Жидкое гуминовое удобрение и способ его получения

 

Изобретение относится к сельскому хозяйству и может быть использовано в производстве экологически чистых комплексных удобрений на основе торфа и биогумуса, содержащих микроэлементы с учетом почв и особенностей культур. Удобрение содержит, по меньшей мере, азот (NO₃) не менее 0,002%, калий (К₂О) не более 0,4%, фосфор (Р₂О₅) не менее 0,03%, гуминовые кислоты 0,15-0,5%. Удобрение содержит также микроэлементы питания растений, в том числе медь и/или бор, и вспомогательные вещества - элементы минерального питания растений, в том числе цинк или магний, и воду. В качестве вспомогательных веществ - элементов питания растений удобрение дополнительно содержит, по меньшей мере, молибден, и/или кобальт или селен, и/или окись кремния. Изобретение позволяет снизить стоимость удобрения за счет сокращения времени его приготовления и расширить ассортимент с учетом особенностей почв и выращиваемых культур. 2 с. и 14 з.п. ф-лы, 1 ил., 2 табл.

Изобретение относится к производству экологически чистых комплексных удобрений для сельского хозяйства на основе торфа и вермикомпоста (биогумуса) с содержанием регуляторов роста растений (гуминовых кислот) и набором микроэлементов с учетом почв, особенностей культур.

Известно жидкое гуминовое удобрение, включающее в химическом составе, по меньшей мере, регуляторы роста растений (0,0001 мас.%), азот (8,7 мас.%), калий (14,0 мас. %), фосфор (12,3 мас.%), гуматы и бактерии (45,89 мас.%), основные элементы питания растений, в том числе медь (0,005 мас.%), бор (0,0008 мас.%) и вспомогательные вещества - элементы питания растений, в том числе цинк (0,004 мас.%) и магний (4,8 мас.%) (см. патент РФ 2041867, МКИ С 05 F 11/00, 20.08.1995).

Недостаток известного удобрения заключается в том, что его состав оптимально не сбалансирован с учетом почв и биологических особенностей выращиваемых культур.

Известен способ получения жидкого комплексного гуминового удобрения, включающий приготовление водно-торфяной суспензии, обработку ее щелочным реагентом при перемешивании, отстаивание суспензии и отделение жидкой фракции, добавление вещества - источника элементов питания растений (используют сухой куриный помет), который добавляют в водно-торфяную суспензию перед обработкой ее щелочным реагентом (патент РФ 2015949, кл. С 05 F 3/00, 15.07.1994).

Использование куриного помета требует санитарно-бактериологических исследований и соответствующего контроля, а также строгого соблюдения технологических параметров получения удобрения, включающего дорогостоящие операции по обезвоживанию и обеззараживанию куриного помета.

Известен способ получения комплексного удобрения, заключающийся в проведении микробиологической ферментации полученной водной суспензии при 25-30^oС и при непрерывном обогащении кислородом в течение 150-170 часов с последующим отделением жидкой фракции методом фильтрации. При необходимости проводят обезвоживание отфильтрованной жидкой фракции при пониженном давлении и температуре 30-35^oС (см. патент РФ 2107054, МКИ С 05 F 11/00, 17/00, 1998).

При осуществлении известного способа необходима подача подогретого до 35-40^oС воздуха в течение 150-170 часов. Это связано со значительными затратами энергии.

Известен способ получения жидкого гуминового удобрения, заключающийся в ферментации водного раствора вермикомпоста (биогумуса) при перемешивании при температуре 35-40^oС в течение 108-120 часов, фильтрации и обезвоживании при температуре 55-60^oС (см. патент РФ 2041867, МКИ С 05 F 11/00, 1995).

При осуществлении известного способа ферментацию жидкого биогумуса проводят при повышенной температуре (35-40^oС) при непрерывном перемешивании в течение 108-170 часов. Это связано со значительными затратами энергии и неудобством непрерывности технологических операций.

Этот способ является наиболее близким по технической сущности к предлагаемому.

Общим недостатком известных аналогов и прототипа является то, что состав и технология получаемых гуминовых удобрений не оптимизированы для применения с учетом особенностей почв и выращиваемых конкретных культур.

