CZ34889U1 - Hnojivo ve formě mikrogranulí - Google Patents

Description

Hnojivo ve formě mikrogranuli

Oblast techniky

Technické řešení se týká rostlinné výroby, konkrétně prostředku pro zlepšování vlastností půdy, pro hnojení a výživu rostlin.

Dosavadní stav techniky

Mikrogranule se rutinně používají v zemědělství od druhé poloviny 20. století. Umožňují efektivnější zakládání porostů díky přesnějšímu dávkování živin, lepší využití prostředků pro ochranu půdy a další agrochemie. Současná zemědělská technika umožňuje dávkovat mikrogranule prakticky v libovolné, avšak přesné vzdálenosti od osiva, přímo do seťového lůžka k semenu, čímž se zvyšuje efektivita využití aktivních látek. Interakce semen a hnojiv umožňuje na začátku vegetační sezóny spustit „startovací efekt“, díky němuž budoucí plodiny urychleně vytvoří robustní kořenový systém, který jim umožní lépe zužitkovat jarní vláhu, rychle vytvořit listovou plochu a tím potlačit konkurenční plevele. Mikrogranulace živin tak pomáhá nejen pokrýt požadavky plodin a přispět k tvorbě výnosu, ale též realizovat úspory spojené s ochranou proti plevelům a podobně. Výživa a hnojení rostlin je oblastí s významným ekonomickým efektem, proto se danému výzkumu věnuje mnoho badatelů a experimentátorů.

Při výrobě mikrogranuli se jako základní látky používají minerály, např. sepiolit, které patří k neobnovitelným surovinám. Výroba je energeticky náročná. Přitom dostupnost živin obsažených v takových mikrogranulich je pro výživu rostlin problematická.

Ze spisu US 9878960 je známo granulované hnojivo, jehož granule obsahují částice struvitu fosforečnanu hořečnato amonného a částice ve vodě rozpustného materiálu obsahujícího fosfor. Nevýhodou je, že se z něj fosfor uvolňuje až po dlouhé době, a to jen za předpokladu použití v půdách se specifickými vlastnostmi.

Biouhel - zuhelnatělá biomasa - se v dřívějších dobách používal jako pomocná půdní látka, zlepšující půdní vlastnosti a přirozenou úrodnost půdy. Biouhel se obvykle vyrábí za teploty 450 až 650 °C. Jeho složení závisí na tom, z jakého materiálu je vyroben. Obsahuje obvykle 50 až 70 % hmota, stabilního uhlíku, a kromě uhlíku také asi 1 % hmota, fosforu, 2 % hmota, draslíku, 6 % hmota, vápníku a 1,5 % hmota, hořčíku.

CN 105646047 uvádí vodě a páře odolávající kompozitní hnojivo na bázi biouhlu a způsob jeho přípravy. Granulované hnojivo je tvořeno následujícími složkami uváděnými v hmotnostních podílech: 15 díly mletého biouhlu, 30 díly močoviny, 30 díly fosforečnanu monoamonného, 22 díly síranu draselného a 20 až 30 díly vody, přičemž max. 1 díl tvoří pojivá, mimo jiné škrob v želatinové formě. Požadovaná vlastnost tohoto hnojivá, tj. postupná infiltrace živin do půdy, je zde určena pojivém, které má charakter vytvrzené zálivky. Obsah biouhlu je poměrně nízký a nevyužívá se jeho schopnost pomalého uvolňování absorbovaných anorganických živin.

Technické řešení si klade za úkol navrhnout hnojivo ve formě mikrogranuli, které zajistí zvýšenou biologickou dostupnost živin, zejména fosforu, v nejranějších fázích vývoje rostlin při pozvolné účinnosti, tak aby mikrogranule ve zvýšené míře nahradily základní hnojení, nejen podporou v počátečních fázích vegetace. Přitom dochází ke zlepšení vodního a vzdušného managementu půdy a zlepšení půdní struktury. Předložený koncept představuje i příspěvek k sekvestraci uhlíku a nabízí možnost jednoduché výroby.

- 1 CZ 34889 UI

Podstata technického řešení

Uvedený úkol splňuje hnojivo ve formě mikrogranulí, ve kterém mikrogranule o rozměrech 1 až 5 mm je tvořena alespoň ze 40 % hmota, částicemi biouhlu aktivovaného fosforečnými sloučeninami, který ve své struktuře obsahuje 5 až 40 % hmota, fosforu, přičemž částice aktivovaného biouhlu jsou v granuli obklopeny pojivém obsahujícím škrob.

