RU2748354C1 - Agrotechnical composition - Google Patents
Agrotechnical composition Download PDFInfo
- Publication number
- RU2748354C1 RU2748354C1 RU2020127575A RU2020127575A RU2748354C1 RU 2748354 C1 RU2748354 C1 RU 2748354C1 RU 2020127575 A RU2020127575 A RU 2020127575A RU 2020127575 A RU2020127575 A RU 2020127575A RU 2748354 C1 RU2748354 C1 RU 2748354C1
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- composition
- soil
- brown coal
- natural
- ground
- Prior art date
Links
Images
Classifications
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C09—DYES; PAINTS; POLISHES; NATURAL RESINS; ADHESIVES; COMPOSITIONS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; APPLICATIONS OF MATERIALS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
- C09K—MATERIALS FOR MISCELLANEOUS APPLICATIONS, NOT PROVIDED FOR ELSEWHERE
- C09K17/00—Soil-conditioning materials or soil-stabilising materials
Landscapes
- Chemical & Material Sciences (AREA)
- Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
- General Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
- Soil Sciences (AREA)
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Materials Engineering (AREA)
- Organic Chemistry (AREA)
- Fertilizers (AREA)
Abstract
Description
Изобретение относится к сельскому хозяйству, а именно, к агротехнической композиции для использования в качестве искусственной почвы, обладающей свойствами чернозема, или кондиционера для естественной почвы, наделяющего ее свойствами чернозема и повышающего ее плодородие, а также для использования совместно с посевным материалом.The invention relates to agriculture, namely, to an agrotechnical composition for use as an artificial soil with the properties of black soil, or a conditioner for natural soil, giving it the properties of black soil and increasing its fertility, as well as for use in conjunction with seed.
Главными особенностями чернозема, отличающими его от других почв, обладающих меньшим плодородием, являются:The main features of chernozem that distinguish it from other soils with less fertility are:
1) высокое содержание гумуса, способствующее развитию полезной для растений бактериальной системы;1) high humus content, contributing to the development of a bacterial system useful for plants;
2) способность к долговременному удержанию влаги (даже при низкой относительной влажности окружающего воздуха);2) the ability to long-term moisture retention (even at low relative humidity of the ambient air);
3) крупнозернистая структура и относительно высокая порозность (доля объема межзеренного пространства), обеспечивающие хорошие дренажные свойства для воды и возможность насыщения воздухом;3) coarse-grained structure and relatively high porosity (fraction of the volume of intergranular space), providing good drainage properties for water and the possibility of air saturation;
4) высокое и сбалансированное содержание питательных веществ, макро- и микроэлементов;4) high and balanced content of nutrients, macro- and microelements;
5) сбалансированные кислотно-основные свойства.5) balanced acid-base properties.
Первое свойство присутствует у торфа, но торф не обладает в полной мере остальными свойствами и вообще является кислой или слабо-кислой субстанцией.The first property is present in peat, but peat does not fully possess the other properties and, in general, is an acidic or slightly acidic substance.
Второе свойство в большей степени характерно для некоторых сортов глины, которые хорошо удерживают влагу, однако глины не обеспечивают остальных свойств.The second property is more typical for some types of clay, which retain moisture well, but clays do not provide other properties.
Природа создала уникальное сочетание всех перечисленных выше свойств лишь в некоторых регионах Земли, в частности, в южной части средней полосы России, в Украине. Большое количество более северных и более южных почв (это почти сто миллионов гектаров сельскохозяйственных земель в нашей стране и многократно больше во всех странах) обладают меньшим плодородием, требуют постоянной мелиорации, включая их раскисление, а также требуют внесения минеральных удобрений в относительно больших количествах, а в ряде географических районов - интенсивной ирригации.Nature has created a unique combination of all the properties listed above only in some regions of the Earth, in particular, in the southern part of central Russia, in Ukraine. A large number of more northern and more southern soils (this is almost one hundred million hectares of agricultural land in our country and many times more in all countries) have less fertility, require constant reclamation, including their deoxidation, and also require the application of mineral fertilizers in relatively large quantities, and in a number of geographic areas - intensive irrigation.
Начиная со второй половины прошлого века стало развиваться интенсивное растениеводство на специальных, чаще закрытых, тепличных грунтах с капельным орошением или с использованием фертигации с компьютерным управлением (капельного орошения с одновременным внесением дорогостоящих быстрорастворимых удобрений). Однако и в географических широтах, не характерных для образования плодородных естественных почв, встречаются природные аномалии, т.е. отдельные участки с более темным цветом и с повышенным плодородием, к числу которых относятся так называемый германский чернозем, участки высококачественных агроземель на скудных сельскохозяйственных почвах в Латинской Америке, Африке и Индонезии (А.С.Дурова. Биоуголь для плодородия, Ж. "Агробизнес", 04.12.2019 [1]).Since the second half of the last century, intensive crop production began to develop on special, more often closed, greenhouse soils with drip irrigation or using computer-controlled fertigation (drip irrigation with the simultaneous introduction of expensive instant fertilizers). However, in geographic latitudes that are not typical for the formation of fertile natural soils, natural anomalies are encountered, i.e. individual areas with a darker color and with increased fertility, which include the so-called Germanic chernozem, areas of high-quality agro-lands on scarce agricultural soils in Latin America, Africa and Indonesia (A.S. Durova. Biocoal for fertility, J. "Agrobusiness" , 04.12.2019 [1]).