Изобретение решает задачу создания экологически чистого органоминерального удобрения, обладающего повышенной агрохимической эффективностью с учетом биологических особенностей почв и возделываемых культур (картофель, овощи, зеленые культуры и т.д.), сокращения затрат и времени на его изготовление.

Технический результат - улучшение качества удобрения за счет применения при его изготовлении одновременно с торфом органического удобрения нового поколения - биогумуса, снижение стоимости гуминового удобрения за счет сокращения времени на его приготовление и расширение его ассортимента путем добавления веществ - элементов минерального питания растений в зависимости от особенностей почв и выращиваемых культур.

Технический результат достигается тем, что жидкое гуминовое удобрение, содержащее в химическом составе по меньшей мере азот, калий, фосфор, гуминовые кислоты, микроэлементы питания растений, в том числе медь и/или бор, вспомогательные вещества - элементы минерального питания растений, в том числе цинк или магний и воду, азот, калий, фосфор и гуминовые кислоты содержит в следующем соотношении, мас.%: Азот (NО₃) - Не менее 0,002 Калий (К₂О) - Не более 0,4 Фосфор (Р₂0₅) - Не менее 0,03 Гуминовые кислоты - 0,15-0,5, а в качестве вспомогательных веществ - элементов питания растений оно дополнительно содержит, по меньшей мере, молибден, и/или кобальт или селен, и/или окись кремния.

Предпочтительно основные микроэлементы питания растений и вспомогательные вещества - элементы минерального питания растений удобрение содержит в следующем соотношении, мас.%: Медь - Не менее 0,001 Бор - Не менее 0,001 Цинк или магний - Не менее 0,001 Селен - Не менее 0,001
Окись кремния - Не более 0,001
Вода - Остальное
Целесообразно для овощных, зерновых культур, злаковых трав иметь в химическом составе жидкого гуминового удобрения, по меньшей мере, медь, бор и магний.

Целесообразно для овощных культур, в том числе картофеля и томатов, в химическом составе жидкого гуминового удобрения иметь, по меньшей мере, медь, бор, цинк, окись кремния.

Целесообразно для зернобобовых культур и бобовых трав в химическом составе жидкого гуминового удобрения иметь, по меньшей мере, бор, молибден и кобальт.

Целесообразно для зеленых культур в химическом составе жидкого гуминового удобрения иметь, по меньшей мере, бор, медь и селен.

Технический результат достигается тем, что в способе получения жидкого гуминового удобрения, включающем перемешивание гуминосодержащих компонентов, в том числе биогумуса, с водным раствором щелочи, отстаивание суспензии, отделение жидкой фракции, введение в нее микроэлементов питания растений, в том числе меди и/или бора, и вспомогательных веществ - элементов минерального питания, в том числе цинка или магния, в качестве дополнительного гуминосодержащего компонента используют торф, в качестве щелочи -0,5-2% водный раствор едкого калия. Перемешивание гуминосодержащих компонентов с водным раствором щелочи осуществляют в соотношении 1:11-13, а после отделения жидкой фракции в качестве вспомогательных веществ в нее дополнительно вводят, по меньшей мере, молибден, и/или кобальт или селен, и/или окись кремния.

Предпочтительно перемешивание биогумуса и торфа осуществляют в соотношении 4-5 : 1-3.

Целесообразно перемешивание гуминосодержащих компонентов и отстаивание суспензии осуществлять попеременно не менее двух раз при температуре не менее 15^oС.

Предпочтительно первое перемешивание гуминосодержащих компонентов осуществлять в течение не менее 1 часа с последующим отстаиванием в течение 18-24 часов, а повторное перемешивание осуществлять в течение не менее 30 минут с последующим повторным отстаиванием в течение 12-18 часов.

Целесообразно применять биогумус - продукт биоконверсии органических отходов, в том числе промышленных отходов картонно-рубероидного завода.

Предпочтительно в качестве вспомогательных веществ - элементов минерального питания растений, в том числе овощных культур и картофеля, дополнительно ввести цинк, окись кремния.

Предпочтительно в качестве вспомогательных веществ - элементов минерального питания растений, в том числе зернобобовых и бобовых трав, дополнительно ввести молибден и кобальт.

Предпочтительно в качестве вспомогательного вещества - элемента минерального питания растений, в том числе зерновых культур, дополнительно ввести магний.

