EA012339B1 - Азотное удобрение с биологически активной добавкой, снижающее уровень загрязнения сельскохозяйственной продукции радионуклидами и тяжелыми металлами, и способ его получения - Google Patents

Abstract

Изобретение относится к производству минеральных удобрений, в частности к производству и применению карбамида с продленным сроком действия. Оно может быть использовано на предприятиях, выпускающих азотные удобрения, и в сельском хозяйстве под основные сельскохозяйственные культуры, в том числе овощные. Удобрение включает азот в форме диамида угольной кислоты, биологически активные добавки, стабилизирующие добавки и противослеживающее средство. Способ получения азотного удобрения включает введение биологически активных добавок в виде гуминового препарата, упаривание плава карбамида, грануляцию в кипящем слое с применением антивспенивателя или растительного масла и обработку противослеживающим средством. Приводятся данные по влиянию азотного удобрения с биологически активной и стабилизирующей добавкой на снижение уровня загрязнения сельскохозяйственной продукции радионуклидами и тяжелыми металлами. Применение заявляемого удобрения позволяет увеличить урожайность и улучшить качество продукции.

Description

Изобретение относится к производству азотных минеральных удобрений, в частности к производству и применению карбамида с продленным сроком действия, которое может быть использовано на предприятиях, выпускающих азотные удобрения, и в сельском хозяйстве под основные сельскохозяйственные и овощные культуры.

Известно применение азотных стандартных удобрений (карбамида, сульфата аммония и КАС с содержанием азота соответственно: Ν_Μ - 46%; Να - 20,5-21,0%; N _КАС - 28-32%). Общие недостатки указанных удобрений - быстрая растворимость в воде и в почве, большие потери азота при инфильтрации атмосферных осадков [1].

Наиболее близким к предлагаемому решению по технической сущности и достигаемому результату является гуматсодержащее азотное удобрение, содержащее в своем составе карбамид и гуминовый препарат из торфа «Гидрогумат» или «Оксигумат» при их содержании в композиции 0,05-0,15 мас.% [2 - прототип]. Вышеуказанное техническое решение позволяет улучшить физико-химические свойства карбамида, повысить прочность, замедлить растворимость в воде и в почве, повысить урожайность сельскохозяйственных культур и улучшить качество сельскохозяйственной продукции за счет увеличения содержания белка, крахмала, сахара, суммы незаменимых аминокислот и снижения содержания нитратов в клубнях картофеля и сахарной свекле.

Задачей, решаемой данным изобретением, является, наряду с сохранением физико-химических свойств и высокой агрохимической эффективности карбамида как высококонцентрированного азотного удобрения, улучшение его агрохимических свойств, оптимизация и стабилизация технологического процесса получения карбамида и получение более экологически чистой продукции на почвах, загрязненных радионуклидами и тяжелыми металлами, за счет снижения уровня загрязнения сельскохозяйственной продукции радионуклидами и тяжелыми металлами.

Поставленная задача, согласно изобретению, решается тем, что предложено азотное удобрение (карбамид), содержащее азот, биологически активную добавку гуминовой природы, и дополнительно стабилизирующие добавки, в качестве которых могут использоваться антивспениватели типа лапрол или растительные масла и противослеживающие средства.

Принципиально новым моментом в предлагаемом авторами изобретении является включение в состав удобрения вышеперечисленных модифицирующих добавок с целью уменьшения пенообразования и улучшения физико-химических свойств удобрения, что значительно стабилизирует технологический процесс и уменьшает затраты при производстве азотного удобрения.

Созданная композиция обеспечивает более благоприятное усвоение азота в течение вегетационного периода, активизируют транспортные и обменные процессы в почвах и растениях, одновременно обеспечивая более прочную связь радионуклидов и тяжелых металлов с органно-минеральным комплексом и уменьшает их переход в раствор и растения.

Сущность изобретения поясняется выполнением конкретных примеров.

Пример 1.

Процесс получения карбамида с улучшенными агрохимическими свойствами осуществляется на непрерывно действующей установке по упариванию 65-68% водного раствора карбамида при часовой производительности 25 т раствора. В раствор вводится биологически активный препарат - регулятор роста растений. Биологически активный препарат, например «Гидрогумат», смешивается с антивспенивателем, например лапрол 1601-2-50Б. Полученную смесь упаривают до концентрации карбамида 99,8-99,9%. Затем плав карбамида гранулируют в грануляционной башне и получают готовый продукт карбамид гранулированный.

Пример 2.

В отличие от примера 1 полученный после упаривания воды плав смеси карбамида, препарата регулятора роста растений и стабилизирующей добавки гранулируют на установке по грануляции в кипящем слое с получением гранулированного продукта. Для улучшения рассыпчатости гранулированный карбамид после аппарата грануляции дополнительно обрабатывается противослеживающим средством, например «Уресофт».

