Результат интеллектуальной деятельности: ОРГАНОМИНЕРАЛЬНОЕ УДОБРЕНИЕ И СПОСОБЫ ЕГО ПРИМЕНЕНИЯ ДЛЯ СЕЛЬСКОХОЗЯЙСТВЕННЫХ КУЛЬТУР

Группа изобретений относится к области сельского хозяйства, а именно к органоминеральному удобрению для предпосевной обработки семян, клубней, луковиц, обработки вегетативных органов растений и корневой подкормки сельскохозяйственных культур и может быть использовано для выращивания овощных, бахчевых, зерновых, бобовых, технических, кормовых, плодовых, декоративных и других культур.

Известно органоминеральное удобрение для овощных культур (см. патент РФ № патент РФ №2567453 по кл. МПК C05D 9/02, опуб. 10.11.2015), содержащее микроэлементы: медь, кобальт и цинк, а также макроэлементы: азот, фосфор, калий и воду в связанной форме, причем оно дополнительно содержит мезоэлементы: кальций, магний и кремний, биологически активные вещества: глутаминовую и аспарагиновую кислоты, эпибрассинолид, а микроэлементы дополнительно включают: железо, марганец, бор, молибден и йод. Все компоненты взяты при определенном соотношении. В качестве источников микроэлементов применены брексилы Fe, Mn, Cu, Zn, азотнокислый Со, молибден, борная кислота, йодистый калий. Эти удобрения полностью растворимы в воде, не содержат тяжелых металлов, вредных примесей для растений. Микроэлементы находятся в хелатной форме, что улучшает поглощение и перемещение элементов по растению. Способ применения удобрения заключался в использовании различных схем питания для выращивания плодов тепличного огурца.

Однако, сфера применения данного удобрения ограничена, поскольку оно применялось только для корневой подкормки тепличных огурцов. В данном удобрении в качестве источников микроэлементов применялись брексилы - ряд отдельных мезо- и микроэлементов и их концентрированных соединений, в хелатном комплексе лигнинсульфонат аммония (LSA), относящегося к гуминовым соединениям. Как правило, гуминовые соединения содержат невысокий процент активных веществ. В частности, в препарате Брексил Комби содержание железа составляет 6,8%, марганца 2,6%, меди 0,3% и т.д. Вследствие этого эффективность использования удобрения в открытом грунте будет невысока.

Известно средство для предпосевной обработки семян и некорневой обработки сельскохозяйственных культур (см. патент РФ №2469993 по кл. МПК C05D 9/02, опуб. 20.12.2012), содержащее композицию из двух водных растворов. Один раствор представляет собой смесь микроэлементов меди, цинка, железа, кобальта, магния и марганца, взятых в хелатной форме, а второй раствор представляет собой смесь молибдена, ванадия и бора. При этом, микроэлементы в хелатной форме готовят с использованием трилона Б - динатриевой соли этилендиаминтетрауксусной кислоты (ЭДТА-Na₂), образующей очень прочные комплексы с большинством ионов металлов.

Способ применения средства заключается в предпосевной обработке семян и некорневой обработке вегетирующих растений, при этом используют определенное расчетное количество растворов.

Для предпосевной обработки семян в бак протравителя, заполненным на водой, при размешивании вводят первый раствор (10 литров на 10 тонн семян). Затем добавляют второй раствор (10 литров на 10 тонн семян) и по мере наполнения бака вводят необходимое количество пестицидов, согласно нормам расхода.

Для некорневой обработки вегетирующих растений в бак опрыскивателя, заполненным на водой, при размешивании вводят первый раствор из расчета 0,1 л/га и добавляют второй раствор из расчета 0,1 л/га. При дальнейшем наполнении бака водой вводят необходимое количество пестицидов согласно их нормам расхода. Некорневая обработка растений проводилась в фазах кущения и выхода в трубку.

Однако, для приготовления хелатной формы микроэлементов в данной композиции используется ЭДТА, что не всегда хорошо, так как металл должен достаточно легко включаться в метаболизм растений и, следовательно, биологическая доступность таких комплексов относительно невысока. Кроме этого ЭДТА является ксенобиотиком и загрязняет окружающую среду.

