Результат интеллектуальной деятельности: Органоминеральное удобрение на основе низинного торфа

Изобретение относится к сельскому хозяйству, а именно к производству жидких органоминеральных удобрений для выращивания зерновых культур в условиях открытого грунта.

Изобретение обеспечивает повышение урожайности злаковых сельскохозяйственных культур и улучшение качества зерна, а компоненты, входящие в состав, позволяют применять удобрение в органическом земледелии.

Известно органоминеральное удобрение, включающее бурый уголь, торф, известняк и/или отходы мела, природные фосфоритные и кварц-глауконитовые руды, при этом содержание компонентов распределяется следующим образом, мас. %: бурый уголь - 25-35, торф - 10-15, фосфоритная руда - 20-30, кварц-глауконитовая руда - 15-25, известняк и/или отходы мела - 15-25 (Патент РФ №2096393, МПК C05F 11/02, 1997).

Недостаток известного удобрения заключается в том, что оно не содержит необходимый комплекс питательных веществ, который должен обеспечивать оптимальное развитие растений, что в конечном счете сказывается на их продуктивности.

Кроме того, чтобы нейтрализовать кислотность торфа вводят большое количество извести, что увеличивает трудоемкость процесса и его затраты.

Известно гранулированное удобрение на основе торфа, содержащее торф, минеральные удобрения и сорбент - природный цеолит при соотношении торфа и цеолита 2,5:1,0 -10,0:1,0 при следующем соотношении компонентов, мас. %:

(Патент РФ №2121489, МПК C10F 7/00, C05F 11/00, 1998).

Недостаток известного удобрения состоит в том, что оно подкисляет почву, т.к. не содержит раскислителя, который необходим для нейтрализации кислотности торфа, входящего в состав удобрения, что ведет к ухудшению физико-химических свойств указанного удобрения, и в случае его использования снижает плодородие почвы, т.е. необходимы дополнительные агротехнические мероприятия по раскислению почвы.

Наиболее близким техническим решением к заявляемому является органоминеральное удобрение на основе торфа, содержащее торф, минеральные добавки, раскислитель, борогипс и кислоту ортофосфорную, в качестве раскислителя используют щелочь - гидроксид калия в соотношении гидроксид калия и торф 1:29,6-37,5, при следующем соотношении компонентов, мас. %:

(Патент РФ №2346917, МПК C05F 11/02, опубликовано: 20.02.2009).

Недостатком известного органоминерального удобрения является содержание борогипса в составе, так как он характеризуется неоднородностью компонентов, является отходом химической промышленности, а его компоненты могут привести к загрязнению окружающей среды. Борогипс получают путем производства бора сернокислым методом, а готовый продукт представляет собой пастообразную консистенцию, что обусловливает его применение в производстве сухих или гранулированных удобрений. Основная составляющая борогипса - сульфат кальция, при избытке его содержания в почве происходит связывание соединений железа, что делает данный микроэлемент недоступным для растений, что ведет за собой последующую цепочку - нарушение усвоения корневой системой растений азота, калия и бора.

Кроме того, в составе удобрения отсутствуют сульфат цинка, сульфат меди и соединения серы, что делает состав удобрения менее сбалансированным, и как следствие, снижает возможность его применения в органическом земледелии, что приводит к неизбежному снижению способности повышения сбора урожая с посевных площадей и обеспечение высоких качественных характеристик.

Технической задачей изобретения является разработка органоминерального удобрения с повышенной сбалансированностью и способностью применения в органическом земледелии.

Технический результат достигается тем, что органоминеральное удобрение на основе низинного торфа, содержащее торф, минеральные добавки в виде азота, фосфора и калия, в качестве раскислителя используют щелочь - гидроксид калия дополнительно, в качестве торфа используют низинный торф с очисткой от крупных растительных остатков, смешивают с водопроводной водой и затем под воздействием гидроксида калия в соотношении гидроксид калия и торф 1:10,5-11 и кавитационно-гравитационного процесса в течение часа при температуре 70-80 градусов получают концентрат, который фильтруется при помощи центрифуги ОГШ 221, в готовый раствор добавляют азот, фосфор, калий и ионы металлов - хелат цинка и хелат меди и серу при следующем соотношении компонентов, мас. %:

В основу органоминерального удобрения входит низинный торф. Данное название говорит о положении природного ископаемого в рельефе. В сравнении с другими видами, торф низинный обладает меньшей кислотностью.

