Комплексное органоминеральное удобрение

 

Изобретение относится к сельскому хозяйству и может быть использовано для выращивания растений в открытом и защищенном грунте. Удобрение содержит в качестве органической составляющей химически обеззараженную фекальную компоненту и смесь бурого угля и отходов с органическими добавками. В качестве минеральной составляющей удобрение содержит источники азота, фосфора и калия и отходы добычи фосфоритов или золоотвалы. Ингредиенты берут в следующем соотношении, мас.%: химически обеззараженная фекальная компонента 25-30, смесь бурого угля и отходов с органическими добавками 17-30, источники азота, фосфора и калия 45-60, отходы добычи фосфоритов или золоотвалы - остальное. Применение удобрения позволяет одновременно решить задачи обеспечения растений всем комплексом органических и минеральных веществ, обеспечить накопление гумуса с реальным последействием удобрения в течение 3-5 лет, создать композицию питательной смеси с любым заданным соотношением макроэлементов питания, улучшить структурообразование почвы и обеспечить требуемый влаговоздушный режим. 6 з.п. ф-лы.

Изобретение относится к сельскому хозяйству, в частности к выращиванию растений в открытом и защищенном грунте.

Проблема обеспечения растений различного происхождения полным комплексом элементов питания в течение периода вегетации связана с комплексным использованием органических и минеральных удобрений.

Органические удобрения содержат малые дозы элементов питания и поэтому требуют высоких доз внесения их в почву. Кроме того, большинство из них перед внесением требует обеззараживания от патогенных микроорганизмов. Однако органические удобрения обладают последействием в течение 2-3 лет, способствуют сохранению гумусового слоя, обеспечивают улучшение структуры почвы и улучшают влаговоздушный режим.

Известно органическое удобрение, содержащее переработанный посредством микробиологической ферментации помет птиц или животных (RU, 2141932, C 05 F 11/08,1999).

Недостатком данного удобрения является необходимость введения в него стимулятора роста микроорганизмов и значительные дозы внесения его в почву.

Известно органическое удобрение, приготовленное из продуктов утилизации жизнедеятельности живых организмов (RU, 2132320, C 05 F 9/00,1999).

Основным недостатком такого удобрения является его несбалансированность, обусловливающая необходимость обработки продукта щелочным агентом до достижения нужного pH.

Известно органическое удобрение, приготовленное из соломы злаковых и бобовых культур при их соотношении 2:1 (RU, 2130003, C 05 F 11/00, 1999).

Недостатком его является фиксированное время внесения в почву - не ранее чем за месяц до посева.

Кроме вышесказанного все перечисленные известные органические удобрения содержат малые дозы элементов питания и поэтому требуют высоких доз внесения их в почву, и, кроме того, большинство из них перед внесением требует обеззараживания от патогенных микроорганизмов.

Минеральные удобрения позволяют обеспечивать высокие концентрации питательных веществ относительно низкими дозами, но зачастую при длительном использовании вызывают засоление и закисление почвы, имеют низкий коэффициент использования питательных веществ - в открытом грунте не превышает 30-45% в зависимости от элемента питания, что вызывает загрязнение окружающей среды.

Известно минеральное удобрение, полученное азотно-кислотной переработкой фосфатных руд (ЕР, 0039241, A2, 04.11.1981).

Недостатком удобрения является низкий коэффициент использования питательных веществ, что вызывает загрязнение окружающей среды.

Известны органоминеральные удобрения, которые обладают преимуществами как минеральных, так и органических удобрений. Органическая часть способствует накоплению (или сохранению, компенсации потерь) гумуса, улучшает структуру почвы, обеспечивает развитие почвенных микроорганизмов, а минеральная составляющая восполняет потери в элементах питания и также способствует структурированию почвы.

Известно гранулированное комплексное удобрение, полученное путем смешивания и гранулирования суглинка, керамзита, каолинита, фосфогипса, аэросила с добавками торфа и природного цеолита в качестве сорбентов азота и фосфора в количестве 3,0-3,5 мас. % (Авт. свид. СССР N 1302646, кл. C 05 G 5/00, 1985).

Недостатками полученного таким образом удобрения являются сложный компонентный состав, существенная сложность технологического процесса, малое содержание торфа и цеолита как сорбентов.

