EA008089B1

EA008089B1 - Биологически разлагаемый состав для выращивания растений и способ его применения

Info

Publication number: EA008089B1
Application number: EA200400741A
Authority: EA
Inventors: Роберт Дж. Джонстон
Original assignee: Вестерн Продакшн Корпорейшн
Priority date: 2001-11-28
Filing date: 2001-11-28
Publication date: 2007-02-27
Also published as: BR0117107B1; CA2453793C; CA2453793A1; JP4324475B2; EG24687A; EP1448495A4; KR20040055820A; AU2002246528B2; HRP20040034A2; IL161453A0; MXPA04005081A; NO20042212L; BR0117107A; JP2005510444A; EP1448495A1; IL161453A; NZ530591A; UA77040C2; AU2002246528A1; KR100882956B1

Abstract

Биологически разлагаемый состав для выращивания растений, в основном, состоит из макрочастиц угля, молибдата натрия, алкоксилата линейного C-Сспирта, сульфата магния, песка или других наполнителей, а также воды. С целью повышения урожая сельскохозяйственных культур заявляемый состав наносят на почву, занятую этими культурами.

Description

Настоящее изобретение касается биологически разлагаемого состава для выращивания растений, основой которого являются макрочастицы угля.

Предпосылки настоящего изобретения

Состав для выращивания растений по настоящему изобретению представляет собой усовершенствование состава, описанного в патенте США 4541857; содержание этого патента включено здесь в виде ссылки.

В патенте США 4541857 описывается состав удобрения для растений, содержащий смесь макрочастиц угля, в которую входят высвобождаемые питательные вещества для растений, молибдат натрия (который служит для высвобождения указанных питательных веществ в той форме, которая пригодна для использования растениями); а также один или более вспомогательных агентов, выбранных из сульфата железа, сульфата магния, хлорида натрия, сульфата цинка, хлорида цинка, сульфата меди, серы, гидрированного бората натрия, обожженного известняка и карбоната кобальта. Максимальный размер макрочастиц угля составляет приблизительно 100 меш, и их содержание в массе состава равно приблизительно 50-75 вес.%, содержание молибдата в указанном составе - от 0,001 до 0,100 вес.%, а остальное составляют вспомогательные агенты.

Краткое содержание настоящего изобретения

Как указывалось, настоящим изобретением обеспечиваются определенные усовершенствования составов, описанных в патенте США 4541857. Эти усовершенствования сохраняют полезные характеристики состава, описанного в более раннем патенте, но приводят также к другим преимуществам (детально описанным ниже), включая, например, улучшение роста и продуктивности растений, а также к расширению применимости и использования указанного состава.

Согласно настоящему изобретению, заявляемый биологически разлагаемый состав для выращивания растений, в основном, состоит из макрочастиц угля, молибдата натрия, алкоксилата линейного С₁₂С₁₅ спирта, сульфата магния, песка и воды.

Предпочтительно заявляемый состав состоит из следующих компонентов: 50-75 вес.% макрочастиц угля размером 100 меш или меньше; 0,01-1 вес.% молибдата натрия; 0,2-2 вес.% воды; 0,1-1 вес.% алкоксилата линейного С₁₂-С₁₅ спирта; 0,01-4 вес.% сульфата магния; а также приблизительно 20-60 вес.% песка.

Согласно изобретению способ увеличения урожая сельскохозяйственных культур включает нанесение указанного состава на почву, занятую этими культурами.

Остальные характеристики настоящего изобретения будут очевидны из приводимого далее более подробного описания.

Подробное описание настоящего изобретения

Состав для выращивания растений по настоящему изобретению, в основном, содержит следующие компоненты:

(1) макрочастицы угля 40-80 вес.% (предпочтительно 70-80 вес.%);

(2) молибдат натрия 0,01-1 вес.% (предпочтительно 0,5-1 вес.%);

(3) вода от 0,2 до 2 вес.%;

(4) алкоксилат линейного С₁₂-С₁₅ спирта от 0,1 до 1 вес.%;

(5) сульфат магния от 0,001 до 4 вес.%; а также (6) остаток, представляющий собой песок, обычно в количестве приблизительно 20-60 вес.% от веса всей композиции.