Низинный торф содержит гуминовые кислоты (до 40%) и фульвовые кислоты (до 17%).

Опытным путем доказано, что гуминовые кислоты не растворимы в водном растворе, но легко растворимы в растворах щелочных, а более эффективнее растворение происходит при повышенных температурах от 70 до 80°С, при растворении гуминовые кислоты образуют гуматы - соли, которые в дальнейшем легко усваиваются корневой системой растений.

В необработанном низинном торфе щелочами, гуматы присутствуют в виде нерастворимых солей, процесс ионизации с молекулами металлов не происходит, что делает их недоступными для усвоения растений. Для того чтобы этот процесс запустить, необходимо при производстве ограноминерального удобрения добиться полного растворения гуматов щелочами - гидроксидом калия.

Фульвовые кислоты получают путем экстрагирования из гумуса содержащегося в низинном торфе с помощью сильных кислот. Фульвовые кислоты легко вступают в реакцию с простыми неорганическими молекулами минеральных веществ и разбивают их на биодоступные вещества - ионы. Ионизированные минеральные вещества в совокупности с фульвовыми кислотами имеют способность проникать в клеточные мембраны растений, а также легко усваиваться корневой системой растений.

В заявленном техническом решении эту проблему решают путем смешивания низинного торфа с водопроводной водой и щелочью. Соотношение гидроксида калия и торфа 1:10,5-11. Полученную смесь помещают в механический генератор кавитации и воздействуют на концентрат кавитационно-гравитационным процессом в течение часа при температуре 70-80 градусов, в результате чего образуются каверны (кавитационные пузырьки). Выделяющейся в процессе схлопывания каверны энергии достаточно для возбуждения, ионизации и диссоциации молекул воды, газов и веществ с высокой плотностью пара при этом выделяется температура и энергия.

Полученный концентрат обогащен гуминовыми и фульвовыми кислотами, щелочь (гидроксида калия) и нагнетание температуры, соли этих кислот делают водорастворимыми, следовательно, в дальнейшем при попадании в почву легкоусваиваемыми для растений. Следующим технологическим этапом становится фильтрация при помощи центрифуги ОГШ 221 и добавление хелата меди и хелата цинка, серы.

Экспериментальным путем доказано, что соотношение гидроксида калия и торфа 1:10,5-11 при изготовлении состава органоминерального удобрения и использование повышенной температуры 70-80 градусов в технологическом процессе обеспечивает полное растворение солей гуматов в низинном торфе. Полученный водорастворимый концентрат темно-коричневого цвета, имеет уровень рН 8,5-10,5 и плотность продукта 1,1-1,3 г/см³.

Гидроксид калия, входящий в состав органоминерального удобрения, не превышает 1,5% от общего состава концентрата, что позволяет вносить концентрат одновременно в баковых смесях с пестицидами и протравителями и имеет низкие нормы расхода на 1 Га.

В процессе гумификации растительных остатков (мхов, вейников, хвощей, тростников, и др.) преобладающая часть азота переходит в состав азотосодержащих гуминовых кислот, в процессе расскисления низинного торфа гидроксидом калия содержание минерального элемента в виде азота входящих в состав органоминерального удобрения составило 5,5-6%. Азот является главным элементом, обеспечивающим активный рост и развитие растений в начале вегетации.

Содержание фосфора в органоминеральном удобрении представлено в минерально-растворимой форме и составляет 0,1-0,2%). Фосфор имеет доступную для растений форму, так как на этот процесс оказывает большое влияние применение щелочи (КОН). Даже такой небольшой процент содержания фосфора в составе органоминерального удобрения оказывает влияние на энергетические процессы в клетках злаковых растений, что способствует повышению урожайности и иммунитета растений к различным видам заболеваний.

Масса калия в органоминеральном удобрении составляет 1,0%, что положительно характеризует состав, так как валовое содержание калия в торфе в среднем находится в пределах от 0,16 до 1,16%.

В жизнеобеспечении злаковых культур, калий считается важнейшим минеральным элементом и при взаимодействии с азотом и фосфором, оказывает влияние на активный рост и развитие зеленых частей растения и, как следствие, обеспечивает продуктивно высокую урожайность. Калий перестает усваиваться злаковыми культурами к началу молочной спелости, и в дальнейшем влияет на качество зерна и клейковины.

