Питательная смесь для растений и способ ее внесения в грунт

 

Изобретение относится к сельскому хозяйству, в частности к выращиванию растений в естественном и искусственном грунте с использование дозированной подачи удобрений в корневую систему растений. Сущность изобретения состоит в питательной систете для растений состава, мас. фенкальный компонент с влажностью до 86 мас. 20, 0 45, 0; аммиак 0, 45 5, 5; бурый уголь с размером частиц 10 100 мкм 5,0 15,0; комплексные бесхлорные удобрения 5,0 - 15,0; зола с размером частиц 20 100 мкм остальное. А также в способе внесения питательной смеси в грунт путем размещения смеси в корневой системе растений на весь период вегетации, в котором питательную смесь предварительно покрывают оболочкой из полупроницаемого материала на подложке, обеспечивающего скорость дозирования смеси в грунт от 7 1,5 до 23 7 мг/ч при 15 30°С и влажности грунта 20 100% 2 с и 2 з. п. ф-лы, 4 табл.

Изобретение относится к сельскому хозяйству, в частности к выращиванию растений в естественном и искусственном грунте с использованием дозированной подачи удобрений в корневую систему растения.

Проблема дозированного внесения минеральных и органических удобрений в почву в течение всего периода вегетации растения в последние годы повсеместно находит свое решение в создании различных модификациях удобрений и приспособлений для внесения удобрений в грунт.

Дозированная подача удобрений в основном достигается использованием приспособлений, выполненных с элементами, представляющими собой полупроницаемые мембраны, через поры которых удобрения дозированно просачиваются в грунт в течение определенного времени.

Известно гранулированное удобрение, содержащее водорастворимые соединения азота, фосфора и калия, обладающее свойством постепенного высвобождения активного вещества из гранулы.

Известен также способ получения этого удобрения, заключающийся в том, что каждая гранула имеет сердцевину, образованную активными компонентами с определенным значением рН и оболочку. Оболочка состоит из льняного либо соевого масла. Оболочка является регулятором рН, таким образом, что при рН сердцевины выше 6,0 оболочка, содержащая смесь микроэлементов имеет рН 4,5-9,0 (см. например, Европатент N 0184869 кл. C 05 G 3/00, 1986).

Основным недостатком этого состава и способа является использование пищевых добавок льняного и соевого масла, что удорожает использование изобретения.

Известна также смесь гранулированных удобрений, состоящих из гранул с покрытием из слоя сополимера, содержащего винилхлоридные и этиленовые звенья в массовом отношении 50: 50-90: 10, а также звенья по меньшей мере одного функционального мономера акриламида, метакриламида, N-метилакриламида, акриловой кислоты и др. в количестве менее 10% в расчете на общую массу винилхлоридных и этиленовых звеньев и 5-40% в расчете на массу гранулы (см. например, Европатент N 0337298, кл. C 05 G 3/00, 1989).

Основным недостатком этой смеси является сложность процесса приготовления полимерной оболочки к смеси гранулированных удобрений, что затрудняет и удорожает использование этого удобрения на практике.

Наиболее близким к предлагаемому является состав гранулированных удобрений, содержащей в качестве активных компонентов азотные удобрения, в том числе с ингибиторами уреазы, а также макро- и микроэлементы.

Известен также способ внесения вышеописанного состава в грунт путем предварительного покрытия гранулы хотя бы частично полупроницаемой полимерной пленкой, выполненной на основе сульфированного полимера, которая обеспечивает высвобождение этого вещества с регулированной скоростью, что приводит к ускорению и стимулированию роста растений (см. например, заявку РСТ N W 089/03811, кл. C 05 G 3/00, 1989 г. прототип).

Основным недостатком этого удобрения, а также способа его приготовления и внесения в грунт является его короткое действие, т.к. гранулы имеют малый вес и разлагаются быстро, и большой расход полимерной пленки, т.к. обволакиванию подвергается каждая гранула удобрения.

