UA126174C2 - Спосіб отримання поліпшувача структури і родючості ґрунту на основі природної сировини - Google Patents

Abstract

Винахід належить до сільського господарства, зокрема рослинництва. Спосіб отримання поліпшувача ґрунту включає насичення органічної сировини леонардіту збалансованого за вмістом гумусових речовин, макро- та мікроелементів мінеральними компонентами у вигляді нітроамофоски у кількості 90 % у масовому співвідношенні 1:1 з подальшою грануляцією готового продукту з використанням у вигляді зв'язуючих компонентів бентоніту або цеоліту та меласи у кількості 10 % у масовому співвідношенні 1:1. Можливе використання мікроорганізмів. Технічний результат: збільшення сорбційної ємності ґрунту по відношенню до різних важких металів і радіонуклідів, підвищення урожайності.

Description

Винахід належить до виробництва та застосування органічних та органо-мінеральних поліпшувачів грунту з фізіологічно активною дією у формі гранул, що володіють структуротворними властивостями і можуть бути використані в сільському господарстві в зонах зниженої вологості для підвищення волого утримання і волого поглинання грунтів, підвищення врожайності сільськогосподарських культур та якості продукції.

Поліпшувачі грунту - це речовини які призначені для покращення характеристик грунту, в першу чергу для відновлення, підтримки, посилення природної родючості грунтів, поліпшення фізичних властивостей, створення умов для оптимізації водного, теплового, повітряного і поживного режимів.

Значний інтерес до поліпшувачів водно-фізичних властивостей грунтів викликають матеріали органічного походження, серед яких - леонардіт. Леонардіт вже довгий час досліджують як цінну органічну сировину, завдяки колоїдній структурі, вмісту макро- та мікроелементів, гумусових речовин, тощо. Застосування леонардіту як поліпшувача грунтів пов'язано з впливом не тільки його на агрохімічні та мікробіологічні, а й на водно-фізичні властивості грунтів.

Відомо спосіб одержання суміші для підвищення родючості грунтів (Патент ША Мо 39402 А

Спосіб одержання суміші для підвищення родючості грунтів на основі твердих побутових відходів), що включає обробку подрібненого органічного матеріалу концентрованою сірчаною кислотою з додаванням оксиду марганцю, відходів цукрового виробництва та лесу (лесовидного суглинку) у рівних частках.

Недоліком цього способу є його енергоємність, вузький спектр органічного матеріалу, що переробляють та необхідність у перероблюючих комплексах, які дорого коштують.

Відомий спосіб отримання гранульованого мінерального добрива, що включає використання попелу від спалювання органічних решток (Патент ША Мо 45859 А Спосіб отримання гранульованого мінерального добрива)|, який відрізняється тим, що попіл при температурі вище 0 С завантажують у гранулятор, обробляють розпиленою водою, під тиском 200-300 кПа у кількості 7-14 95 від маси попелу, додають мікроелементи і стимулятори росту, грануляцію проводять як циклічно, так і в потоці протягом 6-15 хвилин, отриманий продукт просушують до вологості 5-3 9о.

Зо Недоліком цього способу, а саме грануляції методом скатування є відсутність підготовки попелу до однорідної маси, а саме просіювання на решетах, при чому потрібні решета з дуже малими отворами, в цьому випадку процес скатування гранул буде йти з великою долею незгранульованої маси. Крім того грануляція методом скатування значно ускладнює процес отримання гранул однакових розмірів.

Відомо спосіб отримання органічних і органо-мінеральних добрив |Патент ША Мо 120179

Спосіб комплексної переробки бурого вугілля і леонардіта у гумінові добрива, препарати і у паливні брикети і механохімічний реактор переробки високов'язких середовищі, що включає застосування процесів вилуговування, підкислення з виділення гумінових кислот, механічного поділу фаз, рідкофазної механоактивації і диспергування реакційних композицій, що забезпечує виробництво широкої лінійки продуктів.

Недоліком цього способу є складність технологічного процесу отримання гумінових добрив, нездатність переробки реакційних компонентів аномально в'язких текучих середовищ з огляду на те, що для цього не передбачено жодних спеціальних конструкторсько-технологічних рішень.