Пример 3.

Аналогично примерам 1 и 2 получается азотное удобрение с добавкой препарата регулятора роста растений, только в качестве стабилизирующей добавки используются растительные масла, например рапсовое техническое масло.

Полученное таким образом удобрение обладает улучшенными физико-химическими и агрохимическими свойствами и позволяет снижать поступление в растениеводческую продукцию радионуклидов и тяжелых металлов.

Оценка действия заявляемого азотного удобрения на поведение радионуклидов и тяжелых металлов проводилась на различных сельскохозяйственных культурах: однолетних травах, зерновых (яровых и озимых) культурах, картофеле и яровом рапсе.

Влияние заявляемого азотного удобрения на поступление радионуклидов в сельскохозяйственную продукцию (зерновые (яровые и озимые) культуры, картофель, однолетние и многолетние травы и яровой рапс) проводилось на загрязненных радионуклидами дерново-подзолистых временно избыточно ув

- 1 012339 лажняемых супесчаных почвах, развивающихся на связных супесях, подстилаемых с 0,4 м мореными суглинками (КСУП «Новоселки» Ветковского района Гомельской области). Плотность загрязнения почвы цезием-137 составляла от 850 до 920 кБк/м² (23-25 Ки/км²) и стронцием-90 - 18-28 кБк/м² (0,4-0,8 Ки/км²). Эффективность заявляемого азотного удобрения проводилась на фоне фосфорнокалийных удобрений (РК).

Агрохимические показатели пахотных горизонтов по вариантам опытов были следующие: рН в КС1 5,5-6,0, содержание Р₂О₅ - 287-313 и К₂О - 315-324 мг/кг почвы (по Кирсанову), СаО - 550-650 мг/кг, содержание гумуса (по Тюрину) - 1,85-1,90%.

Исследования показывают, что на почвах, загрязненных радионуклидами, применение карбамида с гуматсодержащей и стабилизирующей добавками, позволяет по сравнению с карбамидом стандартным (базовым вариантом) снизить содержание ¹³⁷Сз в зерне озимых и яровых зерновых культур на 8,9-30,6%, в клубнях картофеля - на 9,1% и в зерне ярового рапса - 15,9% (табл. 1). В соломе зерновых культур также отмечается снижение содержания ¹³⁷Сз на 4,6-24,3%, в соломе ярового рапса на 17,2%, табл.2.

Таблица 1 Влияние азотного удобрения на накопление ¹³⁷С§ в основной продукции (зерно, клубни) при плотности загрязнения ¹³⁷С§ дерново-подзолистой связносупесчаной почвы 370 кБк/м²

Удобрения	Содержание 13'Сз, Бк/кг
Озимая рожь, 1999 г.	Ячмень, 1998 г.	Овес, 1999 г.	Озимое тритикале, 2003 г.	Картофель, 1996 г.	Яровой рапс, 1996 г.
Νμ - базовый вариант	8,9	5,6	17,0	23,7	19,7	35,2
Νμ - заявляемое удобрение	‘ 7,4	4,8	11,8	21,6	17,9	29,6
РДУ-99	90 Бк/кг	80 Бк/кг
- или +, от Νμ заявляемого, %	-16,9	-14,3	-30,6	-8,9	-9,1	-15,9

Таблица 2

Влияние азотного удобрения на накопление ¹³⁷С§ в побочной (солома) продукции зерновых культур при плотности загрязнения ¹³⁷С§ дерново-подзолистой связносупесчаной почвы 370 кБк/м²

Удобрения	Содержание 13/Сз, Бк/кг
Озимая рожь, 1999 г.	Ячмень, 1998 г.	Овес, 1999 г.	Озимое тритикале, 2003 г.
Νμ - базовый вариант	26,3	47,7	44,0	57,6
Νμ - заявляемое удобрение	22,2	45,5	33,3	47,7
РДУ-99 (на молоко цельное)	330 Бк/кг
- или +, от Νμ заявляемого, %	-15,6	-4,6	-24,3	-17,2

Исследования показывают, что при плотности загрязнения дерново-подзолистой связносупесчаной, подстилаемой с глубины 0,45 м мореными суглинками почвы ⁹⁰§г на уровне 37 кБк/м² получение зерна ячменя, овса, озимой ржи для переработки на пищевые цели в пределах норм РДУ-99 невозможно.

При применении заявляемого азотного удобрения в дозах Ν_60-90 кг/га д.в. отмечается уменьшение содержания ⁹⁰§г в зерне озимой ржи на 22,8%, ячмене и овсе - на 20,2-20,9%, клубнях картофеля - на 6,8% и зерне ярового рапса - на 36%. Содержание ⁹⁰8г в зерне озимого тритикале при использовании этого удобрения находилось на уровне РДУ-99, табл. 3. Аналогичные закономерности при использовании заявляемого удобрения по снижению стронция-90 наблюдаются и в соломе озимых и яровых зерновых культур, табл. 4.