Наиболее близким к заявляемому является средство для некорневой обработки сельскохозяйственных культур (см. патент РФ №2377227 по кл. МПК C05D 9/02, опуб. 27.12.2009), содержащее композицию микроэлементов в виде меди, цинка, бора, железа, молибдена, кобальта, хрома, селена, никеля, лития и марганца и композицию макроэлементов в виде азота, калия, магния и серы, при этом микроэлементы цинк, медь, никель, железо и кобальт представлены в хелатированной форме. Средство для некорневой подкормки сельскохозяйственных культур обеспечивает повышение урожайности сельскохозяйственных культур, ускорение процесса роста растений и улучшение качества предлагаемой сельскохозяйственной продукции в целом, а также снижение времени и трудозатрат при изготовлении рабочего раствора.

Способ применения указанного удобрения заключается в следующем. Готовят рабочий раствор, количество которого зависит от его расхода: 30-200 л/га;

Выливают расчетное количество средства в бак, наполовину заполненный водой, и перемешивают 3-5 минут. После чего доводят объем рабочего раствора до целого бака. При расходе 30-200 л/га используют 0,2 л средства для некорневой обработки, а при расходе менее 30 л/га - 0,1 л средства. Обработку предлагаемым средством проводят при температуре не выше 25°С, рано утром или вечером.

Однако, данное средство относится к питательным смесям для обработки только вегетативных органов растений сельскохозяйственных культур и не влияет на их развитие с момента посева до фазы кущения (2-3 недели), а также недостаточно воздействует на развитие прикорневой зоны.

Кроме этого, для приготовления хелатной формы микроэлементов в данной композиции, как и в предыдущем аналоге, используется ЭДТА, что не всегда хорошо, так как металл должен достаточно легко включаться в метаболизм растений и, следовательно, биологическая доступность таких комплексов относительно невысока.

Технической проблемой заявляемой группы изобретений является расширение арсенала органоминеральных удобрений для овощных, бахчевых, зерновых, зернобобовых, технических, кормовых и других культур, содержащих комплекс микроэлементов в хелатной форме, которое может быть эффективно использовано для предпосевной обработки семян и/или некорневой и/или корневой подкормки растений.

Технический результат заключается в ускорении процесса формирования всходов и корневой массы при улучшении качества сельхозпродукции и повышении урожайности.

Для достижения заявляемого технического ре зультата органоминеральное удобрение, содержащее макроэлементы азот и серу, микроэлемент бор, микроэлементы железа, цинка, меди, кобальта, марганца в хелатной форме, образованной взаимодействием металлов с хелатирующим агентом, согласно изобретению, в качестве хелатирующего агента выбрана L-аспарагиновая кислота, удобрение дополнительно содержит молибден и углерод при следующем соотношении исходных компонентов, мас. %:

L-аспарагинат железа - 31,9-47,9,

L-аспарагинат цинка - 13,9-20,9,

L-аспарагинат меди - 5,9-8,9,

L-аспарагинат кобальта - 0,6-1,0,

L-аспарагинат марганца - 15,3-22,9,

бор - 2,08-3,12

молибден - 0,008-0,012,

азот - 7,7-11,5,

сера - 4,4-6,6,

углерод - 13,1-19,7.

Способ обработки сельскохозяйственных культур органоминеральным удобрением заключается в проведении предпосевной обработки семян или клубней или луковиц и/или некорневую подкормку и/или корневой подкормке овощных и бахчевых культур, при этом предпосевную обработку осуществляют рабочим раствором в концентрации 0,010-0,043 кг на 10 л воды при расходе 1,0-2,0 л на 1 кг семян или клубней или луковиц, некорневую подкормку проводят при норме внесения удобрения 0,25-0,43 кг/га путем опрыскивания рабочим раствором при расходе 200-800 л/га, корневую подкормку проводят при норме внесения удобрения 1,0-4,3 кг/га путем полива рабочим раствором.

Предпосевную обработку осуществляют путем замачивания семян на 12÷24 часа, клубней и луковиц - на 6÷8 часов, некорневую подкормку осуществляют 1-6 раз в течение вегетационного периода, а корневую подкормку осуществляют 1-10 раз с интервалом 10-15 дней.