Наибольшую известность получили смеси, содержащие торф (иногда вместе с органическими отходами), обогащенный питательными элементами. Однако широкому использованию таких смесей препятствует ряд факторов: торф должен быть нейтральным или слабокислым, иметь определенную структуру и относительно невысокую влажность (менее 50%), т.к. при большей влажности хорошо растворимые соли легко вымываются из смеси при ее приготовлении; кислые сорта торфа требуют добавления извести, которая, в свою очередь, снижает поступление фосфора; сам торф содержит очень незначительное количество элементов питания и микроэлементов, поэтому все компоненты (с учетом микроэлементов до 20 наименований) необходимо вносить в смесь при приготовлении.

Известна питательная смесь, содержащая фекальный компонент, бурый уголь, комплексные удобрения и золу (RU, 2040888 C 05 G, 1994).

Недостатком известной питательной смеси является следующее. Для увеличения времени действия смесь помещают в полупроницаемую оболочку. Без оболочки время действия смеси значительно меньше. Кроме того, для приготовления смеси используют фекальную компоненту с влажностью до 86 мас.% (оптимально до 50 мас.%), что уменьшает эффект накопления гумуса.

Наиболее близким по технической сущности и достигаемому результату к предлагаемому является комплексное органоминеральное удобрение, содержащее органическую и минеральную составляющие (RU, 2144014, C 05 F 11/00 10.01.2000).

Недостатками наиболее близкого аналога являются фиксированное содержание макроэлементов, т. е. ограниченность применения удобрения, т.к. большинство сельскохозяйственных культур требуют различного содержания и соотношения элементов питания. Кроме того, известное удобрение не является продуктом долгосрочного действия и не обладает свойством структурообразования.

Техническим результатом изобретения является повышение качества удобрения путем улучшения его технологических и эксплуатационных характеристик, повышение долгосрочности действия и приобретение свойства структурообразования.

Указанный технический результат достигается тем, что в комплексном органоминеральном удобрении, содержащем органическую и минеральную составляющие, согласно изобретению, в качестве органической составляющей содержатся химически обеззараженная фекальная компонента и смесь бурого угля и отходов с органическими добавками, а в качестве минеральной составляющей - источники азота, фосфора и калия и отходы добычи фосфоритов или золоотвалов при следующем соотношении ингредиентов, мас.%: химически обеззараженная фекальная компонента - 25-30 смесь бурого угля и отходов с органическими добавками - 17-30 источники азота, фосфора и калия - 45-50 отходы добычи фосфоритов или золоотвалов - остальное Оптимальными условиями достижения технического результата являются следующие: удобрение содержит химически обеззараженную фекальную компоненту, выбранную из группы: помет птиц, навоз крупного рогатого скота, свиной навоз, обработанный аммиаком;
химически обеззараженная фекальная компонента содержит 2,5-5,0 мас.% аммиака, предварительно введенного в виде 20-25% раствора или газа;
удобрение содержит бурый уголь, предварительно измельченный до тонины не более 100-120 мкм;
отходы с органическими добавками выбраны из группы: опилки, солома, зеленые смеси, отходы торфодобычи, предварительно измельченные до размеров частиц не более 90-150 мкм при следующем соотношении ингредиентов, мас.%:
химически обеззараженная фекальная компонента - 25-30
отходы с органическими добавками - 10-2
бурый уголь - 15-20
источники азота, фосфора и калия - 45-50
отходы добычи фосфоритов или золоотвалов - остальное
Источники азота выбраны из группы: карбамид, сульфат аммония, аммиачная селитра, некондиционные отходы производства азотного удобрения о фиксированным содержанием азота; источники фосфора - из группы: фосфоритная мука, размолотая фосфоритная порода, суперфосфат; источники калия - из группы: сульфат калия, карбонат калия и их смеси в различных соотношениях, хлорид калия, калимагнезия;
удобрение в качестве отходов добычи фосфоритов содержит глаукониты;
Заявленное предложение соответствует условиям патентоспособности "Новизна", "Изобретательский уровень" и "Промышленная применимость", поскольку совокупность признаков: содержание комплексным органоминеральным удобрением органической и минеральной составляющих, причем согласно изобретению в качестве органической составляющей оно содержит химически обеззараженную фекальную компоненту и смесь бурого угля и отходов с органическими добавками, а в качестве минеральной составляющей - источники азота, фосфора и калия и отходы добычи фосфоритов или золоотвалов при следующем соотношении ингредиентов, мас.%:
химически обеззараженная фекальная компонента - 25-30
смесь бурого угля и отходов с органическими добавками - 17-30
источники азота, фосфора и калия - 45-50
отходы добычи фосфоритов или золоотвалов - остальное
является новой и обеспечивает неочевидный результат - повышение качества удобрения путем улучшения его технологических и эксплуатационных характеристик.