Отличительной особенностью всех этих участков является то, что на них в составе почв обнаружен уголь. Известно, что некоторые виды угля, например, бурый уголь, содержат большое количество гуминовых веществ, в еще большей концентрации, чем торфы. Однако для их извлечения бурый уголь надо обрабатывать химическими веществами, например, щелочами. Кроме того, бурые угли отличаются относительно высокой кислотностью. Следует полагать, что упомянутые аномальные черноземы содержат некоторые дополнительные компоненты, которые позволяют:A distinctive feature of all these sites is that coal was found in the soil. It is known that some types of coal, for example, brown coal, contain a large amount of humic substances, in an even higher concentration than peat. However, in order to extract them, brown coal must be treated with chemicals, for example, alkalis. In addition, brown coals are relatively acidic. It should be assumed that the mentioned anomalous chernozems contain some additional components that allow:
- в течение длительного времени способствовать высвобождению и поддержанию в почве необходимой концентрации гумуса и других органических веществ для обеспечения оптимальных условий питания растений, а также жизнедеятельности почвообитающих микроорганизмов;- for a long time to promote the release and maintenance of the necessary concentration of humus and other organic substances in the soil to ensure optimal conditions for plant nutrition, as well as the vital activity of soil-dwelling microorganisms;
- обеспечивать кислотно-основный и элементный баланс в почвах, необходимую структуру и другие свойства, перечисленные выше для черноземов.- to provide the acid-base and elemental balance in soils, the necessary structure and other properties listed above for chernozems.
Тем не менее, обнаруженные в начале 2000-х годов учеными из Германии и США характеристики аномально плодородных участков привели, особенно в последнее десятилетие, к очередной аграрной революции в развитых европейских странах, Америке, Китае и других регионах, а именно: к производству и широкому использованию так называемых биоуглей (Biochar) для повышения плодородия почв как на закрытых, так и на открытых грунтах. Известен ряд публикаций, в том числе патентных, по данной тематике, среди которых отметим: патент США №8361186, опубл. 29.01.2013 [2], европейский патент №2658948, опубл. 03.10.2018 [3], патент РФ №2549876, опубл. 10.05.2015 [4], патент США №9809502, опубл. 01.11.2017 [5], патент РФ №2688620, опубл. 21.05.2019 [6].Nevertheless, the characteristics of abnormally fertile areas discovered in the early 2000s by scientists from Germany and the United States led, especially in the last decade, to another agrarian revolution in developed European countries, America, China and other regions, namely: to production and widespread the use of so-called biochar (Biochar) to improve soil fertility both in closed and open ground. There are a number of publications, including patent, on this topic, among which we note: US patent No. 8361186, publ. 01/29/2013 [2], European patent No. 2658948, publ. 03.10.2018 [3], RF patent No. 2549876, publ. 05/10/2015 [4], US patent No. 9809502, publ. 01.11.2017 [5], RF patent No. 2688620, publ. 05/21/2019 [6].
Особенность технологий получения продуктов по названным патентам заключается в окислительном пиролизе древесины или сельскохозяйственных отходов для получения пористых углеродсодержащих материалов, содержащих большое количество органических веществ и обладающих хорошими сорбционными свойствами и влагоемкостью, а также имеющих нейтральную или слабощелочную водную вытяжку.A feature of the technologies for obtaining products under these patents lies in the oxidative pyrolysis of wood or agricultural waste to obtain porous carbon-containing materials containing a large amount of organic substances and having good sorption properties and moisture capacity, as well as having a neutral or slightly alkaline aqueous extract.
Общим недостатком технических решений по указанным патентам, при всех достоинствах биоуглей, является то, что получение последних, являющихся продуктами искусственного происхождения, требует больших энергетических и других материальных затрат. Кроме того, процессы пиролиза являются экологически небезопасными и сопряжены с получением, наряду с биоуглями, жидких и газообразных продуктов.A common disadvantage of technical solutions for these patents, with all the advantages of biochar, is that obtaining the latter, which are products of artificial origin, requires large energy and other material costs. In addition, pyrolysis processes are environmentally unsafe and involve the production of liquid and gaseous products along with biocoals.
Известны составы искусственной почвы (патенты РФ №2301249, опубл. 20.06.2007 [7], и №2301825, опубл. 27.06.2007 [8]), содержащие влагоемкий материал и биологически активное вещество. По первому из этих патентов искусственная почва содержит торф, а по второму - сапропель как материал с высокой влагоемкостью. В соответствии с обоими изобретениями в состав искусственной почвы входит нетоксичный экологически чистый технический углерод древесного происхождения в качестве биологически активного вещества с объемным содержанием технического углерода, составляющим 20-40%.Known compositions of artificial soil (RF patents No. 2301249, publ. 20.06.2007 [7], and No. 2301825, publ. 27.06.2007 [8]), containing a moisture-consuming material and a biologically active substance. According to the first of these patents, artificial soil contains peat, and according to the second, sapropel as a material with high moisture capacity. In accordance with both inventions, the composition of the artificial soil includes non-toxic, environmentally friendly wood-based carbon black as a biologically active substance with a volumetric carbon black content of 20-40%.
Известны почвенные мелиоранты на основе бурого угля, обработанного кислотами, получаемые по способам, описанным в патентах РФ №2005763, опубл. 15.01.1994 [9], и №2008302, опубл. 28.02.1994 [10].Known soil ameliorants based on brown coal, treated with acids, obtained by the methods described in RF patents No. 2005763, publ. 01/15/1994 [9], and No. 2008302, publ. February 28, 1994 [10].
Недостатком данных технических решений является необходимость использования крепких кислот для выделения гуминовых веществ из бурого угля. Другим принципиальным недостатком является то, что указанные мелиоранты обладают еще более выраженными кислотными свойствами, чем сам бурый уголь, и не могут быть использованы для обработки кислых почв.The disadvantage of these technical solutions is the need to use strong acids to separate humic substances from brown coal. Another fundamental disadvantage is that these ameliorants have even more pronounced acidic properties than brown coal itself, and cannot be used to treat acidic soils.