Такой состав, содержащий преимущественно уголь и песок, является предпочтительным вариантом настоящего изобретения, однако, для успеха настоящего изобретения также важно присутствие молибдата, алкоксилата линейного спирта, сульфата магния, а также воды в указанных выше границах.

Из приведенных выше компонентов предпочтительными являются макрочастицы угля. Макрочастицы угля могут быть любого типа (например, антрацитными, битумными, напоминающими битумные, или лигнитовые) и любого качества, но обычно все они содержат приблизительно от 0,5 до 3,0% азота. В число других питательных веществ для растений, содержащихся в угле и пригодных согласно настоящему изобретению к использованию растениями, входят железо, фосфор, калий, сера или сульфаты, кальций, хлорид, а также, по крайней мере, следы магния, меди, бора, кобальта, алюминия и селена.

Предпочтительно, чтобы размеры макрочастиц угля составляли 100 меш или менее, а именно были такими, чтобы эти частицы проходили через сито Тайлера на 100 меш. Возможно применение частиц большего или меньшего размера, например в диапазоне от 50 меш до приблизительно 300 меш. Однако частицы крупнее 100 меш склонны высвобождать питательные вещества для растений более медленно. Следовательно, предпочтительно использовать макрочастицы угля размером 100 меш или мельче, а именно такие частицы, чтобы они проходили через сито Тайлера на 100 меш.

Возможно использование любого типа угля, однако, предпочтителен тип угля с высоким содержанием серы, например приведенный в патенте США 4541857. Согласно данным элементарного анализа этот уголь содержит (по сухому веществу):

Углерод 73,19%

Водород 5,05%

- 1 008089

Азот 1,32%

Хлор 0,07%

Сера 4,50%

Зола 6,00%

Кислород 9,87%

По данным минерального анализа указанный состав включает:

Пятиокись фосфора 0,26%

Кремний 32,95%

Оксид трехвалентного железа 33,09%

Окись алюминия 22,13%

Титан 0,68%

Известняк 2,66%

Марганец 0,52%

Трехокись серы 3,24%

Оксид калия 1,43%

Оксид натрия 0,51% а также

Не выявленных соединений 2,53%

Как объясняется в патенте США 4541857, молибдат натрия действует так, чтобы сделать макрочастицы угля усвояемыми, и чтобы питательные вещества для растений высвобождались из указанных частиц таким путем, который делает возможным эффективную и преимущественную утилизацию указанных веществ. Хотя количество модибдата можно варьировать, и в некоторых случаях оно может выходить за указанные границы, но, в зависимости от природы и размера макрочастиц угля, наилучшие результаты можно получить, если содержание молибдата составляет 0,5-1% от веса всего состава. Возможно применение количеств больших, чем указанные предпочтительные количества, однако, полагают, что эффективное усвоение угля происходит при использовании молибдата в указанных пределах.

Указанный алкоксилат линейного С₁₂-С₁₅ спирта предпочтительно представляет собой первичный линейный С1₂-С15 спирт (например, додециловый спирт или его смеси с другим С₁₂-С₁₅ спиртом), который был этоксилирован, например полиэтиленоксидный эфир первичного линейного спирта, содержащего 12-15 атомов углерода. Для применения в нашем случае предпочтителен алкоксилат линейного спирта, представляющий собой коммерчески доступное поверхностно-активное вещество «Ваис Н». Для целей настоящего изобретения возможно применение этого вещества или его аналога. Описываемый состав должен содержать также небольшое количество воды, обычно составляющее не более 2 вес.%. Выявлено, что такое небольшое количество воды ускоряет действие алкоксилата, а также помогает активировать в указанном угольном компоненте элементы для выращивания растений. Возможно использование любого удобного источника песка. Применяемое количество песка можно варьировать, и оно должно зависеть от природы и состава угольного компонента, а также от количества других присутствующих веществ.

Однако в сущности содержание песка в описываемом составе должно находиться в указанном ранее диапазоне, а именно составлять 20-60 вес.%.