Известно также устройство для упаковки удобрений, содержащее корпус или закрытую емкость, по меньшей мере одна из стенок которых образована полимерной гидрофобной мембраной с гидрофильными включениями, в которые помещают удобрения. Мембрана может быть изготовлена из порошкообразного полиэтилена или сополимера этилена с винилацетатом, привитого акриловой кислотой с последующим горячим формованием порошка (см. например, Европатент N 0078184 А1, кл. C 05 G 3/00, 1983).

Основным недостатком вышеописанного устройства является недостаточно высокая надежность его работы, поскольку для получения удовлетворительной скорости выделения веществ необходимо определенное соотношение гидрофильных включений к весу гидрофобного материала. Кроме того, для осуществления равномерного обмена между наружной и внутренней частями упаковки необходимо, чтобы гидрофильные добавки распределялись равномерно по всей ширине. Это ужесточает требования к свойствам мембраны и усложняет процесс ее получения.

Задачей, положенной в основу настоящего изобретения является создание комплексного удобрения, состоящего из питательной смеси для растений, в которой используются органические компоненты и отходы, технологии ее внесения в грунт, позволяющей обеспечить высокие агротехнические показатели удобрения и эффективное внесение смеси в грунт с высокой надежностью в течение всего периода вегетации растения.

Поставленная задача решается использованием питательной смеси для растений на основе органических компонентов, на основе комплексных удобрений, макро- и микроэлементов, которая содержит следующие компоненты при их соотношении (мас. ): Фекальный компонент с влажностью до 86 мас. 20,0-45,0 Аммиак 0,45-3,0 Бурый уголь с разме- ром частиц 10-100 мкм 5,0-15,0 Комплексные бесхлор- ные удобрения 5,0-15,0 Зола с размером частиц 20-100 мкм Остальное Поставленная задача решается также способом внесения питательной смеси в грунт путем ее размещения в корневой системе растений на период вегетации, в котором смесь предварительно покрывают оболочкой из полупроницаемого полимерного материала на подложке, обеспечивающего скорость дозирования смеси в грунт от 7-1,5 до 23-7 мг/час, при температуре грунта 15-30^оС и влажности 20-100% а затем устанавливают ее в грунте.

При этом в качестве оболочки для питательной смеси используют полимеры полиолефинового ряда с молекулярной массой 90-120 000.

Кроме того, оболочку для питательной смеси выполняют из полиэтилена или поливинилхлорида или полипропилена с толщиной подложки 0,1-1,0 мм.

Сущность изобретения состоит в том, что предлагаемая питательная смесь для растений включает такой комплекс компонентов, что при его использовании обеспечивается эффективное питание растений в течение всего периода вегетации.

В питательной смеси используются в большинстве своем натуральные органические реагенты и отходы различных производств, утилизация которых на данном этапе повсеместно представляет определенные трудности.

В частности в питательной смеси используется 20-45 мас. органического фекального компонента с влажностью до 86 мас. т.е. это свежие птичий помет с влажностью 50-86% и навоз с влажностью до 86 мас. что позволяет не производить их дополнительную переработку и упрощает их использование.

До настоящего времени использование органического фекального компонента с такой влажностью не производилось ввиду его высокой активности. Требовалась его сушка и/или дезинфекция, и/или переработка в компост, что затрудняло и удорожало использование, а также приводила к частичной потере питательных веществ.

В предлагаемую питательную смесь включен газообразный или водный аммиак в количестве 0,45-3,0 мас. выполняющий функцию дезинфекта и буферной составляющей.

Его наличие в смеси позволяет провести дезинфекцию фекальных стоков, обеспечить необходимый уровень рН, повысить содержание выводимого азота, особенно на начальной стадии развития растения, обеспечить извлечение гумминовых кислот из угля.

Бурый уголь с размером частиц от 10 до 100 мкм введенный в смесь в количестве 5,0-15,0 мас. выполняет функцию сорбента, дегельминтезатора, дополнительного источника органических веществ, регулятора скорости выведения элементов питания.