Предпочтительно в качестве вспомогательного вещества - элемента минерального питания растений, в том числе зеленых культур, дополнительно ввести селен.

Целесообразно добавку каждого вещества - элемента минерального питания растений, в том числе меди, бора, цинка, молибдена, кобальта, магния, селена, сделать не менее 0,001% от общего количества компонентов, а добавку окиси кремния - не более 0,001%.

Сущность изобретения состоит в усилении действия регуляторной функции биогумуса путем добавления торфа и обработки органической массы водным раствором едкого калия и повышении агрохимической эффективности удобрения с учетом особенностей почв и выращиваемых культур.

Проведенный анализ уровня техники, включающий поиск по патентным и научно-техническим источникам информации и выявление источников, содержащих сведения об аналогах заявляемого изобретения, позволяет установить, что заявителем не обнаружены технические решения, характеризующиеся признаками, идентичными всем существенным признакам заявленного изобретения. Определение из перечня выявленных аналогов прототипа позволило выявить совокупность существенных (по отношению к усматриваемому заявителем техническому результату) отличительных признаков в заявляемом объекте, изложенных в формуле изобретения.

Следовательно, заявляемое изобретение соответствует требованию "новизна" по действующему законодательству.

Сведений об известности отличительных признаков в совокупностях признаков известных технических решений с достижением такого же, как у заявляемого положительного эффекта не имеется. На основании этого сделан вывод, что предлагаемое техническое решение соответствует критерию "изобретательский уровень".

На чертеже представлена технологическая схема приготовления жидких гуминовых удобрений.

Основными компонентами для приготовления жидкого гуминового удобрения является фрезерный торф низинный и биогумус - новое органоминеральное удобрение, получаемое путем биоконверсии органических отходов различного происхождения - сельскохозяйственного производства, промышленных и перерабатывающих предприятий с использованием гибрида красного калифорнийского червя. Биогумус по своему химическому составу близок к перегною и даже превосходит его. Особую ценность биогумуса составляет его органическое вещество, в котором может содержаться до 30% гуминовых кислот. Кроме того, в биогумусе содержатся макро- и микроэлементы, биологически активные вещества. Это ценный источник сырья для производства гуминовых удобрений.

Пример. Для приготовления жидкого гуминового удобрения применяют торф низинный со степенью разложения 20-25%, влажностью 55-65% и биогумус - влажностью 50-55%.

Подготовка сырья включает его измельчение и удаление различных твердых включений (древесные остатки, камни).

В реактор заливают воду и добавляют отдозированное количество гидрата окиси калия. Торф, очищенный от посторонних примесей и просеянный через сито с диаметром отверстий 10 мм, а также биогумус (товарный) взвешивают в соответствии с расходными нормами, например, в соотношении 3:5, и подают в реактор. Расходные нормы берут в соответствии с таблицей 1.

В реакторе осуществляют перемешивание смеси торфа и биогумуса, в частности, с 0,7% водным раствором едкого калия в соотношении, например, 1:12,5 при комнатной температуре. Полученную суспензию отстаивают в течение 18-24 часов, затем перемешивают в течение 30-60 минут и повторно отстаивают 12-18 часов. Отделенную жидкую фракцию сливают в накопитель, фильтруют, упаковывают, она является базовым жидким гуминовым удобрением ("Биогуми").

Полужидкий остаток из реактора фекальным насосом перекачивается в свободную емкость и используется для полива органической массы в процессе подготовки субстрата для червей.

Для расширения ассортимента удобрения и повышения его агрохимической эффективности в базовое жидкое удобрение при необходимости подают отдозированное количество добавок (медь, бор, цинк, молибден, кобальт, магний, селен, окись кремния) в зависимости от особенностей почв и выращиваемых культур.

Жидкость с добавками тщательно перемешивается и подается на разливочное устройство, а затем упаковочное устройство.

Наличие в ассортименте гуминовых удобрений микроэлементов с учетом биологических особенностей возделываемых культур (картофель, овощи, зеленые культуры и т. д. ) повышает его конкурентоспособность на потребительском рынке.

На основе базового гуминового удобрения ("Биогуми") легко можно произвести любой ассортимент путем добавления необходимого количества микроэлементов - по меньшей мере меди, бора, цинка, магния, кобальта, молибдена, окиси кремния, селена.