Відсутність процесів центрифугування і фільтрації що обумовлює знижену концентрацію органічного вуглецю - в напівпродуктовому добриві.

Відомо спосіб отримання структуротворних полімерних добрив (Патент К2 Мо 23007 Способ получения структурообразующих полимерньїх удобрений)|, що включає обробку подрібненого бурого вугілля, поліакрилонітрилом (ПАН), дігідрофосфатом калію КН2РО»х та 4095 водним розчином гідроксиду натрію (Ммаон).

Недоліком цього способу є те, що в результаті отримують добрива з низьким вмістом азоту та активної речовини, тому вони не дають бажаного ефекту для поліпшення стану грунту тобто збільшення ємності поглинання, вмісту гумусу, буферності, поліпшення водного режиму та ступеня аерації.

Відомо спосіб отримання добрив на основі вугілля (Патент КО Мо 2111195 Углегуминовое удобрениє|, що містить буре вугілля і добавку у вигляді відходів біохімічних виробництв на основі мікробного синтезу в кількості 1-10 95 від маси бурого вугілля. Недоліком цього способу є те, що виробництво вимагає створення нових технологічних ліній, що в умовах сучасної економіки не завжди рентабельно. Крім того, в даному складі добрива практично відсутні азотні складові.

Відомо біологічно чисте трифазне добриво з природної сировини Патент ОЄЕ Мо 9114087

Віоіодізсіп геіпе5 Огеі-Рназеп-Маїшгвіой-Юипдетіцеї!Ї, який полягає у отриманні гранул, що на 50 95 складаються із мінерального компоненту меленої магматичної породи та бурого вугілля, вкриті оболонкою із натурального порошку вапняного тука, переважно черепашкового вапняку.

До недоліків описаного винаходу слід віднести використання меленої магматичної гірської породи, сировинні джерела якої вельми обмежені, а потреби в даному добриві величезні. Крім того, трифазне добриво впливає на ріст рослин в обмежені періоди вегетації та має низькі сорбційні властивості по відношенню до важких металів та радіонуклідів.

Найбільш близьким є спосіб отримання поліпшувача грунту (Патент О5 4985060 б5оїї сопайіопег5|, що складається з вугільної золи, шлаку та цеоліту і є корисним для загального хімічного, фізичного та екологічного поліпшення грунту та його системи. Окрім вищезазначених складових, поліпшувач може містити мікроорганізми, які мають конкурувати зі шкідливими мікроорганізмами, присутніми в грунті, або використовувати їх як джерела поживних речовин для усунення згубних наслідків, тим самим індукуючи поширення корисних мікроорганізмів у ризосфері, що сприяє підвищенню родючості грунтів та збільшенню врожайності сільськогосподарських культур.

Недоліком заявленого способу є те, що шлаки та вугільна зола є сильно лужними компонентами, вони служать переважно для поліпшення кислих грунтів, але, як правило, пошкоджують сільськогосподарські культури лужним грунтом (лужне ушкодження). Якщо кількість шлаку або вугільної золи зменшити, щоб уникнути такого недоліку, кислотність грунту за короткий проміжок часу відновиться. Більш того, шлак також є невигідним тим, що грунт на якому був застосований шлак, стає твердим через гідравлічний характер шлаку та має низьку потужність утримування поліпшувача. Через це поліпшувач на його основі швидко вимивається з грунту.

В основу винаходу поставлена задача удосконалення розробки поліпшувача структури і родючості грунту на основі природної сировини за рахунок використання в якості грунтополіпшувача композиції із природної сировини широкого спектру дії на різних етапах розвитку рослин та мінеральної складової, що дає можливість підвищення фізіологічної активності, прискорення процесу дозрівання сільськогосподарської продукції, збільшення

Зо сорбційної ємності грунту по відношенню до різних важких металів і радіонуклідів, отримання високих врожаїв екологічно чистої сільськогосподарської продукції та зниження її собівартості.