Проводят предпосевную обработку семян и/или некорневую подкормку зерновых, бобовых, технических и кормовых культур, при этом предпосевную обработку семян проводят рабочим раствором в концентрации 0,010-0,043 кг на 10 л воды при расходе 10 л на 1 т семян, некорневую подкормку проводят при норме внесения удобрения 0,25-0,43 кг/га путем опрыскивания рабочим раствором при расходе 200-800 л/га и кратности обработок 1-6 раз.

Предпосевную обработку семян совмещают с обработкой пестицидами.

При выращивании овощных культур применению микроэлементов придается важное значение. Главным фактором в этом отношении является создание условий для нормального содержания микроэлементов как в питательном растворе, так и в растениях. Избыток и недостаток этих элементов в почвах и растениях приводят к различным последствиям, но чаще всего к болезням (Белогубова Е.Н. Современное овощеводство закрытого и открытого грунта: учеб. пособие для аграр. учеб. заведений I-IV уровней аккредитации по спец. 1310 «Агрономия» / Е.Н. Белогубова, А.М. Васильев, Л.С.Гиль и др. - Житомир: ЧП «Рута», 2007. - 532 с.).

Для нормального роста и развития растений необходимы различные элементы питания. Функции каждого необходимого макро- и микроэлемента в растениях строго специфичны, ни один элемент не может быть заменен другим.

Азот N - основной биогенный элемент; он входит в состав белка и нуклеиновых кислот. Азот входит в состав таких жизненно важных веществ, как аминокислоты, хлорофилл, фосфатиды, а также таких органических соединений, как алкалоиды, гликозиды и др. Поступившие в растения минеральные формы азота проходят сложный цикл превращений, в конечном итоге включаясь в состав органических соединений.

Железо Fe входит в состав окислительно-восстановительных ферментов растений, участвует в синтезе хлорофилла, процессах дыхания и обмена веществ. В иных условиях при его недостатке проявляется хлороз. В первую очередь, страдают верхние (молодые) листья. Вновь появляющиеся побеги имеют нездоровую хлоротичную окраску. Недостаток железа чаще всего возникает на почвах с повышенной кислотностью.

Избыток железа встречается редко. Симптомы переизбытка железа сходны с симптомами дефицита фосфора и марганца: темный, голубоватый оттенок листьев, прекращение роста и развития растения, отмирание молодых побегов.

Медь Cu важна для правильного белкового и углеводного процессов в растительной клетке и, соответственно, развития растения. Излишнее содержание торфа (гумуса) и песка в почвосмеси часто приводит к дефициту меди. В народе эта болезнь называется белой чумой или белокосицей. Выявить недостаток меди в почве помогут следующие признаки: общая вялость листьев и стеблей, особенно верхних, задержка и остановка роста новых побегов, отмирание верхушечной почки, белые пятна на кончике листа или по всей листовой пластине. У злаковых иногда наблюдается скручивание листа в спираль. При избытке меди на нижних, более старых листьях, появляются коричневатые пятна, впоследствии эти участки листа, а затем и весь лист, отмирают. Рост растения существенно замедляется.

Марганец Mn необходим всем растениям для синтеза аскорбиновой кислоты и сахаров. Кроме того элемент увеличивает содержание хлорофилла в листьях, повышает сопротивляемость растения неблагоприятным факторам, улучшает плодоношение. Дефицит марганца определяется по ярко выраженной хлорозной окраске листьев. В отличие от железного хлороза, рисунок выражен не столь заметно, а желтизна не такая яркая. Основное количество его локализовано в листьях и хлоропластах. Марганец относится к металлам с высоким значением окислительно-восстановительного потенциала и может легко участвовать в реакциях биологического обмена.

Цинк Zn оказывает влияние на обмен энергии и веществ в растении, что обусловлено его содержание в более 30 ферментах. При недостатке цинка накапливаются редуцирующие сахара и уменьшается содержание сахарозы и крахмала, увеличивается накопление органических кислот, снижается содержание ауксина, нарушается синтез белка.