Полученные в соответствии с приведенными в таблице 1 расходными нормами компонентов жидкие гуминовые удобрения в соответствии с химическим анализом имели следующие составы, мас.% - см. табл.2.

Предлагаемый состав жидких гуминовых удобрений положительно проявил себя в экстремальных погодных условиях 1999 г.

Опыты проводили на делянках с учетной площадью 50 м² в четырехкратной повторности (для зерновых культур - озимой пшеницы, ячменя); для картофеля - 20 кустов в четырехкратной повторности (80 кустов) и в двух рядах (всего 160 кустов) в эксперименте и контроль по аналогичной схеме. Сорт озимой пшеницы - Московская - 39, ячменя - Зазерский - 85, картофеля - "Санте" клоны 1 года.

Полученные прибавки урожая в пересчете на гектар: озимой пшеницы - на 20,5%, ячменя - 24,8%, картофеля - 23%.

Применение жидкого гуминового удобрения способствовало увеличению продуктивных стеблей у зерновых культур на 11,1%, количеству зерен в колосе и их массы, повышало сопротивляемость растений засухе, болезням, ускоряло созревание на 7 дней.

На картофеле увеличивалось количество клубней на одном кусте на 6,7%, масса одного клубня увеличивалась на 10,2%.

Проведенные исследования показали, что предлагаемый способ по сравнению с прототипом позволяет получать гуминовые удобрения с меньшими энергетическими и материальными затратами, высококачественные, обеспечивающие повышение урожайности не менее чем на 20%.

Гуминовые жидкие удобрения обладают физиологически активными свойствами, стимулируют развитие мощной корневой системы, процесс фотосинтеза в листьях растений, улучшают минеральное питание растений, увеличивают всхожесть и энергию прорастания, индуцируют защитные свойства растений против возбудителей грибных и бактериальных заболеваний (корневых гнилей, мучнистой росы, фитофтороза и др.), способствуют образованию полноценной завязи семян и плодов.

Наибольшей отзывчивостью на применение гуминовых жидких удобрений обладают: помидоры, капуста, перец, картофель, сахарная свекла, хорошо реагируют огурцы, кабачки, все зерновые культуры, просо, кукуруза, гречиха, слабое действие гуминовые удобрения оказывают на бобовые культуры.

На основе гуминовых удобрений можно готовить по заказу потребителей большой спектр удобрений с учетом биологических особенностей зерновых, кормовых, овощных, плодово-ягодных и декоративных культур путем добавления различных микроэлементов, средств защиты растений от болезни и др.

Гуминовые удобрения с окисью кремния (для применения под картофель) повышают урожайность, улучшают лежкость при хранении, снижают заболеваемость фитофторой.

Гуминовые удобрения с селеном целесообразны для применения под лук, салат, петрушку, укроп.

Гуминовые удобрения с микроэлементами и селеном целесообразны для применения под помидоры, огурцы, перец, землянику, ягодники.

Употребление обогащенных селеном продуктов снижает заболеваемость сердечно-сосудистыми, онкологическими заболеваниями, инфарктом, инсультом, продлевает жизнь.

Применяемое оборудование характеризуется простотой, технология является безотходной и не оказывает отрицательного действия на окружающую среду, так как не имеет сточных вод и выхлопов вредных газов.

Потребительские свойства полученного гуминового удобрения:
- увеличивают урожайность на 20-30%;
- повышают жизнестойкость растений при неблагоприятных факторах внешней среды (засуха, заморозки, поражаемость бактериальными и грибковыми болезнями);
- экономят количество вносимых удобрений и средств защиты растений;
- усиливают развитие корневой системы и ассимиляционного аппарата растений;
- сокращают сроки созревания продукции на 7-12 дней;
- повышают накопление сахара, крахмала, клейковины и витаминов;
- снижают содержание в растениях нитратов, тяжелых металлов, радионуклидов.