Внесення в грунт запропонованого грунтополіпшувача дозволяє значно покращити фізико- хімічні властивості грунту: запас поживних речовин, тобто рівень потенційної родючості, водний режим і ступінь аерації, ємність поглинання, буферність, а саме відновлення природозахисних властивостей грунтів і збільшення врожайності сільськогосподарських культур.

Отриманий склад поліпшувача грунту забезпечує пролонговану дію, за рахунок вмісту в ньому у достатній кількості макро-, мікроелементів та гумусових речовин, що у поєднанні відтворюють органо-мінеральні комплекси доступні рослинам, де роль матриці виконує органічний компонент, а наповнювача - мінеральні добрива.

Поставлена задача досягається тим, що у відомому способі отримання поліпшувача структури і родючості грунту на основі природної сировини, що включає внесення органічної та мінеральної складової за можливістю використання мікроорганізмів згідно з винахідницьким задумом, в якості органічної складової використовують різновид бурого вугілля - леонардіт, з додаванням комплексних мінеральних добрив у вигляді нітроамофоски у кількості 90 95 у масовому співвідношенні 1:11 з подальшою грануляцією готового продукту з використанням у вигляді зв'язуючих компонентів бентоніту або цеоліту та меласи у кількості 10 95 у масовому співвідношенні 1:1.

На фіг. 1 наведено схему технологічного процесу отримання поліпшувача грунту. За технологією органічну та мінеральну складову подрібнюють у млині до фракції 0,25-1 мм (механоактивація) та завантажують в приймальну ємність змішувача у масовому співвідношенні 1:11 для зв'язування суміші та сорбції вологи у гранулі додають бентоніт або цеоліт все перемішують у твердому вигляді на протязі 35 хв., до однорідної суміші.

Під час змішування відбувається процес утворення органо-мінерального комплексу, органічна частина якого хімічно зв'язана з біогенними елементами. На цьому етапі можливе додавання мікроорганізмів за певного температурного режиму (не більше 60-65 С) для збереження біологічно активних речовин від теплового руйнування. Після чого відбувається грануляція готового продукту в екструдері та сушіння з додаванням меласи - побічного продукту цукрового виробництва, що є додатковим джерелом гумінових кислот. На цьому технологічному етапі проводиться контроль якості вихідної продукції.

Отриманий продукт представляє собою однорідні гранули циліндричної форми, з агрохімічними характеристиками наведеними у таблиці 1.

Таблиця 1 па лснщи вн

Леонардіт грунту навали НИШЕ ННІ ШНЕК : 3,91 2,14

Мі

В процесі розробки технології отримання поліпшувача встановлено, що вологість сировини перед насиченням її мінеральними компонентами повинна бути не менш 40 95, діаметр частинок леонардіта та мінеральної складової не більше 1 мм, а вологість отриманого добрива після грануляції до 15 95. Це пояснюється тим, що при сильному висиханні органічної сировини ємність поглинання нею мінеральних компонентів різко знижується, а розчинність гумінових кислот падає, при перезволоженні сировини більше 5095, відбувається нерівномірне змішування суміші, зменшення ємності поглинання, втрачається структура поліпшувача і збільшуються втрати азоту під час підсихання, а приготована суміш до внесення у грунт розшаровується.

Також до складу поліпшувача можливим є додавання мікроорганізмів що конкурують зі шкідливими мікроорганізмами грунту, прискорюють процес перетворення важкодоступних вуглеводів і азотовмісних речовин в легко доступні біологічні речовини: моно- і полісахариди, органічні кислоти, аміачний азот і ін., що добре засвоюються мікроорганізмами.

Під час виробництва поліпшувача у гранульованому вигляді найбільш важливим процесом, що впливає на якість, є процес грануляції, від ефективності якого залежать основні експлуатаційні параметри гранули. До таких параметрів належать фізико-хімічні, механічні та товарні властивості. До фізико-хімічних властивостей належать хімічний склад і рівномірність розподілення компонентів в об'ємі гранули. Основним механічним параметром є міцність гранул, значення параметра повинно бути г 10 Н на гранулу. Товарні властивості передбачають добрива у вигляді гранул циліндричної форми.