Наиболее близким к предлагаемому изобретению является техническое решение по патенту РФ №2078068 (опубл. 27.04.1997 [11]) и международной заявке PCT/RU95/00090 (опубл. 10.10.1996 [12]). Это техническое решение относится к агротехнической композиции, предназначенной для использования в качестве кондиционера для почвы. Как следует из описания свойств и применения указанной композиции в [11] и [12], не исключено использование ее также в качестве искусственной почвы и, кроме того, в составе посадочного материала, когда она играет роль удобрения для припосевного внесения.Closest to the proposed invention is a technical solution according to RF patent No. 2078068 (publ. 04/27/1997 [11]) and international application PCT / RU95 / 00090 (publ. 10.10.1996 [12]). This technical solution relates to an agronomic composition intended for use as a soil conditioner. As follows from the description of the properties and application of this composition in [11] and [12], it is possible to use it also as an artificial soil and, moreover, in the composition of the planting material, when it plays the role of fertilizer for pre-sowing application.
Данная композиция включает минеральный и органический компоненты при использовании в качестве органического компонента размолотого третичного бурого угля-сырца. В качестве минерального компонента использован доменный шлак, обладающий ультраосновными (слабощелочными) свойствами и содержащий оксиды кальция, кремния, алюминия, магния, марганца и железа.This composition includes mineral and organic components when used as an organic component of ground tertiary brown coal raw. Blast furnace slag with ultrabasic (slightly alkaline) properties and containing oxides of calcium, silicon, aluminum, magnesium, manganese and iron was used as a mineral component.
Достоинством указанной композиции является то, что она не требует для своего получения использования остродефицитных компонентов. Однако ей присущ недостаток, заключающийся в высоком содержании марганца во входящем в его состав доменном шлаке (более 8% по массе), что может явиться причиной серьезного отравления почв. Еще одним недостатком является то, что эта композиция практически не обладает емкостью по отношению к питательным элементам (например, катионообменной емкостью) и не может удержать питательные элементы в почве. По этим причинам возможности использования ее как искусственной почвы существенно ограничены, а ее свойства как кондиционера для естественных закрытых и открытых грунтов не могут обеспечить агротехнической эффективности и урожайности, характерной для черноземов.The advantage of this composition is that it does not require the use of acutely deficient components for its production. However, it has the disadvantage of a high content of manganese in its blast furnace slag (more than 8% by weight), which can cause serious soil poisoning. Another disadvantage is that this composition has practically no capacity in relation to nutrients (for example, cation exchange capacity) and cannot retain nutrients in the soil. For these reasons, the possibilities of using it as an artificial soil are significantly limited, and its properties as a conditioner for natural indoor and outdoor soils cannot provide agrotechnical efficiency and productivity characteristic of chernozems.
Предлагаемое изобретение направлено на достижение технического результата, заключающегося в обеспечении при использовании агротехнической композиции по данному изобретению возможности сохранения в почве питательных элементов при одновременном исключении использования отравляющих почву компонентов с получением показателей агротехнической эффективности, близких к характерным для черноземов.The proposed invention is aimed at achieving a technical result, which consists in ensuring, when using the agrotechnical composition according to this invention, the possibility of preserving nutrients in the soil while eliminating the use of soil-poisoning components with obtaining indicators of agrotechnical efficiency close to those characteristic of chernozems.
Ниже при рассмотрении частных случаев будут названы также некоторые дополнительные виды достигаемого технического результата.Below, when considering particular cases, some additional types of the achieved technical result will also be named.
Предлагаемая агротехническая композиция, как и указанная наиболее близкая к ней известная, содержит смешанные размолотый бурый уголь и размолотый ультраосновный (щелочной) материал.The proposed agrotechnical composition, as well as the specified known closest to it, contains mixed milled brown coal and milled ultrabasic (alkaline) material.
Для достижения названного выше технического результата, в отличие от наиболее близкого известной, предлагаемая композиция в качестве ультраосновного материала содержит размолотый природный серпентинит при массовом соотношении с размолотым бурым углем от 0,6 до 1,5 и, кроме того, она дополнительно содержит природную глину при массовом соотношении с размолотым бурым углем от 0,1 до 1,0.To achieve the above technical result, in contrast to the closest known one, the proposed composition as an ultrabasic material contains ground natural serpentinite at a mass ratio with ground brown coal from 0.6 to 1.5 and, in addition, it additionally contains natural clay at mass ratio with ground brown coal from 0.1 to 1.0.
Свойства описанной предлагаемой агротехнической композиции при использовании ее в качестве искусственной почвы или кондиционера для почвы, а также для припосевного внесения в почву определяются оптимальным выбором компонентов и возникающим при этом синергетическим агротехническим эффектом (взаимным усилением эффекта компонентов), который обсуждается ниже.The properties of the described proposed agrotechnical composition when used as an artificial soil or conditioner for the soil, as well as for pre-sowing application to the soil, are determined by the optimal choice of components and the resulting synergistic agronomic effect (mutual enhancement of the effect of the components), which is discussed below.
Заметим, что известно применение серпентинита в составе почвенных субстратов и органоминеральных удобрений (патенты РФ №2505512, опубл. 27.01.2014 [14], №2511296, опубл. 10.04.2014 [15]). По первому из них в качестве субстрата используется серпентинит, обработанный гумуссодержащими дренажными водами торфяных болот. По второму - в такой субстрат дополнительно добавляют цеолит и другие компоненты. Однако возможность производства таких субстратов весьма ограничена и привязана, с одной стороны, к удобным природным объектам, с другой стороны - к цеолитам, месторождения которых отсутствуют в средней полосе России. Кроме того, соответствующие технологии получения таких субстратов весьма трудоемки. Наконец, механизм действия серпентинита в предлагаемом изобретении и изобретениях по патентам [14], [15] принципиально различен: в предлагаемом техническом решении слабощелочные свойства серпентинита используются для пролонгированного твердофазного выделения из бурого угля гуминовых кислот с последующей их нейтрализацией.Note that the use of serpentinite in the composition of soil substrates and organomineral fertilizers is known (RF patents No. 2505512, publ. 01/27/2014 [14], No. 2511296, publ. 04/10/2014 [15]). According to the first of them, serpentinite treated with humus-containing drainage waters of peat bogs is used as a substrate. According to the second, zeolite and other components are additionally added to such a substrate. However, the possibility of producing such substrates is very limited and is tied, on the one hand, to convenient natural objects, and on the other hand, to zeolites, the deposits of which are absent in central Russia. In addition, the corresponding technologies for obtaining such substrates are very laborious. Finally, the mechanism of action of serpentinite in the proposed invention and inventions under patents [14], [15] is fundamentally different: in the proposed technical solution, the weakly alkaline properties of serpentinite are used for prolonged solid phase separation of humic acids from brown coal with their subsequent neutralization.