Pojivo přitom může s výhodou obsahovat přídavné anorganické nebo organické živiny, a/nebo pro růst rostlin prospěšné biostimulanty, mikroorganismy a sloučeniny jako aditiva mikrogranulí pro posílení jejich pozitivního vlivu na efektivní příjem živin rostlinami, toleranci ke stresům životního prostředí a zvýšení výnosu rostlin a jeho kvality, jako jsou:

Mikrobiální aditiva

Růst rostlin podporující rhizobakterie: Pseudomonas spp. např. P. fluorescens, P. putida; Bacillus spp., např. B. subtilis, B. megatherium, B. thuringiensis, B. licheniformis, B. pumilus; Azotobacter spp., Serratia spp., Paenibacillus spp., Azospirillum spp., Rhizobium spp., Bradyrhizobium spp., Burkholderia spp., Herbaspirillum spp., Rhodococcus spp., Acetobacter spp., Lycobacter spp., Agrobacterium spp.,

Symbiotické bakterie např. Rhizobia podporují získání vzdušného dusíku tzv. nitrifikací. Podobně tangují i volně žijící nitrifikační bakterie např. rodu Azospirillum a Azotobacter. Bakterie rodu Pseudomonas podporují získávání málo rozpustných fosfátů z půdy, bakterie rodu Bacillus podporují růst rostlin tvorbou fytohormonů např. auxinu. Ošetřené rostliny vykazují vyšší odolnost vůči stresu životního prostředí např. vůči kořenovým patogenům.

Fungi

Arbuskulámí mykorhizní houby: např. Funneliformis spp., Rhizophagus spp., Glomus spp., Gigaspora spp., Acaulospora spp. Jsou to symbiotické houby, které po proniknutí přes rhizodermis vytvářejí v buňkách kořenové kůry houbové struktury (hyfy, vezikule a arbuskule) a posléze vně kořene extenzivní síť tzv. mimokořenového mycelia, které je schopno do kořene rostliny transportovat vodu a živiny (hlavně fosfor, dusík, draslík, ale i důležité mikroelementy např. Zn, Cu, Mg). Hyfy mycelia také produkují specifický glykoprotein glomalin, který zvyšuje stabilitu půdních makroagregátů a omezuje erozi půdy. Mykorhizované rostliny vykazují lepší růst a výnos a zvýšenou toleranci vůči suchu a nedostatku živin a vyšší odolnost vůči dalším negativním vlivům životního prostředí, jako je kontaminace půdy nebo vysoká salinita. Přítomnost mykorhizních hub indukuje systemickou rezistenci rostlin vůči patogenům.

Ektomykorhizní houby: např. Laccaria spp., Scleroderma spp., Pisolithus spp., Hebeloma spp., Amanita spp., Rhizopogon spp., Boletus spp., Suillus spp., Sebacina spp. Mykorhizované rostliny po vytvoření ektomykorhizní symbiózy vykazují lepší růst a odolnost vůči transplantačnímu šoku, sníženou mortalitu a vyšší příjem vody a esenciálních živin.

Erikoidní mykorhizní houby: např. Hymenoscyphus spp., Oidiodendron spp.

Mykorhizované rostliny vykazují po vytvoření erikoidní symbiózy vyšší příjem živin, zvláště fosforu, a vyšší odolnost při přesazení, lepší růst a výnosy.

Mykoparazitické houby: Trichoderma spp., např. T. atroviride, T. harzianum, T. konignii; Pythium spp., např. Pythium oligandrum. Inokulované rostliny vykazují vyšší příjem živin, zvýšený růst, zvýšení tvorby kořenového vlášení, a zvláště vyšší odolnost vůči houbovým patogenům na kořenech.

-2 CZ 34889 UI

Kvasinky, aktonomyceta a ostatní houby: Aspergillus spp., Coniothyrium spp., Gliocladium spp., Purpureocillium spp., Phlebiopsis spp., Beuaveria spp., Streptomyces spp., Rhodotorula spp., Sporobolomyces spp., Cryptococcus spp., Frankia spp., všichni zástupci tmavých sterilních mycelií např. Phialocephalla spp., zástupci Pezizales, Taphrinales. Zvyšují dostupnost méně rozpustných živin v půdě a dostupnost rostlinných hormonů.

Rasy

Makrořasy: např. Ascophyllum spp., Ecklonia spp., Fucus spp., Laminaria spp., Sargassum spp. Zvyšují zvláště odolnost vůči suchu, způsobují vyšší retenci vody v rhizosféře a vyšší dostupnost rostlinných hormonů v půdě.

Mikrořasy a sinice: např. Scenedesmus spp., Chlorella spp., Dunadiella spp., Chlamydomonas spp., Botryococcus spp., Spirulina spp., Nannochloropsis spp., Schizochytrium spp., Synechocistis spp., Anabaena spp., Nostoc spp.,

Hlístice: např. Phasmarhabditis hermafrodita. Rostliny jimi ošetřené vykazují vyšší odolnost vůči patogenům na kořenech.