Его присутствие в смеси обеспечивает улучшение органолептических показателей, поглощение влаги, поглощение и медленную отдачу аммиака и элементов питания, выведения гумминовых кислот.

Заявленная степень помола угля 10-100 мкм обусловлена увеличением поверхности порошка, полнотой выделения гумминовых кислот и увеличения времени использования удобрений.

При меньшей степени помола бурого угля, т.е. менее 10 мкм, происходит увеличение стоимостных показателей, удорожание оборудования, что сказывается на с/с удобрений.

При степени помола большей 100 мкм имеет место ухудшение сорбционных свойств, снижение функции регулятора скорости отдачи удобрений, снижение поступления гумминовых кислот.

Питательная смесь включает 5-15 мас. комплексных бесхлорных удобрений, таких как "Кристалин" (20:16:10), "Урожай" (11:10:11), "Рост" (11:10:11) и других с соотношением N:P₂O₅:K₂O 10:10:10 до 20:16:10.

Использование удобрений допустимо и в виде смеси отдельных солей, таких как: сульфаты калия аммония, дигидрофосфат аммония, карбонат калия, нитраты аммония, калия и кальция, гидрофосфат аммония.

Присутствие комплексных удобрений в питательной смеси обеспечивает повышение осматического давления, повышение содержания элементов питания, совместный вынос малорастворимых веществ.

В состав смеси, кроме того, в качестве коагулирующего компонента входит зола или золоотвалы, или углеотходы (отвалы шахт) и т.д. с размером частиц 20-100 мкм в количестве от 39 до 49 мас.

Зола выполняет функцию источника микроэлементов, структуратора, дегельминтезатора, коагулянта. Ее присутствие в смеси обеспечивает подачу всех необходимых микроэлементов, дегельминтезацию, структуру питательной смеси и коагуляцию фекальных веществ.

Количество каждого компонента, входящего в предлагаемую питательную смесь установлено экспериментально и использование компонентов приводит к дисбалансу состава смеси и снижению эффективности ее использования.

Предлагаемая питательная смесь для растений используется с значительно менее высокой эффективностью в отрыве от предлагаемого способа ее внесения в грунт.

Сущность предлагаемого способа внесения питательной смеси состоит в том, что смесь перед внесением в грунт предварительно покрывают оболочкой из полупроницаемого полимерного материала на подложке, изготовленного из полимера ряда полиофинов, имеющего молекулярную массу в пределах 90 до 120 000.

Оболочку в частности выполняют из полиэтилена или поливинилхлорида или полипропилена с толщиной стенки 10-30 мкм.

Экспериментально было установлено, что при этой толщине мембраны скорость выделения удобрений является достаточной для питания растений, а время пребывания питательной смеси в оболочке является достаточным для обеспечения растений всем необходимым комплексом макро- и микроэлементов в течение всего периода вегетации. Вместе с тем достигается полнота выведения гумминовых кислот.

Подложку к мембране изготавливают пористой из целлюлозы или ее производных, в частности из бумаги, картона, ткани, марли и т.п. Толщина подложки составляет 0,1-1, мм.

Подложка из целлюлозных материалов выполняет функцию накопителя влаги и дополнительно регулирует скорость подачи элементов питания к растению, а также предохраняет полимерную пленку от механических повреждений и позволяет повысить механическую влагу для нормального поступления ее во внутрь оболочки и за счет пористости регулировать поступление элементов питания к растению.

Толщина стенки для подложки обусловлена необходимой пористостью, механической прочностью.

Заявленная скорость дозирования питательной смеси в грунт, составляющая от 7 ± 1,5 до 23 ±7 мг/ч при температуре грунта 15-30^оС и влажности 20-100% определена экспериментально исходя из необходимости обеспечения растений всем комплексом макро- и микроэлементов на весь период вегетации, причем при снижении потребления элементов питания растением за счет накопления их в пористой подложке скорость подачи уменьшается и может стать равной 0 при неблагоприятных условиях.