Серпентинит обладает ультраосновными (щелочными) свойствами, являясь анионитом с небольшой анионообменной емкостью (патент РФ №2316479, опубл. 10.02.2008 [13]). Входя в состав предлагаемой композиции, он нейтрализует кислотные свойства бурого угля. Поэтому, регулируя соотношение с углем в названных выше пределах (0,6-1,5), можно обеспечить оптимальное значение рН для тех или иных грунтов, в том числе, одновременно с остальными факторами агротехнического воздействия, обеспечивать нейтрализацию (раскисление) кислых почв средней полосы России. За пределами указанного интервала, при соотношении серпентинит/уголь менее 0,6, как показывают испытания, смесь становится полностью кислой и непригодной для кислых почв. При соотношении более 1,5 уменьшается общее содержание гуминовых веществ (до 40% по сравнению с исходным содержанием в буром угле), что резко снижает агротехническую эффективность. Анионообменная емкость серпентинита способствует удерживанию полезных анионов: фосфатов, нитратов и сульфатов, препятствуя их вымыванию почвенными водами. Кроме того, серпентинит сам является апробированным и используемым удобрением, содержащим магний, кальций, железо и полезные микрокомпоненты.Serpentinite has ultrabasic (alkaline) properties, being an anionite with a small anion-exchange capacity (RF patent No. 2316479, publ. 10.02.2008 [13]). As part of the proposed composition, it neutralizes the acidic properties of brown coal. Therefore, by adjusting the ratio with coal in the above-mentioned ranges (0.6-1.5), it is possible to ensure the optimal pH value for certain soils, including, simultaneously with other factors of agrotechnical impact, to ensure the neutralization (deoxidation) of acidic soils of medium stripes of Russia. Outside of this range, with a serpentinite / coal ratio of less than 0.6, tests show that the mixture becomes completely acidic and unsuitable for acidic soils. With a ratio of more than 1.5, the total content of humic substances decreases (up to 40% compared to the initial content in brown coal), which sharply reduces the agrotechnical efficiency. The anion exchange capacity of serpentinite helps to retain useful anions: phosphates, nitrates and sulfates, preventing them from being washed out by soil waters. In addition, serpentinite itself is a proven and used fertilizer containing magnesium, calcium, iron and useful microcomponents.
Учитывая анионообменные свойства серпентинита, ниже для него как компонента предлагаемого продукта используется обозначение А.Given the anion-exchange properties of serpentinite, the designation A is used below for it as a component of the proposed product.
Компонент глина является катионитом и, обладая умеренной катионообменной емкостью, позволяет удерживать полезные питательные элементы катионного характера, в частности, аммоний и калий. Выбор в качестве компонента глины (а не природного цеолита, несмотря на меньшую по сравнению с ним катионообменную емкость) дает большие преимущества, так как глина часто встречается в месторождениях вместе с третьим компонентом - бурым углем, что дает возможность использовать их, не разделяя, и обеспечивать экономические преимущества.The clay component is a cation exchanger and, having a moderate cation exchange capacity, allows you to retain useful cationic nutrients, in particular, ammonium and potassium. The choice of clay as a component (and not natural zeolite, despite the lower cation exchange capacity in comparison with it) gives great advantages, since clay is often found in deposits together with the third component - brown coal, which makes it possible to use them without separating, and provide economic benefits.
Использование соотношения природная глина/размолотый бурый уголь, превосходящего верхний предел 1,0 приведенного выше интервала (0,1-1,0), нецелесообразно, так как при большем содержании глины, как показывают испытания, даже при равномерном перемешивании возможно ее слеживание с потерей дренирующих свойств. При соотношении же, меньшем нижнего предела 0,1 указанного интервала, селективная катионнообменная емкость композиции к калию и аммонию становится ничтожной, а присутствие глины - бесполезным.The use of a ratio of natural clay / ground brown coal exceeding the upper limit of 1.0 of the above interval (0.1-1.0) is impractical, since with a higher clay content, as tests show, even with uniform mixing, it can cake with loss draining properties. When the ratio is less than the lower limit of 0.1 of the specified range, the selective cation exchange capacity of the composition to potassium and ammonium becomes negligible, and the presence of clay becomes useless.
Для глины как компонента предлагаемой композиции благодаря ее катионообменным свойствам ниже используется обозначение К.For clay as a component of the proposed composition, due to its cation exchange properties, the designation K. is used below.
Компонент бурый уголь содержит в связанном состоянии гуминовые вещества и является источником органических веществ. Кроме того, бурый уголь, обладая малым удельным весом, обеспечивает разрыхленную структуру и небольшую плотность искусственной почвы. Как следует из патентов [9], [10], бурый уголь апробирован как почвенный мелиорант.The component brown coal contains humic substances in a bound state and is a source of organic substances. In addition, brown coal, having a low specific gravity, provides a loosened structure and low density of artificial soil. As follows from patents [9], [10], brown coal has been approved as a soil ameliorant.
Для него как компонента предлагаемой композиции ниже используется обозначение М.For him, as a component of the proposed composition, the designation M.
