Субстрат для выращивания растений в защищенном грунте
Владельцы патента RU 2348148:
Общество с ограниченной ответственностью "ПетроПерлит" (RU)
Изобретение относится к сельскому хозяйству и предназначено для производства субстратов для тепличных и парниковых хозяйств. Субстрат включает перлит, предварительно обработанный 0,01-0,04% водным раствором органической кислоты. В качестве органической кислоты используют винную, щавелевую, уксусную, лимонную кислоты. Для создания субстрата используют перлит преимущественно грузинского и венгерского месторождений. Изобретение позволит обеспечить эффективное развитие корневой системы растений. 2 з.п. ф-лы, 7 ил., 4 табл.
Изобретение относится к сельскому хозяйству и предназначено для производства субстратов для тепличных и парниковых хозяйств.
Успешное выращивание растений в условиях закрытого грунта во многом зависит от подбора почвенного субстрата и составных его компонентов, при этом необходимо учитывать физические, химические, биологические свойства исходных компонентов, которые определяют характер и свойства получаемых субстратов.
Как правило, основой тепличного субстрата служат различные виды торфа и другие органические материалы. В овощеводстве закрытого грунта широкое распространение получило культивирование растений на верховом торфе, в который добавляют определенное количество минеральной составляющей и питательных элементов.
При составлении грунтовых смесей используют низинный и верховой торф [Глунцов Н.М. Применение удобрений в тепличном хозяйстве, Московский рабочий, 1987, с.143.], речной и морской ил, компост из сосновой коры [Компостированная кора - перспективный субстрат для теплиц. Информационный листок №86-78, ЦНТИ].
Применяют также перегной, дерновую землю, резаную солому и соломенные тюки, отходы деревоперерабатывающей промышленности, а также бурый уголь.
Общим недостатком приготовления органических субстратов природного происхождения является необходимость дополнительного их известкования, низкая обеспеченность микроэлементами и короткий срок их эксплуатации, для повышения которого органические субстраты необходимо дополнительно обрабатывать, в частности, горячим бензином. Растения на органогенных субстратах часто поражаются болезнетворной микрофлорой А за счет быстрого уплотнения субстратов, снижается общая порозность и нарушается газовый режим корневой системы.
Известно использование для выращивания растений субстратов минерального происхождения, например пемзы, керамзита цеолита, перлита, модифицированных органическими и биологическими добавками.
Так, например, известен субстрат из базальтовых горных пород, в состав которых входит комплекс макро- и микроэлементов. [Авт. свид. СССР 923473, кл. A01G 31/00, от 1982 г.]
Однако обладая высокой гигроскопичностью и пористостью, базальтовое волокно быстро теряет влагу и требует дополнительных поливов, что повышает общие затраты.
Известны субстраты, приготовленные из чистого цеолита клиноптилолита, однако за счет участия цеолитов в реакциях нитрофикации аммонийного азота они требуют обязательного обогащения элементами питания [Применение природных цеолитов в народном хозяйстве. Кемерово-Новостройка, 1989, с.136-140, Доклады Республиканской конференции "Теоретические и прикладные проблемы внедрения природных цеолитов в народное хозяйство", патент РФ №2156566, МКИ A01G 31/00, опубл.2000 г.].
Субстраты на основе пемзы и керамзита вследствие высокой пористости в процессе длительной эксплуатации засоляются.
В патенте РФ №2115300, кл A01G 31/00, опубл. 1998.07.20, предлагается использование для выращивания растений в защищенном грунте коры с минеральными добавками и цеолита гейландиклиноптилолитовой формы фракции 0,5-3,0 мм в количестве до 10%, а в патенте РФ №2183058, кл. A01G 31/00, опубл.2002.06.10, предлагается использование природной цеолитсодержащей породы (анальцимосодержащей породы), предварительно измельченной и обработанной раствором биофильных питательных элементов.
Широко используется для теплично-парниковых хозяйств перлит [ГОСТ 10832-91] и специально изготовленная фракция перлитового песка - агроперлит [ТУ 5712-005-04002183-01]. Он используется в чистом виде [Мюллев Ф.И. Выращивание сеянцев в теплице на перлите, РЖ. Лесоводство, Агролесомелиорация, 1981, т. №10, с.25] или в составе легких смесей.
Перлит имеет нейтральный показатель рН, и при выращивании растений в чистом перлите может произойти сдвиг рН субстрата в щелочную сторону, что угнетающе действует на рост растений и заблокирует доступность для них питательных веществ.
Так, например, в патенте РФ №2102870, кл. А01Н 4/00, опубл. 1996.11.10, используется прокаленный перлитовый песок, пропитанный жидкой минеральной средой, при этом дополнительно вводят 20-100 мг/л тетраметилтиурамдисульфида (ТМТД) или 25-100 мг/л нистатина для снижения риска "зарастания" среды микроорганизмами.