При изменении скорости дозирования питательной смеси в сторону уменьшения происходит снижение эффекта за счет недостатка элементов питания.

При увеличении скорости дозирования питательной смеси наблюдается передозировка элементов питания, безвозвратная потеря питательных веществ и попадание их в окружающую среду.

Возможность осуществления изобретения подтверждается следующими конкретными примерами.

П р и м е р 1 (способ приготовления питательной смеси).

Через 100 кг помета птиц влажность 83% барботируют газообразный аммиак в количестве 2,4 кг. После пропускания всего количества аммиака в течение 10 мин со скоростью 4 г/с переносят в лопастной или шнековый смеситель, куда последовательно добавляют размолотый бурый уголь с содержанием гумминовых кислот не менее 4% Размер частиц угля не должен превышать 100 мкм (преимущественно 50 мкм). Количество частиц угля 75,11 кг на указанную выше смесь. Затем, не прекращая перемешивания, добавляют 75,11 кг комплексных бесхлорных удобрений (допустимо и в виде отдельных солей) с соотношением N: Р₂O₅: K₂O от 10:10:10 до соотношения 20:16:10. После смешения добавляют золу из золоотвалов шахт (или золу ГРЭС с электрофильтров или отвалов, или иные золоотходы) в количестве 248,18 кг, причем размер частиц также не должен быть более 100 мкм (предпочтительно 30-50 мкм). Далее смесь перемешивают до однородной массы, время смешения зависит от типа смесителя и его производительности.

Соотношение компонентов в смеси составляет, Помет птиц с влажностью 80-86% 20 Газообразный аммиак 0,45 Уголь бурый 15 Комплексные удобрения 15 Зола 49,55 П р и м е р 2. В помет птиц в количестве 100 кг с влажностью 83% добавляют при перемешивании 10 кг водного аммиака с концентрацией 25,8 мас. Затем при перемешивании в лопастном смесителе последовательно добавляют 75 кг размолотого угля, 75 кг комплексных бесхлорных удобрений и 240 кг золу ГРЭС с электрофильтров. В результате получают питательную смесь для растений состава, мас. Помет птиц 20 Аммиак водный 2 Уголь бурый 15 Комплексные удобрения 15 Зола 48,00 П р и м е р 3. В лопастной или шнековый смеситель последовательно вносят 100 кг свиного навоза, 18,3 кг водного аммиака, 50 кг размолотого угля, 33,3 кг комплексных удобрений с соотношением N:P₂O₅:K₂O20:16:10 и 131,7 кг золы с электрофильтров, перемешивают до однородного состава. В результате получают питательную смесь для растений состава мас% Свиной навоз 30 Водный аммиак 5,5 Уголь бурый 15 Комплексные удобрения 10 Зола 39,5 Данные по свойствам образцов питательной смеси для растений представлены в табл.1.

Перед внесением питательной смеси в почву или искусственный грунт навеску смеси с массой от 10 до 100 г предварительно покрывают с использованием известных способов (окунание, сварка, напыление и др.) оболочкой из полунепроницаемого по- лимерного материала, полученной согласно следующей технологии.

П р и м е р 8 (способ получения мембраны-пленки из полунепроницаемой полиэтиленовой пленки).

М.масса 90, подложка бумага 0,1 мм, толщина 10 мкм.

Предварительно сформированную полиэтиленовую пленку из полиэтилена высокой плотности с ММ 90 000 дублируют бумагой на каландровом агрегате. Полученный ламинат после каландрирования оценивают по массе, которая в данном примере составляет 60 г/м² (суммарная масса бумага + п/э). При этом толщина п/э слоя составляет 10 ± 2 мкм, а толщина бумажного слоя 0,1 ± 0,05 мм.