Все три компонента А, К и Μ обеспечивают влагоемкость и удержание влаги предлагаемой композицией.All three components A, K and Μ provide the moisture holding and moisture retention of the proposed composition.
Синергетический эффект определяется следующими факторами.The synergistic effect is determined by the following factors.
Полученные при экспериментальном использовании данные по агротехнической эффективности предлагаемой композиции позволяют сделать вывод о том, что наличие ультраосновного материала серпентинита без использования активных щелочей и кислот позволяет в присутствии корневой системы растений извлекать из бурого угля гуминовые вещества, а также углеродсодержащие компоненты, потребляемые растениями. Компоненты композиции, взаимодействуя друг с другом, обеспечивают разрыхленную структуру искусственной почвы, характерную для черноземов. Сочетание компонентов А, К и Μ обеспечивает высокую скорость аммонизации белков и разложения других компонентов, добавляемых в композицию в описываемых ниже частных случаях, ускоряя в некоторых из этих случаев процессы, происходящие при получении композиции. При этом композиция в предлагаемом составе при указанных выше соотношениях компонентов позволяет абсорбировать выделяющиеся при аммонизации газы, в том числе, сероводород и аммиак, обеспечивая повышение накопления серы и азотных удобрений в искусственной почве, избавляя от запахов, сопутствующих процессам разложения пищевых отходов, и, наконец, избавляя от необходимости использования привозного аммиака как для бактерицидной обработки почв, так и для накопления питательных элементов.The data obtained during experimental use on the agrotechnical efficiency of the proposed composition allow us to conclude that the presence of an ultrabasic material of serpentinite without the use of active alkalis and acids makes it possible, in the presence of the root system of plants, to extract humic substances from brown coal, as well as carbon-containing components consumed by plants. The components of the composition, interacting with each other, provide a loosened structure of artificial soil, characteristic of chernozems. The combination of components A, K and Μ provides a high rate of protein ammonization and decomposition of other components added to the composition in the particular cases described below, accelerating in some of these cases the processes occurring during the preparation of the composition. At the same time, the composition in the proposed composition with the above ratios of components allows you to absorb gases released during ammonization, including hydrogen sulfide and ammonia, providing an increase in the accumulation of sulfur and nitrogen fertilizers in artificial soil, eliminating odors associated with the decomposition of food waste, and, finally , eliminating the need to use imported ammonia both for bactericidal soil treatment and for the accumulation of nutrients.
Осуществление предлагаемого изобретения с получением описанной выше композиции сводится к простому смешиванию ее измельченных компонентов А, К, М. Приемлемая степень измельчения компонентов выше не акцентируется, поскольку является очевидной - частицы искусственной почвы или кондиционера для почвы должны быть одного порядка по размерам с частицами естественной почвы сельскохозяйственного назначения.The implementation of the invention with the preparation of the above-described composition is reduced to a simple mixing of its crushed components A, K, M. The acceptable degree of grinding of the components is not emphasized above, since it is obvious that the particles of artificial soil or soil conditioner should be of the same order of magnitude as the particles of natural soil for agricultural purposes.
Для обеспечения наибольшей агротехнической эффективности в составе предлагаемой композиции для предполагаемого ее использования в качестве кондиционера почвы или искусственной почвы используют размолотые компоненты с размерами зерен не более 3 мм. В случае же, когда предполагается припосевное использование композиции совместно с посевным материалом, ее выполняют в гранулированном виде. В этом случае при получении композиции гранулированию подвергают указанный выше продукт, содержащий размолотые компоненты. Выполнение композиции в гранулированном виде возможно и в описываемых ниже частных случаях. В случае припосевного использования проявляются обсужденные выше свойства композиции АКМ, причем воздействие оказывается непосредственно в прикорневой зоне растений в начальной фазе их роста. Дополнительно к упомянутым свойствам при данном способе использования следует указать выделение тепла, способствующее ускорению развития растений. Предпочтительными являются размеры гранул 2-5 мм, что соответствует размерам семян, при посеве которых может использоваться предлагаемая композиция в гранулированном виде. Кроме того, при размере гранул менее 2 мм возрастают потери через сетку посевного агрегата, а при размере выше 5 мм может оказаться недостаточной скорость его действия.To ensure the greatest agrotechnical efficiency in the composition of the proposed composition for its intended use as a soil conditioner or artificial soil, ground components with a grain size of no more than 3 mm are used. In the case when the pre-sowing use of the composition together with the seed material is assumed, it is performed in granular form. In this case, upon receipt of the composition, the above product containing the milled components is subjected to granulation. Execution of the composition in granular form is possible in the particular cases described below. In the case of pre-sowing use, the properties of the ACM composition discussed above are manifested, and the effect is directly in the root zone of plants in the initial phase of their growth. In addition to the aforementioned properties in this method of use, the release of heat should be indicated, which helps to accelerate the development of plants. Preferred are granule sizes of 2-5 mm, which corresponds to the size of the seeds, when sowing which the proposed composition in granular form can be used. In addition, when the granule size is less than 2 mm, losses through the sowing unit mesh increase, and if the size is above 5 mm, its speed may be insufficient.
Для снижения затрат на получение искусственной почвы в составе предлагаемой композиции может быть использован не очищенный от глины бурый уголь с естественным содержанием в нем природной глины, поскольку в этом случае массовое соотношение глина/бурый уголь заведомо находится в указанных выше пределах от 0,1 до 1,0.To reduce the cost of obtaining artificial soil in the composition of the proposed composition can be used brown coal not cleaned of clay with a natural content of natural clay in it, since in this case the mass ratio of clay / brown coal is deliberately in the above ranges from 0.1 to 1 , 0.