Оказалось, что оптимальные результаты получают, если используемый песок содержит небольшие количества (например 0,001-0,01 вес.%) сульфата магния, сульфата меди, а также микроколичества сульфатов других металлов.

Помимо сульфата магния, который может входить в состав песка, полезно дополнительное введение в указанный состав от 0,001 до 4 вес.% сульфата магния.

Описываемый состав можно приготовить любым удобным способом. Однако предпочтительно, чтобы уголь и песок были равномерно перемешаны, а потом над полученной угольно-песочной смесью распыляли молибдат натрия, алкоксилат и сульфат магния в воде; для того, чтобы гарантировать однородность состава, процесс распыления проводят при перемешивании. Полученный в результате продукт оставляют для просушки, а затем его можно упаковать в целях дальнейшего использования или можно непосредственно нанести на почву в тех местах, где необходимо его применение.

Или же смесь угля с песком можно поместить в то место, где ее будут использовать (например вокруг корней фруктового дерева), после чего над указанной угольно-песочной смесью распылить водную смесь молибдата и алкоксилата. Сульфат магния может быть ингредиентом водного спрея из алкоксилата и молибдата, или он может входить в смесь угля с песком.

Обычно, для того чтобы получить смесь для распыления, перемешивают 1-4 унций молибдата натрия (1 унция=28,3 г) и до 1 галлона алкоксилата (1 английский галлон=4,54 л; 1 американский галлон=3,78 л) с 50 галлонами воды (ее может быть больше или меньше); присутствует также (необязательно) сульфат магния. Преимущественно смесь молибдата и алкоксилата в воде распыляют над сухой смесью угля, песка и сульфата магния после того, как эту сухую смесь нанесли на поле или почву, на кото

- 2 008089 рых желательно выращивание растений, хотя (как отмечалось ранее) весь состав целиком, включая молибдат и алкоксилат, можно приготовить перед нанесением на поле или на почву. Оказалось, что спрей молибдата и алкоксилата помогает активировать питательные вещества или элементы роста, был ли этот спрей приготовлен заранее или на месте применения.

Состав по настоящему изобретению применим на большинстве грунтов (если не на всех). Важным преимуществом настоящего изобретения, как показано ниже, является то, что этот состав может превратить неудовлетворительные для сельскохозяйственных нужд почвы в крайне удобные. При всестороннем испытании оказалось, что полученный продукт последовательно повышал урожайность с 1 акра на 50100% по сравнению с используемыми стандартно Ν-Ρ-Κ удобрениями.

Настоящее изобретение иллюстрируют приведенные далее примеры.

Пример 1.

фунтов (1 фунт=453,6 г) угля с высоким содержанием серы превратили в угольную пыль с размером частиц 100 меш и смешали с 25 фунтами песка и 4 фунтами сульфата магния. Затем полученную в результате смесь разложили вокруг корней персиковых деревьев, выросших в Западной Пенсильвании на глинистых почвах. Глинистые почвы и климат Западной Пенсильвании неблагоприятны для выращивания персиков. Эти деревья не плодоносили в течение 8 лет.

После того, как указанную сухую смесь распылили (не распахивая) вокруг деревьев, провели распыление смеси вместе с жидким составом, содержащим 50 галлонов воды, 1 галлон Ва§1с Н (полиэтиленоксидный эфир первичных С12-С15 спиртов) и 4 унции молибдата натрия. Не использовались никакие пестициды, гербициды или фунгициды. Персики стали безукоризненными с превосходной богатой кроной и прекрасным вкусом. Урожай в течение всего периода роста (приблизительно 4 месяца) с каждого дерева был настолько большим, что пришлось использовать деревянные стойки для подпорки деревьев под тяжестью фруктов.

Пример 2.

Был повторен пример 1, за исключением того, что в этом случае указанный состав использовали на 30-летних яблонях, которые в начальной стадии и в период своего роста находились на глинистых почвах Пенсильвании. Хотя эти яблони и плодоносили, но их урожай был небольшим. Вокруг корней деревьев распылили приблизительно 100 фунтов состава, а потом распылили жидкую смесь, приведенную в примере 1. Указанный состав был нанесен вокруг деревьев в апреле. В мае произошло цветение деревьев, а плодоносить они стали поздним летом. В течение последующих лет урожай яблок значительно увеличивался. Качество яблок было превосходным.