П р и м е р 9 (способ получения мембраны-пленки из полипропилена).

М.Масса 120 000, подложка марля 0,5 мм, толщина 20 мкм.

Ламинат получают аналогично примеру 8. Исходная пленка полипропилен с мм 120 000 с толщиной 20 ± 5 мкм. В качестве подложки используют марлю с толщиной 0,5 ± 0,1 мм.

П р и м е р 10 (способ получения мембраны-пленки из поливинилхлорида).

М.масса 90 000, подложка ткань 0,1 мм, толщина 30 мкм.

Ламинат получают аналогично примеру 8. Исходная пленка поливинилхлорид с мм 90 000 и толщина 30 мкм. При каландрировании проводят ориентирование, а затем дублируют тканью толщиной 1 ± 0,2 мм.

Полимерными мембранами, полученными по примерам 4-6 покрывают навески питательной смеси по следующей технологии.

П р и м е р 11. Питательную смесь, полученную по примеру 1 и состоящую из мас. Помет птиц с влажностью 83% 20,0 Газообразный аммиак 0,45 Уголь бурный 15,0 Комплексные удобрения 15,0 Зола 49,55 на фасовальном автомате типа АРВ-5 развешивают на навески массой 20 г и упаковывают на нем же пленкой, полученной по примеру 8. Полученное удобрение готово к употреблению.

П р и м е р 12. Питательную смесь полученную по примеру 7 (табл.1) и состоящую из мас. Навоз КРС 30 Водный аммиак 2 Уголь бурый 15 Комплексные удобрения 10 Шахтные отвалы 42 на фасовочном автомате развешивают на навески массой 30 г и покрывают навески пленкой, полученной по примеру 9. По- лученное удобрение готово к употреблению.

П р и м е р 13. Питательную смесь, полученную по примеру 4 и состоящую из мас. Помет птиц с влажностью 56% 45,0 Аммиак газообразный 0,7 Уголь бурый 5 Комплексные удобрения 5 Зола с электрофильтров 44,3 развешивают на навески массой 100 г и покрывают пленкой, полученной по примеру 10 (высокочастотная сварка). Полученное удобрение готово к использованию.

Удобрения, полученные по примерам 11, 12, 13 испытывают для выращивания растений.

П р и м е р 14. Способ выращивания саженцев в контейнерах.

В контейнер массой до 3 кг при загрузке смеси, торуга с песком, в среднюю часть устанавливают упаковку с корневой питательной смесью, полученной по примеру 11. В закрытой части контейнера выполняют отверстие, куда вставляют зимнюю прививку саженца яблони "Голден Деминес" на подвое М-9. Контейнер открытой частью устанавливают на бетонированную площадку для выращивания. Средняя скорость дозирования элементов питания составляет 103 мг/ч. Смесь начинает поступать в субстрат через 20 сут после установки. Общее время выращивания саженцев до товарного вида составляет 4,5-5 мес.

Контроль. В контейнеры вместе с субстратом внесено аналогичное количество комплексных удобрений. Время выращивания аналогичное. Общее количество саженцев на 1 га составляет 560 тыс. штук. Повторность трехкратная. Результаты испытаний представлены в табл.2.

П р и м е р 15. Способ выращивания цветочных растений.

Под кусты роз сорта "Super Star" на расстоянии 15 см ствола и на глубину 10-15 см (в зону корневой системы) помещают удобрение, полученное по примеру 12.

Всего кустов 27 при трехкратной повторности. Средняя скорость дозирования удобрений (в течение двух лет) составляет контроль 27 кустов в трехкратной повторности, под каждый из которых внесено аналогичное количество минеральных удобрений.

Общее время проведения эксперимента два года. Результаты испытаний представлены в табл.3.

П р и м е р 16. Применение удобрений в защищенном грунте при выращивании огурца сорта "НИИОХ-419". Плотность посадки 1,8 раст/м².

В эксперименте использовали удобрения, полученные по примеру 13. Используемый субстрат грунт тепличный, мульчированный соломой.