Для повышения агротехнической эффективности предлагаемой композиции она может дополнительно содержать аммиак при отношении массы последнего к массе бурого угля от 0,001 до 0,005. При соотношении менее 0,001 теряются бактерицидные свойства композиции по отношению к болезнетворным микроорганизмам грунтов. При соотношении более 0,005 катионообменная емкость глины существенно заполняется аммиаком и становится неселективной к калию.To increase the agrotechnical efficiency of the proposed composition, it may additionally contain ammonia at a ratio of the mass of the latter to the mass of brown coal from 0.001 to 0.005. When the ratio is less than 0.001, the bactericidal properties of the composition are lost in relation to pathogens of soil microorganisms. At a ratio of more than 0.005, the cation exchange capacity of the clay is substantially filled with ammonia and becomes non-selective to potassium.
Получение предлагаемой композиции в этом частном случае осуществляют добавлением к смеси измельченных основных компонентов (композиции АКМ) жидкого аммиака или его водного раствора при отношении массы условно чистого аммиака к массе бурого угля, заключенном в указанных выше пределах. При этом, помимо взаимодействия аммиака с катионообменным алюмосиликатом глины с образованием частично аммонийной формы алюмосиликата, часть аммиака взаимодействует с кислотными функциональными формами, содержащимися в угле, в частности с карбоксильными группами, с образованием также аммонийной формы. Наконец, часть аммиака взаимодействует с микрофлорой почв, приводя к гибели микроорганизмовThe preparation of the proposed composition in this particular case is carried out by adding liquid ammonia or its aqueous solution to the mixture of crushed basic components (ACM composition) at the ratio of the mass of conditionally pure ammonia to the mass of brown coal, included in the above limits. In this case, in addition to the interaction of ammonia with the cation-exchange aluminosilicate of clay with the formation of a partially ammonium form of aluminosilicate, part of the ammonia interacts with acid functional forms contained in coal, in particular with carboxyl groups, with the formation of an ammonium form as well. Finally, some of the ammonia interacts with the soil microflora, leading to the death of microorganisms.
Для повышения эффективности предлагаемой композиции за счет повышения в ней концентрации питательных элементов она может дополнительно содержать костную муку животного происхождения или рыбную костную муку в количестве до 20% от общей массы композиции. Добавление большего количества костной муки нецелесообразно, так как кислотные свойства бурого угля частично расходуются на превращение фосфата кальция, содержащегося в костях, в усваиваемый растениями гидрофосфат. При большем добавлении костной муки, как показывают испытания, ее часть остается практически бесполезной в нейтрализованных почвах.To increase the effectiveness of the proposed composition by increasing the concentration of nutrients in it, it may additionally contain bone meal of animal origin or fish bone meal in an amount up to 20% of the total weight of the composition. Adding more bone meal is impractical, since the acidic properties of brown coal are partially spent on the conversion of calcium phosphate contained in bones into plant-assimilable hydrogen phosphate. With greater addition of bone meal, tests show that some of it remains practically useless in neutralized soils.
При осуществлении изобретения с получением предлагаемой композиции в данном случае, как и в предыдущем случае, к смеси прочих компонентов добавляют жидкий аммиак или его водный раствор в количестве, при котором отношение массы условно чистого аммиака к массе бурого угля заключено в названном выше интервале 0,001-0,005.When carrying out the invention to obtain the proposed composition in this case, as in the previous case, liquid ammonia or its aqueous solution is added to the mixture of other components in an amount at which the ratio of the mass of conditionally pure ammonia to the mass of brown coal is contained in the above-mentioned range of 0.001-0.005 ...
Для повышения содержания питательных веществ в искусственной почве или в кондиционере для почвы и повышения их агротехнической эффективности в предлагаемую композицию могут быть дополнительно введены пищевые отходы животного происхождения в количестве до 45% от общей массы композиции.To increase the content of nutrients in artificial soil or in a soil conditioner and to increase their agrotechnical efficiency, food waste of animal origin in an amount of up to 45% of the total weight of the composition can be added to the proposed composition.
При большем, чем 45%, содержании пищевых отходов возможно появление запахов, в том числе аммиака (теряемого) и аминов.More than 45% food waste may cause odors, including ammonia (wasted) and amines.
В качестве пищевых отходов могут быть использованы отходы предприятий торговли, общественного питания, производственные отходы предприятий пищевой промышленности, отходы мясокомбинатов.Waste from trade enterprises, public catering enterprises, industrial waste from food industry enterprises, waste from meat processing plants can be used as food waste.
В данном случае при получении предлагаемой композиции компоненты А, К, Μ перемешивают совместно с пищевыми отходами и полученную массу подвергают помолу или истиранию (в частном случае - с последующим капсулированием при близком к типичному размере капсул: 10-15 мм), а при получении композиции, содержащей аммиак в названных выше пределах (0,001-0,005 от массы бурого угля), количество добавляемого жидкого аммиака или его водного раствора может быть уменьшено по сравнению с описанными выше случаями (вплоть до нуля) благодаря образованию его в указанной массе.In this case, when obtaining the proposed composition, components A, K, Μ are mixed together with food waste and the resulting mass is subjected to grinding or abrasion (in particular, followed by encapsulation at close to the typical size of capsules: 10-15 mm), and upon receipt of the composition containing ammonia in the above ranges (0.001-0.005 of the mass of brown coal), the amount of added liquid ammonia or its aqueous solution can be reduced in comparison with the cases described above (down to zero) due to its formation in the specified mass.
Для удобства транспортирования и хранения предлагаемая агротехническая композиция как при наличии в ее составе только компонентов А, К, М, так и этих компонентов с добавлением аммиака и (или) костной муки и (или) пищевых отходов животного происхождения, на завершающей стадии ее изготовления может быть подвергнута брикетированию. В этом случае получение композиции, имеющей гранулометрический состав, необходимый для использования в качестве искусственной почвы или кондиционера для почвы или для припосевного использования, осуществляется непосредственно перед использованием.For the convenience of transportation and storage, the proposed agrotechnical composition, both if it contains only components A, K, M, and these components with the addition of ammonia and (or) bone meal and (or) food waste of animal origin, at the final stage of its manufacture can be briquetted. In this case, the preparation of a composition having a particle size distribution required for use as artificial soil or soil conditioner or for pre-sowing use is carried out immediately before use.