Отриманий поліпшувач можна використовувати для грунтів різних типів за рахунок додаткового внесення для кислих грунтів, розкислювального компонента, вапна чи карбонату кальцію. В умовах посушливого клімату та нерівномірного дощового режиму бентоніт або цеоліт, що мають високу каталітичну активність і сорбційні властивості зберігають вологу у гранулі на довший термін та запобігають від вимивання грунтополіпшувача. Наявність додаткових зв'язуючих та склеюючих властивостей робить їх необхідною складовою.

Застосування гранульованого грунтополіпшувача дає змогу найбільш ефективно та при цьому безпечно для навколишнього природного середовища підвищити родючість грунту, забезпечити рослини найважливішими поживними елементами, такими як азот, фосфор, калій, гумінові сполуки тощо при його зручному застосуванні, зберіганні та транспортуванні.

Запропонований грунтополіпшувач не містить підвищених концентрацій важких металів, тому накопичення їх в урожаї не відбувається. Позитивний ефект досягається за рахунок гумінових кислот, що містяться в органічній складовій леонардіту, життєдіяльності організмів і біологічної маси, а також присутності в леонардіті в необхідній кількості мікроелементів. До позитивної сторони заявленого поліпшувача можна віднести його одночасне застосування з іншими додатковими добривами в яких виникає потреба.

В умовах польових дослідів у ДП "ДГ "Граківське" встановлено закономірності змін елементів родючості чорнозему опідзоленого під впливом внесення поліпшувача грунту за різних доз (15, ЗО і 60 кг/га д.р.) та способів їх внесення (локально і врозкид).

Встановлено, що при внесенні поліпшувача створюються оптимальні умови для живлення рослин - у чорноземі опідзоленому важко суглинковому відбуваються кількісні зміни вмісту гумусу з тенденцією до його зростання в шарі грунту 0-30 см на 0,07-0,13 9о порівняно з контролем.

Локальний і розкидний способи внесення сприяли підвищенню вмісту загального та лабільного вуглецю в грунті, насамперед, за рахунок органічної складової - леонардіту, який міститься у поліпшувачі. Частка лабільної органічної речовини до загального вуглецю в орному шарі грунту становила 9,0-9,7 95, за мінеральної системи удобрення - 8,9-9,3 Фо.

Встановлено, що застосування поліпшувача сприяє накопиченню мінерального азоту в грунті (табл. 2).

Таблиця 2

За локалізації поліпшувача у грунті у два рази більше накопичувалось азоту в аміачній формі, ніж після внесення врозкид. Внесення врозкид під кукурудзу, збільшувало вміст мінерального азоту на 6-39 95, порівняно з контролем без добрив, за локального внесення - на 19-79 95. За внесення мінеральних добрив у еквівалентних дозах вміст мінерального азоту збільшувався на 29 95 та 48 95 відповідно.

Застосування поліпшувача оптимізувало показники фосфорного і калійного режимів. Після основного внесення врозкид під кукурудзу частка активних форм мінеральних фосфатів в чорноземі опідзоленому збільшилася на 9-30 95, після локального внесення на 24-70 95 порівняно з контролем. За внесення мінеральних добрив вміст фосфору підвищився відповідно на 17-44 95.

Внесення поліпшувача порівняно з мінеральними добривами зумовлювало підвищення вмісту рухомих сполук калію. Після розкидного внесення поліпшувача вміст калію збільшився на 14-28 95, порівняно з контролем проти 1795 за мінеральної системи удобрення. Локальне внесення поліпшувача забезпечило накопичення рухомих сполук калію на рівні 24-70 95 порівняно з контролем, за мінеральної системи - на рівні 44 Фо.

Ефективність дії поліпшувача на врожайність зерна кукурудзи наведена на фіг. 2. Внесення поліпшувача локально і врозкид забезпечило підвищення врожайності зерна від 8,95 до 9,92 т/га.

Мінеральні добрива після внесення як врозкид, так і локально, дещо поступалися за

Зо ефективністю перед поліпшувачами де врожайність зерна була на рівні 8,92-9,64 т/га.