В патенте РФ №2164365, кл. A01G 1/00, опубл. 2001.03.27, в качестве субстрата предлагается использование смеси перлита и верхового мха, взятых в равных долях.
В патенте РФ №2278494, кл. А01С 1/06, опубл. 2006.06.27, используют перлита 26-81% в смеси с глауканитом и/или ашаритом.
В Авт. свид. СССР №1771611, кл. А01G 31/00, опубл. 1992 г., в качестве субстрата предлагается использование перлита, минеральных удобрений и физиологически активных препаратов, полученных из бурого угля, - гуматсодержащие препараты - в соотношении 250:1.
Известен субстрат для выращивания растений in vitro, включающий перлит, пропитанный жидкой агаризованной питательной средой. Такая среда благоприятна для заложения корней, но при этом увеличивается расход питательной среды, особенно агара, и увеличиваются затраты труда. При содержании 5-8 г/л агара плохо развиваются корни второго порядка и никогда не развиваются корневые волоски. При уменьшении содержания агара в среде развиваются "стекловидные" растения, которые при пересадке в нестерильные условия погибают [Авт. свид. СССР №1683582, А01Н 4/00, опубл. 1991.10.15].
Задачей изобретения является создание субстрата, обеспечивающего эффективное развитие корневой системы растений.
Поставленная задача решается тем, что субстрат для выращивания растений в защищенном грунте, содержащий перлит с питательными элементами, включает перлит, предварительно обработанный 0,01-0,04% водным раствором органической кислоты.
Целесообразно использовать перлит преимущественно грузинского и венгерского месторождений.
В качестве органической кислоты обычно используют винную, щавелевую, уксусную, лимонную кислоты.
Для получения субстрата использовали перлит грузинского или венгерского месторождения, исследовав их агрохимический состав и ионообменные свойства. В качестве раствора использовали питательную смесь Ольсена. Перлит - влагоемкий и сыпучий материал, поглощает и удерживает влагу и воздух в порах, нейтрален и не выделяет кислоту, грубозернистая структура гарантирует воздухопроницаемость, необходимую для нормального развития корней.
Агрохимический состав исходного сырья приведен в таблице 1.
Таблица 1 | ||||||||||
рН | NH4 | NO3 | P | Ca | Mg | Fe | Mn | К | S | |
Перлит груз. месторождения | 6,6 | 9,8 | 0,15 | 26,2 | 249,9 | 121,8 | 50,3 | 0,37 | 65,4 | 12,5 |
Перлит венг. месторождения | 6,5 | 9,1 | 0,26 | 27,0 | 252,4 | 53,5 | 52,6 | 0,042 | 56,1 | 11,8 |
Установлено, что образцы перлита практически не отличаются по содержанию биогенных элементов, концентрации микро- и макроэлементов от, в частности, образцов торфа.
Ионообменные свойства перлита представлены в таблице 2.
Таблица 2 | ||||||
Концентрация раствора, % | Сорбция Mg+2 из раствора MgSO4 | Сорбция из раствора NH4NO3 | ||||
NO3 | NH4 | |||||
Венгрия | Грузия | Венгрия | Грузия | Венгрия | Грузия | |
0,1 | 152,4 | 50,8 | 69,7 | 9,7 | 45,9 | 8,3 |
0,2 | 191,4 | 142,2 | 528,1 | 412,6 | 61,4 | 29,4 |
0,3 | 254,0 | 101,6 | 315,2 | 16,5 | 69,1 | 30,7 |
Органические кислоты принимают непосредственное участие в работе цикла Кребса, участвуют в большинстве реакций фотосинтетического и окислительно-восстановительных циклов, обусловливают необходимое соотношение катионов и анионов при поступлении питательных веществ в корни. Положительное влияние органических кислот (в концентрации 0,005-0,03%) на рост и развитие растений, кроме биостимулирующего эффекта, можно объяснить тем, что под их действием перлит приобретает микропористую структуру. И после обработки кислотой перлит характеризуется наличием химически активных центров по типу поглощающего почвенного комплекса, и инертный материал приобретает свойства, близкие к почвенным.
Использование подготовленного таким образом перлита позволяет в несколько раз увеличить его сорбционные показатели относительно биогенных элементов. С одной стороны, наблюдается пролонгированное действие макро- и микроэлементов за счет приобретения перлитом микропористой структуры, с другой - происходит более экономный расход минеральных удобрений.
В частности, винная кислота не только положительно влияет на рост и развитие растений, но и улучшает физико-химические свойства перлита, а в домашних условиях целесообразно использовать лимонную кислоту 0,015% концентрации.