Пример 3.

На тех же глинистых почвах Пенсильвании повторили эксперимент из примера 2 для кочанной капусты, при этом получили улучшенный урожай, повышение качества и размера продукта. Нормальный диаметр кочана капусты составлял приблизительно 6 дюймов (1 дюйм=2,5 см). Однако при применении исследуемого состава на указанных почвах сразу после посадки весной, к середине лета получили кочаны, составляющие в диаметре 14 дюймов. Несмотря на то, что не применяли никаких пестицидов, опасности со стороны насекомых не было. Такие результаты были получены несмотря на то, что специальное удаление сорняков не проводили, а, следовательно, они составляли конкуренцию капусте в отношении питательных веществ из почвы.

Отмечено, что при проведении испытаний согласно приведенным примерам, в процессе роста растений наблюдалась тенденция появления и присутствия в почве дождевых червей, что способствовало улучшению ее состояния.

Пример 4.

В тесте на зерновом поле в 24 акра (1 акр=0,4 га) состав для выращивания из примера 1 сравнивали с доступным коммерчески удобрением Ν-Ρ-Κ. Это поле не использовалось в течение 40-50 лет, оно размещалось в горах и слой почвы составлял 1 дюйм, а затем встречались глинистые камни, т.е. для условий испытания такое поле представляло собой самый худший тип. Было подсчитано, что для эффективного роста зерновых на этом участке следовало бы использовать 4000 фунтов известняка, 120 фунтов азота и 180 фунтов фосфора на каждый акр земли. Однако было принято решение использовать на каждый акр только приблизительно 200 фунтов состава по настоящему изобретению, без добавок известняка.

Периодически делали фотографии. Зерновое поле с Ν-Ρ-Κ удобрением, включающее делянку в 4 акра, как и ожидалось, не дало всходов. Не дали никакого урожая 4 акров низкорослых колосьев, в которых кое-где имелись зерна. Это и следовало из предварительных результатов.

На 20 акрах участка, примыкающего к исследуемому полю и отделенного всего лишь 12 ярдами (1 ярд=914,4 мм) от поля со злаками, на котором использовали удобрение Ν-Ρ-Κ, был применен состав для выращивания согласно примеру 1. Все 20 акров дали урожай зерновых, некоторые из которых имели высоту в 104 дюйма. Весь урожай был очень хорошего качества, и в среднем с каждого из опытных 20 акров он составил 100 бушелей зерна превосходной формы. Ранее при использовании известняка и удобрения Ν-Ρ-Κ общий урожай со всего поля в 24 акров составил только 50 бушелей. В эксперименте не использовали никаких пестицидов или гербицидов, не произошло никаких повреждений ствола растений или обесцвечивания; было обнаружено, что зерна злаков располагаются в безупречно правильном ряду.

- 3 008089

Помимо того, что урожай с каждого акра существенно вырос, на указанном участке в 20 акров было использовано существенно меньше состава по настоящему изобретению, чем на тех 4 акрах земли, которые при применении удобрения Ν-Ρ-Κ не давали всходов.

Результаты примера 4 показывают, что состав для выращивания растений по настоящему изобретению можно применять для получения зерновых на неиспользуемых землях, или на фермерских землях, которые по тем или иным причинам считаются слишком неплодородными для использования. Такого рода продукцию можно широко использовать, например, для получения этилового спирта.

Должно быть понятно, что количество состава по настоящему изобретению можно варьировать в широком диапазоне. Было обнаружено, что внесение 200 фунтов состава по настоящему изобретению (например состава из примера 1) на 1 акр площади обычно эффективно для получения желаемых результатов. Возможно использование количества состава большее или меньшее указанного, а оптимальное для каждой конкретной ситуации количество можно легко определить, изменяя внесение состава и наблюдая за полученными результатами. Для получения желаемых результатов обычно достаточно использование 100-300 фунтов (или более) на 1 акр, при этом предпочтительно количество, составляющее приблизительно 200 фунтов на 1 акр.