Формула изобретения

1. Жидкое гуминовое удобрение, содержащее, по меньшей мере, азот, калий, фосфор, гуминовые кислоты, микроэлементы питания растений, в том числе медь и/или бор, вспомогательные вещества - элементы минерального питания растений, в том числе цинк или магний, и воду, отличающееся тем, что азот, калий, фосфор и гуминовые кислоты оно содержит при следующем соотношении, мас. %:
Азот (NО₃) - Не менее 0,002
Калий (К₂О) - Не более 0,4
Фосфор (Р₂О₅) - Не менее 0,03
Гуминовые кислоты - 0,15-0,5
а в качестве вспомогательных веществ - элементов питания растений оно дополнительно содержит, по меньшей мере, молибден, и/или кобальт или селен, и/или окись кремния.

2. Удобрение по п. 1, отличающееся тем, что основные микроэлементы питания растений и вспомогательные вещества - элементы минерального питания растений оно содержит при следующем соотношении, мас. %:
Медь - Не менее 0,001
Бор - Не менее 0,001
Цинк или магний - Не менее 0,001
Селен - Не менее 0,001
Окись кремния - Не более 0,001
Вода - Остальное
3. Удобрение по п. 1, отличающееся тем, что для овощных, зерновых культур и злаковых трав оно содержит, по меньшей мере, медь, бор и магний.

4. Удобрение по п. 1, отличающееся тем, что для овощных культур, в том числе картофеля и томатов, оно содержит, по меньшей мере, медь, бор, цинк, окись кремния.

5. Удобрение по п. 1, отличающееся тем, что для зернобобовых культур и бобовых трав оно содержит, по меньшей мере, бор, молибден и кобальт.

6. Удобрение по п. 1, отличающееся тем, что для зеленых культур оно содержит, по меньшей мере, бор, медь и селен.

7. Способ получения жидкого гуминового удобрения по п. 1, включающий перемешивание гуминосодержащих компонентов, в том числе биогумуса, с водным раствором щелочи, отстаивание суспензии, отделение жидкой фракции, введение в нее микроэлементов питания растений, в том числе меди и/или бора, и вспомогательных веществ - элементов минерального питания, в том числе цинка или магния, отличающийся тем, что в качестве дополнительного гуминосодержащего компонента используют торф, в качестве щелочи - 0,5-2% водный раствор едкого калия, перемешивание гуминосодержащих компонентов с водным раствором щелочи осуществляют в соотношении 1: 11-13, а после отделения жидкой фракции в качестве вспомогательных веществ в нее дополнительно вводят, по меньшей мере, молибден, и/или кобальт или селен, и/или окись кремния.

8. Способ по п. 7, отличающийся тем, что перемешивание биогумуса и торфа осуществляют в соотношении 4-5 : 1-3.

9. Способ по п. 7 или 8, отличающийся тем, что перемешивание гуминосодержащих компонентов и отстаивание суспензии осуществляют попеременно не менее двух раз при температуре не менее 15^oС.

10. Способ по п. 9, отличающийся тем, что первое перемешивание гуминосодержащих компонентов осуществляют в течение не менее 1 ч с последующим отстаиванием в течение 18-24 ч, а повторное перемешивание осуществляют в течение не менее 30 мин с последующим повторным отстаиванием в течение 12-18 ч.

11. Способ по п. 7 или 8, отличающийся тем, что биогумус является продуктом биоконверсии органических отходов, в том числе промышленных отходов картонно-рубероидного завода.

12. Способ по любому из пп. 7-11, отличающийся тем, что в качестве вспомогательных веществ - элементов минерального питания растений, в том числе овощных культур и картофеля, вводят цинк, окись кремния.

13. Способ по любому из пп. 7-11, отличающийся тем, что в качестве вспомогательных веществ - элементов минерального питания растений, в том числе зернобобовых и бобовых трав, вводят молибден и кобальт.

14. Способ по любому из пп. 7-11, отличающийся тем, что в качестве вспомогательного вещества - элемента минерального питания растений, в том числе зерновых культур, вводят магний.

15. Способ по любому из пп. 7-11, отличающийся тем, что в качестве вспомогательного вещества - элемента минерального питания растений, в том числе зеленых культур, вводят селен.

16. Способ по п. 7, отличающийся тем, что добавка каждого вещества для минерального питания растений, в том числе меди, бора, цинка, молибдена, кобальта, магния, селена, не менее 0,001% от общего количества компонентов, а добавка окиси кремния - не более 0,001%.

РИСУНКИ

Рисунок 1, Рисунок 2, Рисунок 3, Рисунок 4