Анализ сорбционных характеристик агроперлитов, полученных из сырья Грузии, показал, что оптимальная концентрация питательного раствора составляет 0,2%, для перлита венгерского происхождения оптимальна 0,15% концентрация питательного раствора.
При эксплуатации субстратов из агроперлитов возможно применение любых форм удобрений в указанных ранее концентрациях. Лучшие результаты получены при чередовании комплексных удобрений, содержащих кроме макроэлементов и микроэлементы, при этом лучший результат при эксплуатации грузинского перлита будет получен на фоне комплексных удобрений с более высоким содержанием калия.
При выращивании рассады и декоративных растений применяются общепринятые методики, включающие норму посева, уход за всходами и проростками, соблюдение оптимального температурного режима, системы минерального питания.
Из приведенных данных фиг.1-7 видно, то обработка перлита 0,01% растворами органических кислот приводит к увеличению сорбционных свойств материала. Так, сорбция кальция перлитом венгерского месторождения из 0,02-0,03% раствора Са(NO3)2 на фоне винной кислоты возросла в 1,2-1,7 раза по сравнению с остальными вариантами опыта.
Пример
Использовали перлит грузинского или венгерского месторождения фракции 0,315-2,5 мм и насыпной плотности 65-100 кг/м3. Меньшие по размеру частицы (перлитовый песок) обладают высокой насыпной плотностью (более 200 кг/м3), они менее воздухоемки. Более крупные (более 5 мм) - непрочны.
Перлит помещают на 15-20 минут в 0,01-0,04% водный раствор винной кислоты так, чтобы раствор кислоты полностью покрывал взятый перлит. Обработку перлита проводят при комнатной температуре, остаточную кислоту сливают.
Аналогично проводят обработку перлита другими органическими кислотами.
Рост и развитие растений, культивированных на заявленном субстрате, представлены в таблице 3. Культуры: 1- озимая пшеница, 2- листовая свекла, 3 - салат "Ромэн". Учет показателей прироста опытных растений и объема корней производили после 60 суток культивирования. В качестве раствора использовали питательную смесь Ольсена.
Содержание фотосинтетических пигментов в листьях при выращивании растений на заявленном субстрате (мг/100 г) сырой массы представлены в таблице 4.
Обработанный предлагаемым образом агроперлит можно использовать также в качестве дополнителя к почвенным смесям: речному песку в соотношении 1:3, торфу в соотношении 1:1 и др.
Агроперлит для укоренения черенков цветочно-декоративных растений, например гвоздики, обычно используют с насыпной плотностью 65-80 кг/м3 и преимущественным размером зерен 0,315-2,5 мм (из мелкого сырья фракции 0,14-0,63 мм);
- для укоренения зеленых черенков плодовых культур (семечковых - яблони, груши, айва и косточковых - абрикосы, вишня, слива) используют агроперлит с насыпной плотностью 85 кг/м3 и преимущественным размером зерен 0,63-2,5 мм (из средней фракции сырья 0,315-2,5 мм); или агроперлит с насыпной плотностью 90-100 кг/м3 и преимущественным размером зерен 1,25-5,0 мм (из крупной фракции сырья 0,63-2,5 мм);
- для контейнерного выращивания посадочного материала используют агроперлит с насыпной плотностью 75-85 кг/м3 и преимущественным размером зерен 0,63-2,5 мм (из средней фракции сырья 0,315-2,5 мм);
- для выращивания кактусов - агроперлит с насыпной плотностью 90-100 кг/м3 и преимущественным размером зерен 0,315-2,5 мм (из крупной фракции сырья 0,63-2,5 мм);
- для выращивания цветов и горшочных растений используют агроперлит с насыпной плотностью 75-85 кг/м3 и преимущественным размером зерен 0,63-2,5 мм (из сырья средней фракции 0,315-1,25 мм).
Обработанный предлагаемым образом агроперлит можно использовать также в качестве дополнителя к почвенным смесям: речному песку в соотношении 1:3, торфу в соотношении 1:1 и др.
Использование заявляемого субстрата положительно сказывается на росте и развитии растений:
- наблюдается активизация роста надземной части и развития корневой системы растений в среднем в 1,4-2,6 раза,
- увеличивается биосинтез фотосинтетических пигментов в 1,3-1,8 раза,
- возрастает поступление в растение элементов минерального питания при культивировании на субстратах, обработанных кислотами.
Положительный эффект от применения агроперлита по времени проявляет себя до полного разрушения зерен, до 3-х - 4-х лет.