Несмотря на то, что в приведенных примерах настоящее изобретение увеличивает урожай фруктов (яблок и персиков), злаков и капусты, однако, настоящее изобретение не ограничивается этими фруктами и овощами. Аналогичный результаты были получены, например, для томатов, сена и люцерны и им подобных. В другом приложении настоящего изобретения состав применялся для роста травяного покрова на земле, обнажившейся в результате демонтажа угольных шахт. В этом частном случае ранее было невозможным создание грунтового покрова, что требовалось государственными и федеральными ведомствами. Состав по настоящему изобретению распыляли над поверхностью грунта в виде водного спрея (гидропосев) с семенами травы, и полный грунтовый покров был получен в течение 2 недель.

Анализ процентного содержания сухих веществ, летучих веществ, общего углерода (То1а1 С), общего азота (То1а1 Ν), органического азота (Огд Ν), аммонийного азота (ΝΗ₄-Ν), фосфора (Р), калия (Κ), магния (Мд), кальция (Са), натрия (Να), кадмия (Сй), хрома (Сг), меди (Си), свинца (РЬ), никель (Νΐ), цинка (Ζη) и бора (В) в составе по настоящему изобретению, используемом в приведенных далее примерах, дал

22,7 ± 1,1

4,98 ±0,16 3,17 ±0,35 1,82 ±0,50 2,1 ±0,33

5.6 ± 0,69 2,1 ± 0,11

6.6 ± 0,35 029 ± 0,02 0,63 ± 0,02

2,1 ±0,16

0,31 ±0,02 следующие результаты:

Главные составляющие (все величины даны в % по массе ± стандартное отклонение)

Сухие вещества 95,9 ± 0,14

Летучие вещества 35,8 ± 4,7

То1а1 С То1а1 N Ογ§Ν ΝΗ4-Ν Р К Мд Са Να Ге А1 Мп

Микроэлементы (все величины даны в мг/кг или 1х10^б ± стандартное отклонение)

са	0,46 ± 0,02
Сг	49,85 ± 4,59
Си	9,35 ± 0,35
РЬ	42,15 ±2,05
Νΐ	1,5 ±014
Ζη	33,5 ±2,19
В	184 ± 13

Содержание Мо при этом анализе не определяли.

На основе приведенного выше анализа указанный состав можно рассматривать как состав 5-5-7 (ΝΡ-Κ), в котором Ν присутствует в виде % Ν, Р присутствует в виде % Р2О5, а Κ присутствует в виде % К₂О, что типично для анализа удобрений. Точный состав представляет собой 5-4,8-6,8. Следовательно, 10 т этого вещества в сухом виде обеспечат 100 фунтов общего азота, а 2,4 т - 100 фунтов фосфора. Ни один из указанных микроэлементов не присутствует в концентрациях, которые представляли бы интерес к применению этого вещества на почве в качестве удобрения. Несмотря на то, что концентрации Сг, РЬ и Ζη составляют более 10х10^-6, эти величины нисколько не выше тех, которые можно выявить на незагрязненных почвах (нетронутых), поскольку эти элементы присутствуют также и в каменных породах. Высокая концентрация органического азота и углерода показывает, что внесение этого вещества в почву должно увеличить содержание в ней органических веществ, что приведет к общему улучшению качества

- 4 008089 почвы, которое выше чем улучшение, производимое эквивалентным количеством питательного вещества, добавленного в чистом виде.