Nemikrobiální aditiva

Syntetická hnojivá jakéhokoli druhu, makroprvky i mikroprvky, organické a přírodní sloučeniny jako kompostové výluhy, huminové kyseliny, fůlvokyseliny, proteinové hydrolyzáty, algináty, extrakty z kelpu, polysacharidy, fenolické látky, prekurzory vitamínů, osmolytika jako mannitol, fýtohormony, hormonům podobné substance např. strigolaktony a jejich homology. Zvyšují dostupnost humínových látek a zásobování rostlin organickými živinami, fýtohormony, zlepšují odolnost rostlin vůči stresům sucha a kořenovým patogenům.

Namísto minerální látky je jako základní materiál při výrobě hnojivá použit biouhel, tedy zuhelnatělá biomasa vyráběná pyrolýzou zbytkové rostlinné biomasy nebo dřevní hmoty. Využití biouhlu jako základního materiálu pro výrobu mikrogranulovaného hnojivá představuje zásadní kvalitativní změnu v dosavadní agrotechnice, protože hnojivo současně zásadně zlepšuje přirozené vlastnosti půdy.

Příklady uskutečnění technického řešení

Bylo připraveno hnojivo na bázi biouhlu ve formě mikrogranulí o velikostí 1 až 5 mm ve dvou provedeních:

Příklad 1

Biouhel, získaný pyrolýzou měkkého dřeva při 650 °C byl rozdrcen na částice 1 až 5 mm a rozemlet v úderovém mlýnu na frakci 0,1 až 0,3 mm. Takto upravený biouhel byl po dobu dvou hodin smísen s 12% roztokem fosforečnanu amonného. Vzniklá suspenze byla vysušena při teplotě 60 °C tak, že směs obsahuje 75 % hmota, sušiny, která obsahuje 20 % hmota, fosforu. Byl připraven 5% vodní roztok bramborového škrobu. Ten se přivedl k varu a nechal zchladnout na 60 °C a následně do něj byl přidán dříve upravený biouhel v množství, při kterém vznikne vazká pasta. Pasta byla následně granulována na vytlačovacím granulátoru.

Připravené fosforečné hnojivo pak obsahuje

Fosfor (P) 19,5 % hmota.

Draslík (K) 0,8 % hmota.

Hořčík (Mg) 0,3 % hmota.

-3CZ 34889 UI

Vápník (Ca) 2,4 % hmota.

Dusičnany (NO3) 4,4 % hmota.

Dusík dusičnanový (N-NO3) 1 % hmota.

Dusík (N) 3,8 % hmota.

Uhlík (C) 57 % hmota., přičemž zbytek do 100 % hmota, tvoří voda.

Příklad 2

Biouhel, získaný pyrolýzou obilné slámy při 450 °C byl rozemlet v úderovém mlýnu na frakci 0,1 až 0,3 mm. Takto upravený biouhel byl po dobu dvou hodin smísen s 10% roztokem fosforečnanu vápenatého. Vzniklá suspenze byla vysušena při teplotě 60 °C tak, že směs obsahuje 75 % hmota, sušiny, která obsahuje 8 % hmota, fosforu. Byl připraven 20% roztok močoviny, do kterého bylo přidáno 7 % hmota, kukuřičného škrobu. Ten se přivedl k varu a nechal zchladnout na 60 °C a následně do něj byl přidán dříve upravený biouhel v množství, při kterém vznikne vazká pasta. Pasta byla následně granulována na vytlačovacím granulátoru.

Připravené vícesložkové hnojivo pak obsahuje

Fosfor (P) 6,5 % hmota.

Draslík (K) 0,9 % hmota.

Hořčík (Mg) 0,4 % hmota.

Vápník (Ca) 5,8 % hmota.

Dusičnany (NO3) 3,9 % hmota.

Dusík dusičnanový (N-NO3) 1,9 % hmota.

Dusík (N) 8,8 % hmota.

Uhlík (C) 55 % hmota.

přičemž zbytek do 100 % hmota, tvoří voda.

Rozbor přístupnosti extrahovatelného fosforu (P_ext) v granulovaném hnojivu dokládá vysokou přístupnost agronomicky nej cennějších frakcí (^CaP).

Hnojivo na bázi biouhlu ve formě mikrogranulí má široké využití ve výrobě hnojiv a výživových prostředků pro rostliny a vzhledem přítomnosti biouhlu i při zavádění environmentálních opatření ke zlepšení vlastností půd.

Claims (2)

NÁROKY NA OCHRANU 5 1. Hnojivo ve formě mikrogranulí, vyznačující se tím, že mikrogranule hnojivá o rozměrech

1 až 5 mm je tvořena alespoň ze 40 % hmota, částicemi biouhlu aktivovaného fosforečnými sloučeninami, který ve své struktuře obsahuje 5 až 40 % hmota, fosforu, přičemž částice aktivovaného biouhlu jsou v granuli obklopeny pojivém obsahujícím škrob.

ίο

2. Hnojivo podle nároku 1, vyznačující se tím, že pojivo obsahuje močovinu.