Таблица 3 | ||||
Состав субстрата | Месторождение перлита | Культура | Прирост, см | Объем корней, см3 |
Контроль без обработки | венгерское | 1 | 47,7 | 20,1 |
2 | 22,8 | 11,0 | ||
3 | 15,9 | 6,7 | ||
Контроль без обработки | грузинское | 1 | 40,6 | 19,3 |
2 | 21,5 | 10,5 | ||
3 | 15,0 | 6,1 | ||
Обработка винной кислотой 0,005% | венгерское | 1 | 68,3 | 29,3 |
2 | 32,0 | 17,8 | ||
3 | 20,4 | 9,4 | ||
винная кислота 0,01% | 1 | 84,6 | 34,8 | |
2 | 40,1 | 22,4 | ||
3 | 27,4 | 13,5 | ||
винная кислота 0,02% | 1 | 85,1 | 37,4 | |
2 | 40,9 | 23,5 | ||
3 | 28,0 | 13,9 | ||
винная кислота 0,03% | 1 | 84,8 | 33,4 | |
2 | 41,3 | 21,9 | ||
3 | 28,5 | 12,8 | ||
винная кислота 0,04% | 1 | 82,4 | 30,9 | |
2 | 39,5 | 20,7 | ||
3 | 25,8 | 12,3 | ||
Обработка винной кислотой 0,005% | грузинское | 1 | 65,8 | 28,4 |
2 | 31,5 | 17,0 | ||
3 | 19,6 | 8,9 | ||
винная кислота 0,01% | 1 | 77,9 | 33,4 | |
2 | 39,7 | 21,2 | ||
3 | 25,2 | 12,8 | ||
винная кислота 0,02% | 1 | 78,2 | 34,2 | |
2 | 40,1 | 21,9 | ||
3 | 25,8 | 13,0 | ||
винная кислота 0,03% | 1 | 76,1 | 32,7 | |
2 | 38,4 | 20,8 | ||
3 | 23,6 | 12,5 | ||
винная кислота 0,04% | 1 | 74,5 | 30,7 | |
2 | 35,9 | 19,8 | ||
3 | 20,9 | 12,0 |
Таблица 4 | ||||||||||
Состав субстрата | Месторождение перлита | Хлорофилла | Хлорофилл b | Каротиноиды | ||||||
Культура | ||||||||||
1 | 2 | 3 | 1 | 2 | 3 | 1 | 2 | 3 | ||
Контроль | венгерское | 50,1 | 26,4 | 25,0 | 9,6 | 15,7 | 5,9 | 27,3 | 9,8 | 14,6 |
Контроль | грузинское | 47,8 | 23,5 | 21,9 | 9,4 | 15,1 | 5,3 | 25,9 | 10,1 | 13,7 |
Обработка винной кислотой 0,005% | венгерское | 69,4 | 39,7 | 33,4 | 19,4 | 22,7 | 11,8 | 39,4 | 17,8 | 22,6 |
0,01% | 89,7 | 48,6 | 45,6 | 22,9 | 27,9 | 14,9 | 45,8 | 22,3 | 27,5 | |
0,02% | 86,5 | 43,9 | 40,6 | 20,7 | 26,5 | 15,0 | 44,9 | 21,7 | 26,9 | |
0,03% | 91,3 | 55,3 | 49,4 | 23,4 | 30,1 | 16,8 | 50,1 | 25,7 | 28,9 | |
0,04% | 84,4 | 42,7 | 39,5 | 21,1 | 25,8 | 15,3 | 41,7 | 20,9 | 26,1 | |
Обработка винной кислотой 0,005% | грузинское | 61,9 | 37,5 | 30,9 | 17,8 | 21,9 | 10,0 | 35,9 | 17,4 | 21,8 |
0,01% | 85,4 | 45,9 | 41,7 | 20,3 | 26,9 | 12,1 | 44,3 | 20,5 | 26,0 | |
0,02% | 82,7 | 41,7 | 39,2 | 19,8 | 24,2 | 14,7 | 40,8 | 20,9 | 25,2 | |
0,03% | 83,1 | 40,9 | 38,4 | 20,2 | 27,1 | 13,8 | 45,1 | 21,0 | 26,8 | |
0,04% | 86,3 | 42,7 | 37,9 | 21,3 | 26,2 | 13,1 | 39,4 | 19,6 | 24,7 |
1. Субстрат для выращивания растений в защищенном грунте, содержащий перлит с питательными элементами, отличающийся тем, что субстрат включает перлит, предварительно обработанный 0,01-0,04%-ным водным раствором органической кислоты.
2. Субстрат по п.1, отличающийся тем, что в качестве органической кислоты используют винную, щавелевую, уксусную, лимонную кислоты.
3. Субстрат по п.1, отличающийся тем, что используют перлит преимущественно грузинского и венгерского месторождений.