Из описанного выше должно быть очевидно, что состав по настоящему изобретению предлагает ряд важных преимуществ. Например, помимо того, что указанный состав увеличивает урожай и работает в условиях далеко не оптимальных почв, он оказывает непосредственное влияние на удобрение почвы, не истощая ее. Как известно, применение удобрения Ν-Ρ-Κ имеет обратное воздействие. Во всем мире за столетия использования почвы серьезно истощены питательными веществами, и загрязнены применением инсектицидов, гербицидов, пестицидов и фунгицидов; но особенно это проявилось за последние 50 лет. Для сбора урожая с истощенных почв были необходимы экстенсивные, повторяющиеся и все возрастающие количества удобрений Ν-Ρ-Κ (азот, фосфат и поташ), или сельскохозяйственных удобрений; все это происходило при увеличивающейся стоимости, в то время как качество культур, таких как зерновые, томаты, арбузы или другие овощи и фрукты, снижалось. Исследования показывают, что для получения урожая, который соответствует или превышает урожай, получаемый с 1 акра земли при использовании коммерческих смесей удобрения Ν-Ρ-Κ, необходимо меньшее количество состава по настоящему изобретению. Помимо этого, как оказалось, настоящее изобретение минимизирует потребность в пестицидах, гербицидах и фунгицидах. Это справедливо для всех культур, от зерновых до капусты, томатов, дынь, персиков, яблок, бобов и других овощей. Во всех испытаниях указанным культурам не требовалось (и не использовалось для них) никаких пестицидов или гербицидов. Не наблюдалось никаких побочных эффектов, что имело место при внесении в почву питательных веществ.

Помимо того, что состав по настоящему изобретению снижает стоимость продукта при одновременном улучшении роста растений, он предлагает еще ряд других преимуществ. Например, настоящее изобретение можно использовать для регенерации почв, ранее не пригодных к использованию (например, обнажение почв от угольных шахт и подземных шахт). Для изучения состав по настоящему изобретению (такой, как в примерах 1-4) нанесли на поверхность «горячих» или кислотных почв, явившихся результатом шахтной добычи угля в Пенсильвании. Предыдущие попытки по созданию почвенного покрова, как это требовалось ведомствами, оказались неудачными. Однако спустя приблизительно 10 дней после того, как состав по настоящему изобретению был применен, получили мощный почвенный покров.

Как должно быть понятно из вышеизложенного, к преимуществам настоящего изобретения относятся следующие: оно дает возможность избежать применения дорогостоящих удобрений Ν-Ρ-Κ (или эквивалентных им), а также недостатков этих удобрений. Оно устраняет необходимость использования пестицидов, гербицидов и фунгицидов, или сокращает их количество; указанный состав, несомненно, приводит к избавлению от сельскохозяйственных вредителей естественным путем. Оказалось, что этот состав может осуществить (и способствует) более равномерную проницаемость почвы водой, что делает высвобождаемые из угля питательные вещества более доступными для растений за более короткое время, чем это было возможно при применении стандартных удобрений. Помимо этого, настоящее изобретение не оказывает негативного действия на рН почв, что делает листья растений более зелеными, способствует прорастанию семян, увеличивает урожай; стимулирует появление земляных червей, которые содействуют обогащению почв; способствует тому, что сами растения, их верхняя часть и стебель становятся более высокими, плотными и увеличиваются в размерах; помогает более эффективному использованию воды, поскольку возвращает воду в почву, снижая тем самым эрозию почв, испарение воды и ее отток; одновременно способствует дренажу воды в зоне почв с избыточным накоплением воды, а также содействует задержке воды в сухую погоду; но, с другой стороны, в условиях жаркой или сухой погоды помогает водному выщелачиванию почвы.

В описанном выше изобретении, а также в приведенных далее пунктах патентной формулы возможны определенные изменения.

Claims

ФОРМУЛА ИЗОБРЕТЕНИЯ

1. Биологически разлагаемый состав для выращивания растений, основными составляющими которого являются макрочастицы угля, молибдат натрия, алкоксилат линейного С₁₂-С₁₅ спирта, сульфат магния, песок и вода.
2. Состав по п.1, основными составляющими которого являются 50-75 вес.% макрочастиц угля размером 100 меш или меньше; 0,01-1 вес.% молибдата натрия; 0,2-2 вес.% воды; 0,1-1 вес.% алкоксилата линейного С₁₂-С₁₅ спирта; 0,01-4 вес.% сульфата магния, а также приблизительно 20-60 вес.% песка.
3. Способ увеличения урожая сельскохозяйственных культур, включающий нанесение состава по любому из пп.1-2 на почву, занятую указанными культурами.