При установке рассады под каждое растение в лунку помещали удобрения, которые обеспечивали скорость дозирования в течение 8 месяцев 23±7 мг/ч. Далее в процессе выращивания растения только поливали. Всего в эксперименте задействовано 360 растений в 12 повторностях.

Контроль. Такое же количество растений 360 штук в 12 повторностях. В качестве основной заправки (субстрат одинаков) внесено из расчета на 1 м² 300 г смеси, содержащей азотные, калийные, магниевые, фосфатные, кальциевые удобрения. Под каждое растение 150 г смеси. В процессе выращивания (в периоде января по июль) в зависимости от рекомендаций агрохимиков вместе с поливной водой было внесено еще 42 г/раст азотных, калийных и магниевых удобрений. Также проведены внекорневые подкормки раствором мочевины.

В табл.4 представлены сопоставительные результаты испытаний.

Использование предлагаемого изобретения позволяет обеспечить следующие преимущества.

Использовать ранее неиспользуемые продукты и вещества.

Получать биологически активные комплексные удобрения, не вызывающие засоления почв, обеднение микроорганизмами.

Резко сократить расход минеральных удобрений для получения одного и того же урожая.

Снизить содержание нитратов и нитритов в с/х продукции.

Исключить прямой контакт людей и животных с минеральными удобрениями.

Исключить или хотя бы значительно сократить попадание удобрений в окружающую среду и резко снизить безвозвратные потери удобрений.

Исключить потерю питательных веществ при переработке фекальных стоков.

Повысить урожайность с/х культур.

Удобрения отличает широкий спектр действия на овощных, цветочных культурах, ягодных кустах и деревьях.

Формула изобретения

1. Питательная смесь для растений, содержащая органические и неорганические компоненты, отличающаяся тем, что в качестве органических и неорганических компонентов она содержит фекальный компонент с влажностью до 86% аммиак, бурый уголь с размером частиц 10 1000 мкм, комплексные бесхлорные удобрения и золу с размером частиц 20 100 мкм при следующем соотношении компонентов, мас.

Фекальный компонент 20 45 Аммиак 0,55 3,0 Бурый уголь 5,0 15,0
Комплексные бесхлорные удобрения 5,0 15,0
Зола Остальное
2. Способ внесения питательной смеси в грунт путем ее размещения в корневой системе растений на период вегетации, отличающийся тем, что питательную смесь предварительно покрывают оболочкой из полупроницаемого полимерного материала на подложке, обеспечивающего скорость дозирования смеси в грунт от 7 1,5 до 23 7 мг/ч, при температуре 15 30^oС и влажности грунта 20 100% а затем устанавливают в грунт.

3. Способ по п.2, отличающийся тем, что в качестве оболочки для питательной смеси используют полимеры ряда полиолефинов с мол.м. 90 120000.

4. Способ по пп. 2 и 3, отличающийся тем, что оболочку для питательной смеси выполняют из полиэтилена или поливинилхлорида или полипропилена с толщиной стенки 10 30 мкм, а подложку из целлюлозы и ее производных с толщиной стенки 0,1 1,0 мкм.

РИСУНКИ

Рисунок 1, Рисунок 2

TK4A - Поправки к публикациям сведений об изобретениях в бюллетенях "Изобретения (заявки и патенты)" и "Изобретения. Полезные модели"

Страница: 98

Напечатано: (54) 3. …полимеры ряда полиолефинов с мол. 90-120000.

Следует читать: (54) 3. …полимеры ряда полиолефинов с мол.м. 90000-120000.

Номер и год публикации бюллетеня: 22-1995

Извещение опубликовано: 20.12.2004        БИ: 35/2004

MM4A Досрочное прекращение действия патента из-за неуплаты в установленный срок пошлины заподдержание патента в силе

Дата прекращения действия патента: 05.11.2009

Дата публикации: 10.12.2011

---