Цинк и медь в органоминеральном удобрении представлены в легкодоступной для растений хелатной форме и составляют 2,0% и 3,2%. Они легко усваивается растениями поскольку, содержащиеся в их составе неорганические вещества находятся в органических молекулах. Хелатирующим агентом выступает гуминовая кислота, обволакивая стенки молекул, образуя своего рода «микрокапсулы». Данного рода «микрокапсулы» с микроэлементами злаковые растения воспринимают как собственные, поэтому они эффективнее поглощаются корневой системой растений. За счет этого, усвояемость органоминерального удобрения, обогащенного хелатом цинка и хелатом меди, происходит активнее.

Наличие серы в органоминеральном удобрении составляет 3%, что оказывает существенное влияние на образование хлорофилла в молодых растениях, а также ведется активное производство белка и синтез масел в процессе вегетации растений. Повышается качество продукции, белок, клейковина и улучшается аминокислотный процесс.

Органоминеральное удобрение для зерновых культур, на основе низинного торфа, с добавлением, азота, фосфора, калия, серы и обогащенное хелатными формами металлов цинка и меди позволяет усваивать почвенные микроэлементы до 90%, что снижает химическую нагрузку на почву в несколько раз.

Заявленный состав органоминерального удобрения направлен на устранение дефицита цинка и меди в посевах зерновых культур. Органические и минеральные компоненты, входящие в состав удобрения, находятся в сбалансированном соотношении. Экспериментальным путем была определена потребность злаковых культур в потреблении элементов, заявленных в составе органоминерального удобрения.

Преимуществом заявленного органоминерального удобрения по сравнению с известными аналогами является: сбалансированный состав, который позволяет применять удобрение в органическом земледелии; способность повышения сбора урожая с посевных площадей и обеспечение высоких качественных характеристик: зерновые культуры (озимая пшеница) - прибавка урожайности до 7-12%; увеличение содержания клейковины 1-2,6%; снижение производственных затрат труда за счет уменьшения использования азотных и микроудобрений; обеспечение экологической устойчивости агрофитоценозов за счет снижения токсичности тяжелых металлов; норма расхода в баковой смеси при обработке вегетирующих злаковых растений-0,5 л/1 га при кратности обработки 1-2 раза.

Способ получения удобрения: измельченный просеянный низинный торф 22 кг смешивают с водопроводной водой 60 кг и щелочью (КОН) в количестве 2,0-2,1 кг. Полученную смесь помещают в механический генератор кавитации и воздействуют на концентрат кавитационно-гравитационным процессом в течение часа при температуре 70-80 градусов. Далее раствор фильтруется при помощи центрифуги ОГШ 221. После чего в него добавляют минеральные добавки (азот - 5,5-6 кг, фосфор - 0,1-0,2 кг, калий - 1,0 кг). В полученную массу добавляют хелат меди 2,0 кг и хелат цинка 3,2 кг, серу - 3 кг и полученный концентрат разливают по пластиковым тарам объемом 10 литров.

Органоминеральное удобрение представляет собой жидкий концентрат темно-коричневого цвета имеющее высоко-щелочной уровень рН 8,5-10,5 и плотность продукта 1,1-1,3 г/см³.

Пример 1.

Органоминеральное удобрение для ярового ячменя, мас. %

Для получения органоминерального удобрения для ярового ячменя берут 22 кг низинного торфа, смешивают с 60 кг водопроводной воды и вносят щелочь - гидроксида калия 2,0 кг. В течение часа при температуре 70-80 градусов и кавитационно-гравитационного процесса получают концентрат, который фильтруют фильтруется при помощи центрифуги ОГШ 221 и в него добавляют азот - 5,5 кг, фосфор - 0,1 кг, калий - 0,7 кг, добавляют ионы металлов - хелат цинка - 1,5 кг и хелат меди - 3,0 кг; сера -2,7 кг.

Полученный концентрат разливают в пластиковые тары объемом 10 л. Органоминеральное удобрение имеет рН 8,5-10,5 и плотность продукта 1,1-1,3 г/см³.

Органоминеральное удобрение для озимой пшеницы готовят по примеру 1.

Пример 2.

Органоминеральное удобрение для озимой пшеницы, мас. %

Полученный водорастворимый концентрат органоминерального удобрения в двух примерах имеет жидкую структуру, темно-коричневый цвет, уровень рН 8,5-10,5 и плотность продукта составляет - 1,1-1,3 г/см³.

Заявленное органоминеральное удобрение рекомендовано для злаковых культур, применимо в органическом земледелии и направлено на устранение дефицита цинка и меди в посевах.