Использование предлагаемой компоциции в качестве искусственной почвы или кондиционера для почвы было исследовано экспериментально. Полученные результаты иллюстрируются фигурами 1-5.The use of the proposed composition as artificial soil or soil conditioner has been investigated experimentally. The results obtained are illustrated in Figures 1-5.
На фигурах 1-3 представлены фотографии рассады травяной культуры, выращенной в одинаковых условиях (5 дней после засева) на искусственных почвах: на фиг.1 - серпентинит; на фиг.2 - глина в смеси с бурым углем (по 50%); на фиг.3 - трехкомпонентная композиция (АКМ): бурый уголь, серпентинит и глина в соотношении: 40%, 30%, 30%, соответственно. Фотография для чистого угля не приводится, т.к. в чистом угле рассаду получить трудно, потому что в таком столь легком грунте корни не удерживаются. Из представленных данных видно, что наибольшая эффективность роста травы обеспечивается именно трехкомпонентной композицией (АКМ).Figures 1-3 show photographs of herbal seedlings grown under the same conditions (5 days after sowing) on artificial soils: figure 1 - serpentinite; figure 2 - clay mixed with brown coal (50% each); figure 3 - three-component composition (ACM): brown coal, serpentinite and clay in the ratio: 40%, 30%, 30%, respectively. Photo for clean coal is not shown, because it is difficult to get seedlings in a clean coal, because in such a light soil the roots do not hold. From the presented data, it can be seen that the greatest efficiency of grass growth is provided by the three-component composition (ACM).
На фигуре 4 приведена фотография рассады, выращенной на искусственном черноземе, представляющем собой смесь предлагаемой агротехнической композиции (60%), включающей пищевые отходы животного происхождения, и грунта из Московской области (40%), причем при получении указанной агрокомпозиции использованы трехкомпонентная композиция (АКМ) указанного выше состава и пищевые отходы животного происхождения при соотношении 3:1.Figure 4 shows a photograph of seedlings grown on artificial chernozem, which is a mixture of the proposed agrotechnical composition (60%), including food waste of animal origin, and soil from the Moscow region (40%), moreover, when obtaining this agrocomposition, a three-component composition (ACM) was used of the above composition and food waste of animal origin in a ratio of 3: 1.
Для сравнения на фиг.5 представлена рассада, полученная при прочих равных условиях (по истечении 5 суток после засева) на черноземе Тамбовской области, взятом в р-не г. Мичуринска. Видно, что искусственный чернозем "работает" эффективнее, чем естественный.For comparison, Fig. 5 shows seedlings obtained, all other things being equal (after 5 days after sowing) on the chernozem of the Tambov region, taken in the region of Michurinsk. It can be seen that artificial chernozem "works" more efficiently than natural one.
Полученные результаты подтверждают ожидаемые свойства предлагаемой агротехнической композиции при использовании в качестве кондиционера для почвы или искусственной почвы.The results obtained confirm the expected properties of the proposed agrotechnical composition when used as a conditioner for soil or artificial soil.
Благодаря растворяющей способности корневых выделений, включающих угольную кислоту, органические кислоты и аминокислоты, происходит воздействие на твердую фазу почвы, переводящее необходимые питательные вещества и микроэлементы в доступную форму. Так, фосфор и сера усваиваются в виде анионов фосфорной и серной кислот - Н2РО4 - и SO4 2-, калий, кальций, магний, натрий, железо - в виде катионов K+, Са2+, Mg2+, Fe2+, а микроэлементы - в виде соответствующих анионов или катионов. Это создает предпосылки для создания линейки растительных продуктов питания и кормов для животных с регулируемыми свойствами, способных обеспечить сбалансированный набор полезных добавок для оптимального усвоения. Получаемые агрокомпозиции (искусственные черноземы и кондиционеры) создают возможность напрямую регулировать содержание тех или иных полезных веществ и микроэлементов в растительной пище, замыкая тем самым круговой цикл перемещения этих элементов в природе.Due to the dissolving ability of root exudates, including carbonic acid, organic acids and amino acids, an effect on the solid phase of the soil occurs, converting the necessary nutrients and trace elements into an accessible form. So, phosphorus and sulfur are assimilated in the form of anions of phosphoric and sulfuric acids - Н 2 РО 4 - and SO 4 2- , potassium, calcium, magnesium, sodium, iron - in the form of cations K + , Ca 2+ , Mg 2+ , Fe 2+ , and trace elements - in the form of the corresponding anions or cations. This sets the stage for a range of plant and animal feeds with adjustable properties that can provide a balanced set of beneficial supplements for optimal absorption. The resulting agrocompositions (artificial chernozems and air conditioners) make it possible to directly regulate the content of certain nutrients and microelements in plant food, thereby closing the circular cycle of movement of these elements in nature.
Источники информацииInformation sources
1. А.С.Дурова. Биоуголь для плодородия, Ж. "Агробизнес", 04.12.2019.1. A.S. Durov. Biochar for fertility, J. "Agrobusiness", 04.12.2019.
2. Патент США №8361186, опубл. 29.01.2013.2. US patent No. 8361186, publ. 01/29/2013.
3. Европейский патент №2658948, опубл. 03.10.2018.3. European patent No. 2658948, publ. 03.10.2018.
4. Патент РФ №2549876, опубл. 10.05.2015.4. RF patent No. 2549876, publ. 05/10/2015.
5. Патент США №9809502, опубл. 01.11.2017.5. US patent No. 9809502, publ. 01.11.2017.
