.185.716 (2000).

2. Патент РФ №2.097.366 (1997)(прототип).