Після внесення поліпшувача врозкид в дозі 30-60 кг д.р. одержано прирости врожаю на рівні 21-29 96. Максимальні прирости врожаю на рівні 31-43 96 отримано за внесення локальним способом в дозі 15-30 кг.

Якість зерна кукурудзи оцінювалась по вмісту білка та крохмалю в зерні наведено на фіг. 3.

Проведені нами дослідження показали, що суттєвий вплив на підвищення вмісту білка в зерні кукурудзи мали як дози, так і способи внесення поліпшувача. Дози 15-30 кг/га внесені локально забезпечували максимальне зростання білка 9,8-10,4 95, що було вищим відносно контролю без добрив на 1,1-1,7 95. Тоді як за внесення врозкид вміст білка коливався в межах 9,3-9,5 96, що на 0,6-0,8 96 більше контролю. На контрольних ділянках вміст білка становив 8,7 95. Водночас, за застосування поліпшувача спостерігалось накопичення крохмалю.

На основі проведених досліджень можна зробити висновок, що оптимізація живлення кукурудзи поліпшувачами на основі леонардіту не тільки підвищує врожайність, а і впливає на якість продукції.

Запропонований спосіб отримання поліпшувача грунту, розроблений за результатами тривалих лабораторних досліджень, базується на застосуванні доступної органічної та мінеральної сировини, екологічно безпечний, енерго- та ресурсоощадний, виробництво поліпшувача можливо на будь-якому, навіть найпростішому обладнанні.

Перевагами заявленого поліпшувача грунту є: висока поживна цінність, за рахунок вмісту в ньому макро-, мікроелементів та гумусових речовин;

високий вміст гумусових речовин і вуглецю, підвищує коефіцієнт використання мінеральних добрив, та проявляє ріст стимулюючу активність і одночасно сприяє підвищенню стійкості рослин до стресових ситуацій, зокрема дії екстремальних температур та фітопатогенів; поліпшувач грунту має пролонговану дію, тобто поступове вивільнення поживних речовини при взаємодії з грунтом протягом вегетаційного періоду рослин;

водо розчинність поліпшувача, забезпечує доступність елементів живлення рослин і їх засвоєнню на різних етапах органогенезу;

заявлений спосіб є ресурсозберігаючим тому, що відбувається максимально повне залучення речовин гумусової природи в якості корисної органічної складової в сферу виробництва органічних і органо-мінеральних поліпшувачів грунту;

застосування поліпшувача грунту дозволить знизити, а з часом зняти засолення, забезпечити оптимальний водно-повітряний режим, підвищити вміст гумусу, знизити шкідливий вплив високих доз МРК, пестицидів, отрутохімікатів і радіонуклідів, підвищити врожайність сільськогосподарських культур, їх якісну цінність і екологічну безпеку;

поліпшувач грунту, придатний для підвищення врожайності всіх видів культур, активізує діяльність грунтових мікроорганізмів, сприяє покращенню структури будь-яких грунтів, рекультивації порушених земель, детоксикації грунтів, забруднених пестицидами, нітратами і технічними рідинами;

грунтополіпшувач ефективний в умовах дії екстремальних температур, посух, надлишкового зволоження й токсичної дії для швидкого відновлення грунту і зниження його деградації.

Claims (1)

1. ФОРМУЛА ВИНАХОДУ Спосіб отримання поліпшувача структури і родючості грунту на основі природної сировини, що 25 включає внесення органічної та мінеральної складових за можливості використання мікроорганізмів, який відрізняється тим, що як органічну складову використовують різновид бурого вугілля - леонардітї, з додаванням комплексних мінеральних добрив у вигляді нітроамофоски у кількості 90 95 у масовому співвідношенні 1:11, з подальшою грануляцією готового продукту з використанням у вигляді зв'язуючих компонентів бентоніту або цеоліту та Зо меласи у кількості 10 95 у масовому співвідношенні 1:1. Кант они ними МІЙ Ме внеккмко. юна і но на п а А В Н дика» і ї Е ддинк еідопенодидоой Н УДТУКММХВМИУМ : - ПДЖИКУКИ : З Ева нс ОМ, Конт

   Фіг.