Изобретение иллюстрируется следующими примерами.

Пример 1.

В специальную емкость загружают свежесобранный помет птиц с влажностью 75% в количестве 2500 кг, затем туда же вводят раствор аммиака с концентрацией 24,7% в таком количестве, чтобы концентрация аммиака в помете составила 3 мас.%. Смесь выдерживают в течение не менее 72 часов. После этого 250 кг смеси загружают в смеситель (лопастной, шнековый или иной) и туда же последовательно подают 150 кг размолотого (100-120 мкм) бурого угля, размолотые до аналогичной тонины 100 кг опилок, 20 кг хлорида калия, 30 кг карбамида, 200 кг фосфоритной муки (содержание фосфора в пересчете на P₂O₅= 16,5) и 250 кг размолотых до 100-150 мкм отвалов шахтных пород. Смесь вымешивают до однородной массы (время вымешивания зависит от типа смесителя), гранулируют известными приемами и используют для выращивания цветочных растений, трав и т.п. зеленных культур.

Таким образом, смесь удобрения имеет следующий состав, мас.%:
помет птиц - 25
уголь бурый - 15
опилки - 10
хлорид калия - 2
фосфоритная мука - 20
карбамид - 3
отвалы шахтных пород - остальное
В конечном продукте соотношение N: P₂O₅:K₂O =1:2,4:0,8; pH смеси 6,4 - 6,6.

Пример 2.

Удобрение (смесь) готовят аналогично примеру 1. Смесь содержит, мас.%:
помет птиц - 25
бурый уголь - 15
опилки - 10
карбонат калия - 2
фосфоритная мука - 20
карбамид - 3
шахтные отвалы - остальное
Соотношение основных элементов питания аналогично примеру 1, pH = 7,8-7,9. Таким образом, замена хлорида калия на карбонат позволяет изменить величину pH, что дает возможность использовать смесь на кислых почвах, при этом кроме обеспечения питательными и органическими веществами заявленное удобрение выступает в роли химического мелиоранта.

Пример 3.

Смесь состава, мас.%:
подстилочный помет птиц (помет:солома = 1:1,2) - 30
бурый уголь - 20
фосфоритная мука - 25
сульфат калия - 12
карбамид - 10
глауконитовые породы - остальное
Смесь готовят следующим образом. Через тонну подстилочного помета влажности 65%, содержащую 455 кг помета и 545 кг соломы, пропускают газообразный аммиак в таком количестве, чтобы концентрация его в помете составила 5 мас. %. Смесь выдерживают не менее 80 часов, а затем 300 кг смеси помещают в смеситель, куда последовательно добавляют 200 кг размолотого бурого угля, 250 кг фосфоритной муки (P₂O₅ = 18,5%), 120 кг сульфата калия, 100 кг карбамида и 30 кг глауконитовых пород. Смесь вымешивают до однородной массы, гранулируют и получают органоминеральную композицию с соотношением N:P₂O₅: K₂O= 1: 1:1,4; pH смеси 6,8 - 6,9. Такая смесь годится к использованию практически на любых видах почвы для овощных растений, корнеплодов, большинства плодовых деревьев и кустарников и т.п.

Пример 4.

Смесь состава, мас.%:
помет птиц влажностью 70-75% - 25
уголь бурый - 18
фосфоритная мука - 27
опилки - 4,5
карбамид - 9,5
смесь карбоната и сульфата калия 1:1 - 11
глауконит - остальное
Смесь с соотношением N: P₂O₅: K₂O= 1:1:1; pH смеси 7,2 - 7,3 готовят аналогично примеру 1. Полученная смесь годится для использования практически под любые сельскохозяйственные культуры на любых типах почв.

Пример 5.

Смесь готовят аналогично примеру 1. Состав смеси, мас.%:
навоз крупного рогатого скота влажностью 75% - 25
сечка соломы - 8
фосфоритная мука - 20
бурый уголь - 16
смесь хлорида и сульфата калия - 7
карбамид - 9
отходы добычи фосфоритов - остальное
Соотношение элементов питания 1:1,3:1, pH 6,3 - 6,5. Смесь с возможной грануляцией используют на почвах с недостаточным содержанием фосфора, рекомендуется под культуры, слабо реагирующие на наличие хлора.

Пример 6.