Молибдену Mo отводится исключительная роль в азотном питании. Он локализуется в молодых растущих органах и его меньше в стеблях, корнях. Применение молибдена обеспечивает, наряду с ростом урожая, более полное включение поступившего в растения азота в состав белка, а также ограничивает накопление нитратов в овощной продукции в количествах, токсичных для человека.

Кобальт Co накапливается в генеративных органах, пыльце и ускоряет ее прорастание. Перспективность применения кобальтсодержащих удобрений определяется не только увеличением урожаев, но и улучшением качества продукции.

Микроэлемент бор B участвует в реакциях углеводного, белкового, нуклеинового обмена и других процессах. Бор необходим растениям в течение всего периода их жизни. Он не реутилизируется в растениях, поэтому от его недостатка страдают, прежде всего, молодые листья и точки роста. Недостаток бора вызывает нарушение синтеза, особенно передвижение углеводов, формирование репродуктивных органов.

Аминокислоты являются основными элементами синтеза белка. Они напрямую или косвенно влияют на физиологическую активность растения. Аминокислоты имеют хелатирующий эффект на элементы питания. При внесении с микроэлементами их потребление и транспортировка внутри растения становится легче. Это достигается благодаря хелатирующему действию и влиянию на проницаемость клеточных мембран.

Заявляемое органоминеральное удобрение представляет собой смесь L-аспарагинатов железа Fe, цинка Zn, меди Cu, кобальта Co, марганца Mn, макроэлементов в виде азота N, углерода C и серы S и микроэлементов - молибдена Mo, бора В.

Авторами впервые выявлено влияние смеси указанных компонентов, взятых в определенных соотношениях, на ускорение всходов, формирование корневой массы и улучшение качества и повышение урожайности сельхозпродукции при применении удобрения от обработки семян (клубней, луковиц) до использования в некорневых и корневых подкормках в течение всего вегетационного периода растения.

Для получения удобрения в качестве хелатирующего компонента использовали L - аспарагиновую кислоту, которая представляет собой белый порошок без ярко выраженного запаха, формула C₄H₇NO₄, молярная масса 133,11 г/моль.

Аспарагинаты железа, цинка, меди, кобальта и марганца получали прямым взаимодействием сульфатов металлов со стехиометрическим количеством аспарагиновой кислоты по механизму комплексообразования в условиях нейтральной среды с последующей сушкой методом термического распыления.

К смеси аспарагинатов добавляли бор и молибден, все перемешивали. Полученная смесь содержит углерод. В смеси исключены нежелательные химические взаимодействия металлов с другими компонентами смесей.

В пересчете на металл содержание в массовых долях в удобрении: железа в количестве 3,66-5,48%, цинка в количестве 1,78-2,68%, меди в количестве 0,72-1,09%, кобальта в количестве 0,067-0,101%, марганца в количестве 1,71-2,57%.

Удобрение представляет собой растворимый в воде порошок, серо-голубого цвета без запаха.

Эмпирическим путем установлены нормы применения заявляемого удобрения.

Предпосевная обработка посадочного материала направлена на повышение энергии прорастания, всхожести, повышение иммунитета к инфекциям и стрессоустойчивости.

При замачивании семян овощных и бахчевых культур перед посевом на 12-24 часа, посадочного материала (клубней, луковиц и т.п.) - на 6-8 часов, в рабочем растворе с концентрацией 0,010-0,043 кг на 10 л воды энергия прорастания, всхожесть семян (клубней, луковиц) составляет 80-90%. При уменьшении или увеличении концентрации рабочего раствора в сравнении с заявленными параметрами всхожесть становится ниже 80%.

Предпосевная обработка семян зерновых, бобовых, технических и масличных культур рабочим раствором с расходом 0,010÷0,043 кг удобрения на тонну семян в количестве 10 литров на тонну не повышает влажности семян выше нормативных показателей и не требует дополнительной сушки семян. Было установлено, что при расходе раствора более 10 литров на тонну повышается влажность семян, семенной материал подвержен образованию плесени, самосогреванию, слеживанию, гниению. При уменьшении или увеличении доз в сравнении с заявленными параметрами всхожесть становится ниже 80%.