6. Патент РФ №2688620, опубл. 21.05.2019.6. RF patent No. 2688620, publ. 05/21/2019.
7. Патент РФ №2301249, опубл. 20.06.2007.7. RF patent No. 2301249, publ. 20.06.2007.
8. Патент РФ №2301825, опубл. 27.06.2007.8. RF patent №2301825, publ. June 27, 2007.
9. Патент РФ №2005763, опубл. 15.01.1994.9. RF patent No. 2005763, publ. 01/15/1994.
10. Патент РФ №2008302, опубл. 28.02.1994.10. RF patent No. 2008302, publ. February 28, 1994.
11. Патент РФ №2078068, опубл. 27.04.1997.11. RF patent No. 2078068, publ. 04/27/1997.
12. Международная заявка PCT/RU95/00090, опубл. 10.10.1996.12. International application PCT / RU95 / 00090, publ. 10.10.1996.
13. Патент РФ №2316479, опубл. 10.02.2008.13. RF patent No. 2316479, publ. 10.02.2008.
14. Патент РФ №2505512, опубл. 27.01.2014.14. RF patent No. 2505512, publ. 27.01.2014.
15. Патент РФ №2511296, опубл. 10.04.2014.15. RF patent No. 2511296, publ. 10.04.2014.
Claims (7)
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| RU2020127575A RU2748354C1 (en) | 2020-08-19 | 2020-08-19 | Agrotechnical composition |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| RU2020127575A RU2748354C1 (en) | 2020-08-19 | 2020-08-19 | Agrotechnical composition |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| RU2748354C1 true RU2748354C1 (en) | 2021-05-24 |
Family
ID=76034071
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| RU2020127575A RU2748354C1 (en) | 2020-08-19 | 2020-08-19 | Agrotechnical composition |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| RU (1) | RU2748354C1 (en) |
Citations (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| RU2078068C1 (en) * | 1995-04-07 | 1997-04-27 | Акционерное общество закрытого типа "Покров" | Multiphase conditioner of soil |
| RU2505512C1 (en) * | 2012-07-11 | 2014-01-27 | Открытое акционерное общество "Научно-производственное предприятие "Радий" | Method of production of humus-containing component of organo-mineral fertilisers and soil substrates |
| EP2658948B1 (en) * | 2010-11-02 | 2018-10-03 | Rawya Lofty Mansour | Biochar machine and process for treating agricultural waste |
-
2020
- 2020-08-19 RU RU2020127575A patent/RU2748354C1/en active
Patent Citations (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| RU2078068C1 (en) * | 1995-04-07 | 1997-04-27 | Акционерное общество закрытого типа "Покров" | Multiphase conditioner of soil |
| EP2658948B1 (en) * | 2010-11-02 | 2018-10-03 | Rawya Lofty Mansour | Biochar machine and process for treating agricultural waste |
| RU2505512C1 (en) * | 2012-07-11 | 2014-01-27 | Открытое акционерное общество "Научно-производственное предприятие "Радий" | Method of production of humus-containing component of organo-mineral fertilisers and soil substrates |
Non-Patent Citations (1)
| Title |
|---|
| ПОДЛЕГАЕВА Т.В, и др., Влияние производственных технологий предприятий пищевой промышленности и сферы питания на окружающую среду, Инновации в пищевой биотехнологии, сборник тезисов VII Международной научной конференции студентов, аспирантов и молодых ученых, Кемеровский государственный университет, 2019, с. 279-281. * |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| Jakkula et al. | Zeolites: Potential soil amendments for improving nutrient and water use efficiency and agriculture productivity | |
| US20190256431A1 (en) | Bio-available mineral fertilizer and derivative applications, including product processes | |
| Álvarez et al. | Vermicompost and biochar as substitutes of growing media in ornamental-plant production | |
| US20160200634A1 (en) | Bio-available mineral fertilizer and derivative applications, including product processes | |
| Soltys et al. | Zeolite-based composites as slow release fertilizers | |
| CN105272720B (en) | It can rehabilitating soil, the compound fertilizer of reduction crop Cd uptake and its application | |
| CN105693425A (en) | Fertilizer applicable to saline-alkali soil and preparation method thereof | |
| Olowoake | Influence of organic, mineral and organomineral fertilizers on growth, yield, and soil properties in grain amaranth (Amaranthus cruentus L.) | |
| CN108192635B (en) | Soil conditioner and preparation method and application thereof | |
| CA3090907C (en) | Composite fertilizer containing magnesium ammonium phosphate and polyglutamic acid | |
| CN106977278A (en) | Potassium polyphosphate sugarcane slow-release fertilizer and its production method | |
| KR20200100318A (en) | Organic carbon fertilizer composition using bio-char, and preparation method of the same | |
| CN105272731A (en) | Soil amendment for processing geological hazards and preparation method thereof | |
| CN104642026A (en) | Production process for organic selenium-rich rice | |
| CN108541522B (en) | Vegetation recovery method for acid mine waste dump | |
| Kalita et al. | Zeolite: a soil conditioner | |
| Türkmen et al. | Effects of chemical fertilizer, algea compost and zeolite on green bean yield | |
| Santoso et al. | Application of livestock manure and edamame harvest waste to improve the chemical properties of acid dry land | |
| Ali et al. | Response of wheat plants to potassium humate application | |
| Palanisamy et al. | Review on agro-based nanotechnology through plant-derived green nanoparticles: synthesis, application and challenges | |
| RU2748354C1 (en) | Agrotechnical composition | |
| CN111849498A (en) | Soil conditioner and preparation method thereof | |
| Kłeczek et al. | Humic substances and significance of their application–a review | |
| RU2505512C1 (en) | Method of production of humus-containing component of organo-mineral fertilisers and soil substrates | |
| RU2750665C1 (en) | Agro-technical composition with magnetic properties |