Через свежесобранный бесподстилочный свиной навоз влажностью 80% и массой 1500 кг пропускают газообразный аммиак до его концентрации в навозе, равной 4,5. Смесь выдерживают при периодическом перемешивании 96 часов, а затем 250 кг помещают в смеситель, куда последовательно добавляют 50 кг сечки зеленой травы (размер частиц не более 5 мм), 200 кг размолотого бурого угля, 100 кг смеси карбоната и сульфата калия в соотношении 2:1, 100 кг карбамида, 200 кг фосфоритной муки и 100 кг отходов обогатительной фабрики добычи фосфоритов. Смесь перемешивают до однородной массы, гранулируют и используют для удобрения полей, предназначенных для выращивания озимой пшеницы, картофеля или сахарной свеклы. Соотношение основных элементов питания 1:1,3:1,2, pH - 7,2 - 7,4. Состав смеси, мас.%:
свиной навоз - 25
зеленая смесь трав - 5
бурый уголь - 20
смесь солей калия - 10
карбамид - 10
фосфоритная мука - 20
отходы добычи фосфоритов - остальное
Использование отходов обогатительных фабрик, золы, шахтных отвалов и т. п. позволяет усилить структурирующий эффект, повысить концентрацию микроэлементов, дополнить смесь группой элементов, которые отсутствуют в минеральных или органических удобрениях, но оказывают влияние на развитие растений (например, кремний).

Вышеприведенные примеры наглядно иллюстрируют, что изобретение позволяет решить ряд задач:
использовать малоликвидные отходы (органические и минеральные);
обеспечить экономию природного сырья при производстве удобрений с повышенным коэффициентом использования питательных веществ (до 75-90%);
получая удобрения с различным соотношением элементов питания, придавать удобрению свойства химических мелиорантов либо компостов;
обеспечивать последействие в течение не менее 3-5 лет;
обеспечивать накопление гумуса, оптимальную величину pH, исходя из свойств почвы или потребности растений, улучшать структуру почвы.

Изобретение позволяет создать композицию питательной смеси с любым заданным соотношением макроэлементов питания, значительно улучшить структурообразование почвы и обеспечить требуемый влаговоздушный режим.

Формула изобретения

1. Комплексное органоминеральное удобрение, содержащее органическую и минеральную составляющие, отличающееся тем, что в качестве органической составляющей оно содержит химически обеззараженную фекальную компоненту и смесь бурого угля и отходов с органическими добавками, а в качестве минеральной составляющей - источники азота, фосфора и калия и отходы добычи фосфоритов или золоотвалы при следующем соотношении ингредиентов, мас.%:
Химически обеззараженная фекальная компонента - 25 - 30
Смесь бурого угля и отходов с органическими добавками - 17 - 30
Источники азота, фосфора и калия - 45 - 50
Отходы добычи фосфоритов или золоотвалы - Остальное
2. Удобрение по п.1, отличающееся тем, что содержит химически обеззараженную фекальную компоненту, выбранную из группы: помет птиц, навоз крупного рогатого скота, свиной навоз, обработанный аммиаком.

3. Удобрение по п. 2, отличающееся тем, что химически обеззараженная фекальная компонента содержит 2,5 - 5,0 мас.% аммиака, предварительно введенного в виде 20 - 25%-ного раствора или газа.

4. Удобрение по любому из пп.1 - 3, отличающееся тем, что содержит бурый уголь, предварительно измельченный до тонины не более 100 - 120 мкм.

5. Удобрение по любому из пп.1 - 4, отличающееся тем, что отходы с органическими добавками выбраны из группы: опилки, солома, зеленые смеси, отходы торфодобычи, предварительно измельченные до размеров частиц не более 90 - 150 мкм при следующем соотношении ингредиентов, мас.%:
Химически обеззараженная фекальная компонента - 25 - 30
Отходы с органическими добавками - 10 - 2
Бурый уголь - 15 - 20
Источники азота, фосфора и калия - 45 - 50
Отходы добычи фосфоритов или золоотвалы - Остальное
6. Удобрение по любому из пп.1 - 5, отличающееся тем, что источники азота выбраны из группы: карбамид, сульфат аммония, аммиачная селитра, некондиционные отходы производства азотного удобрения с фиксированным содержанием азота, источники фосфора из группы: фосфоритная мука, размолотая фосфоритная порода, суперфосфат, источники калия из группы: сульфат калия, карбонат калия и их смеси в различных соотношениях, хлорид калия, калимагнезия.

7. Удобрение по любому из пп.1 - 6, отличающееся тем, что в качестве отходов добычи фосфоритов содержит глаукониты.