При уменьшении или увеличения дозы применения удобрения при внекорневой и корневой подкормках растений наблюдаются различные видимые изменения растений, такие как: хлороз листьев (пожелтение или побеление межжилкового пространства листовой пластины, при этом цвет самих жилок не меняется), общая вялость листьев и стеблей, скручивание листа в спираль, общее пожелтение листа или появление отдельных пятен, закручивание листа вверх, скручивание листовой пластины в горизонтальную трубочку, замедление или полное прекращение образования цветков и завязей, цветы и плоды осыпаются, наблюдается бугристая поверхность листа, замедление роста растений, короткий цикл развития и другие.

Способ применения удобрения для овощных культур заключается в следующем.

Для предпосевной обработки семян или клубней или луковиц готовят рабочий раствор в концентрации 0,010÷0,043 кг удобрения на 10 литров воды. Для этого бак протравителя/опрыскивателя (или другой емкости) наполняют водой на 2/3 объема, при включенной мешалке заливают необходимое количество маточного раствора удобрения, предварительно приготовленного путем растворения удобрения в небольшом количестве воды и после перемешивания раствора доливают воды до расчетного объема, перемешивают раствор.

Для замачивания семян, клубней, луковиц используют емкости из полимерных материалов или из нержавеющей стали или стальные эмалированные.

Обработку семян (клубней, луковиц) осуществляют раствором в количестве 1-2,0 литра на килограмм семян или клубней или луковиц, при этом замачивание семян осуществляют на 12÷24 часа, клубней и луковиц - на 6÷8 часов.

Для некорневой подкормки готовят рабочий раствор в концентрации 0,25-0,43 кг/га, который используют в количестве 200-800 литров на гектар.

Для корневой подкормки готовят рабочий раствор с учетом расхода удобрения 1,0÷4,3 кг/га, который используют в зависимости от нормы полива в составе поливных вод.

Способ применения удобрения для зерновых и зернобобовых, технических, кормовых культур заключается в следующем.

Для предпосевной обработки семян готовят рабочий раствор с учетом расхода 0,010÷0,043 кг удобрения на тонну семян, который используют в количестве 10 литров на 1 тонну семян. Целесообразно совмещать обработку семян с обработкой пестицидами. Предпосевную обработку семян проводят методом полусухого протравливания с использованием машин и агрегатов любого типа для протравливания семян или при помощи опрыскивателя.

Для некорневой подкормки готовят рабочий раствор с учетом расхода удобрения 0,25-0,43 кг/га, который используют в количестве 200-800 литров на гектар, при этом некорневую подкормку осуществляют 1-6 раз в течение вегетационного периода.

Пример 1 - применение удобрения для овощных культур при некорневой подкормке.

Изучение эффективности заявляемого удобрения на овощные культуры при некорневой подкормке проводилось в сравнении с влиянием на урожайность удобрения «Бионекс-Кеми» (изготовитель: ООО НВП «БашИнком», г. Уфа, Россия). Удобрение представляет собой растворимый гигроскопичный порошок и гранулы. Состав: NPK+Mg (2:40:27+1,2%). Содержит микроэлементный комплекс: B - 0,025%, Mo - 0,005%, Co - 0,001%, Cu - 0,01%, Fe - 0,06%, Mn - 0,05%, при этом микроэлементы Co, Cu, Mn, Fe присутствуют в полимерно-хелатной форме. В состав препарата входит Фитоспорин-М - 1%.

Для внекорневых подкормок норма расхода рабочего раствора заявляемого удобрения и используемого для сравнения составляла 200 л/га.

При этом, подкормки проводились:

- для капусты - в фазы роста розетки листьев, начала формирования кочана, роста кочана;

- для лука - в фазы роста листьев, начала образования луковицы, и активного роста луковицы;

- для картофеля - в фазы роста побегов, смыкания ботвы и бутонизации;

- для моркови и свеклы - в фазы 5-7 листьев, начала образования корнеплодов, роста корнеплодов.

Учет урожая поводили при сплошной уборке.

Влияние внекорневых подкормок заявляемым микроудобрением и удобрением «Бионекс-Кеми» на продуктивность капусты белокочанной, лука репчатого, картофеля, моркови посевной, свеклы столовой представлено в таблице 1.

Из таблицы 1 следует, что для капусты наибольшую эффективность проявили листовые подкормки заявляемым удобрением. Прибавка урожая на этом варианте составила по отношению к контролю 82,9% (41,6 т/га), для лука прибавка составила 20,5% (15,28 т/га).

Из группы овощных культур наибольшую отзывчивость на внекорневые подкормки проявила морковь. Прибавка урожая от использования Бионекс-Кеми составила 10,6% (5,11 т/га), в то время как от использования заявляемого удобрения она достигла 42,9% (20,62 т/га).

Пример 2 - применение удобрения для внекорневой подкормки бахчевых

Некорневая подкормка проводилась в дозе 0,4 кг/га при расходе рабочего раствора 200 л/га. Контрольная партия культур обрабатывалась водой.

Влияние внекорневых подкормок на урожайность бахчевых представлена в таблице 2.

Из таблицы 2 следует, что прибавка урожая для тыквы составила по отношению к контролю 4,4% (2,6 т/га), для арбуза прибавка составила 15,5% (7,77 т/га).

Пример 3 - применение удобрения для предпосевной обработки семян зерновых и зернобобовых, технических, кормовых культур.

Исследовалась энергия прорастания семян и структура проростков яровой мягкой пшеницы Фаворит на 3 и 7 день, а также подсолнечника Скороспелый 87 на 5 и 9 день.

Контрольная партия семян замачивалась только в воде.

Для проведения исследований готовили рабочие растворы в 3-х концентрациях: из расчета 0,001 кг удобрения на 100 кг семян, 0,0043 кг на 100 кг семян, 0,0075 кг на 100 кг семян. Обработку проводили путем опрыскивания при расходе рабочего раствора - 1 л/100 кг семян.

Далее семена высушивались и закладывались на дисках или полосках фильтровальной бумаги, увлажненных водой. Результаты опыта представлены в таблицах 3 - 6.

Из таблиц 3-6 следует, что энергия прорастания семян и структура проростков семян при обработке заявляемым удобрением значительно превышает контрольные показатели.

Пример 4 - применение удобрения для внекорневой подкормки зерновых и зернобобовых, технических, кормовых культур.

Внекорневая подкормка зерновых, зернобобовых, технических, масличных культур, проводилась в дозе 0,4 кг/га при расходе рабочего раствора 200-300 л/га. Эффективность заявляемого удобрения при внекорневой подкормке проводилась в сравнении с влиянием на урожайность удобрения «Бионекс-Кеми», описанного в примере 1. Результаты представлены в таблице 7.

Из таблицы 7 следует, что наибольшая прибавка урожайности на зерновых и зернобобовых культурах наблюдалась у заявляемого удобрения в сравнении с удобрением Бионекс-Кеми. Она составляла от 7,69 до 18,92%

Пример 5 - применение удобрения для корневой подкормки овощных культур изучалось на огурцах и томатах в закрытом грунте, в теплицах на площади 2,9 га, с капельным поливом культур.

Готовили питательный раствор из расчета 4,3 кг/га. Расход питательного раствора выбирался в зависимости от нормы полива. Норма полива зависит от солнечной инсоляции, возраста, вида растения. В среднем 100-200 мл на растение при суточной потребности от 0,5-3,0 л питательного раствора.

Контрольная партия культур обрабатывалась питательным раствором с неорганическими удобрениями - сульфатами железа, марганца, цинка, меди и т.д.

Результат представлен в таблице 8.

В таблице 9 представлено содержание нитратов в огурцах и томатах при обработке их неорганическими удобрениями и заявляемым удобрением.

Полученные данные (таблица 9) свидетельствуют о снижении содержания нитратов в зеленцах огурца и плодах томата при использовании заявленного удобрения по сравнению с неорганическими формами микроэлементов.

Таким образом, заявляемая группа изобретений расширяет арсенал органоминеральных удобрений на основе комплекса микроэлементов в хелатной форме для овощных, бахчевых, зерновых, зернобобовых, технических, кормовых, плодовых, декоративных и других культур, которое может быть эффективно использовано для предпосевной обработки семян и/или некорневой и/или корневой подкормки растений.