- 2 012339

Таблица 3 Влияние азотного удобрения на накопление ⁹⁰8г в основной продукции (зерно, клубни) при плотности загрязнения ⁹⁰8г дерново-подзолистой связносупесчаной почвы 37 кБк/м⁷

Таблица 4

Влияние азотного удобрения на накопление ⁹⁰8г в побочной (солома) продукции зерновых культур при плотности загрязнения ⁹⁰8г дерново-подзолистой связносупесчаной почвы 37 кБк/м²

Удобрения	Содержание Бк/кг
Озимая рожь, 1999 г.	Ячмень, 1998 г.	Овес, 1999 г.	Озимое тритикале, 2003 г.
Νμ - базовый вариант	43,7	100,6	120,6	96,4
Νμ - заявляемое . удобрение	38,9	99,3	105,8	66,7
РДУ-99	185 Бк/кг
- или +, от Νμ заявляемого, %	-ιι,ο П	-1,3	-12,3	-30,8

Влияние заявляемого азотного удобрения на поступление тяжелых металлов в продукцию проводилось на загрязненной тяжелыми металлами (вдоль трассы автомобильной дороги) дерново-подзолистой временно избыточно увлажняемой легкосуглинистой почве, развивающейся на легком пылеватом суглинке, сменяемом с глубины 0,6 м средним суглинком, а с глубины 1,1 м - мелкозернистым песком (объект п. Юрцево, автомобильная дорога М1).

Использование заявляемого удобрения на почвах, загрязненных тяжелыми металлами, способствовало снижению накопления РЬ в растениях клевера красного первого и второго укоса на 16,7-37,3% по сравнению с базовым вариантом, табл. 5.

Таблица 5

Содержание тяжелых металлов в сене клевера лугового, 2002 г.

Варианты	Содержание, мг/кг (сена стандартной влажности)
РЬ	Сб	Си	Ζη
1 укос	2 укос	1 укос	2 укос	1 укос	2 укос	1 укос	2 укос
1. Р40К90 + Νμ (базовый вариант)	0,60	0,59	0,18	0,17	8,1	8,0	35,3	22,9
2. РадКэо + Νμ (заявляемое удобрение)	0,50	0,37	0,16	0,16	8,2	6,4	30,3	20,7
или + к базовому варианту	-16,7	-37,3	-11,1	-5,9	1,2	-20,0	-14,2	-9,6
МДУ для растений	1,0 (0,5)*	0,25 (0,15)	30	30

*В скобках указаны МДУ в кормах для производства продукции детского питания.

Аналогичные закономерности по снижению кадмия (на 5,9-11,1%), меди (на 20,0% во втором укосе трав) и цинка (на 9,6-14,2%) в сене клевера отмечаются при внесении заявляемого азотного удобрения.

Обращает на себя внимание высокое содержание цинка в растениях клевера красного на всех вариантах опытов. Концентрация этого элемента в растениях первого укоса была на уровне максимально допустимых уровней (МДУ) или превышало таковой. Содержание этого элемента в клевере красном второго укоса было ниже и не превышало допустимых концентраций.

Концентрация свинца, кадмия и меди в сене клевера первого и второго укоса не превышала МДУ. По содержанию тяжелых металлов сено было пригодно для молочного скотоводства и для откорма крупного рогатого скота, но не пригодно для производства детского питания.

Применение заявляемого азотного удобрения на той же почве (объект Юрцево) в полевом опыте с

- 3 012339 картофелем обеспечило урожайность клубней на уровне 384 ц/га, а в базовом варианте - 367 ц/га. Отмечена положительная тенденция снижения накопления тяжелых металлов в клубнях картофеля при внесении предлагаемого удобрения, табл. 6.

Таблица 6

Содержание тяжелых металло в в клубнях картофеля, 2002 г.

Варианты	Содержание, мг/кг
РЬ	са	Си	Ζη
1.1%К« + Мм (базовый вариант)	0,06	0,08	2,61	12,4
2. Р40К90 + Νμ (заявляемое удобрение) .	0,06	0,07	1,78	9,4
-, или + к базовому варианту	0,0	-12,5	-31,8	-24,2
МДУ для растений*	0,5	0,03	5,0	10,0

*Медико-биологические требования и санитарные нормы качества продовольственного сырья и пищевых продуктов (МДУ). М, 1990, 185 с.

Данные табл. 6 показывают, что, согласно медико-биологических требований и санитарных норм, клубни картофеля на этом участке не могут использоваться на продовольственные цели, так как содержание кадмия и цинка превышает допустимые уровни.

Приведенные данные в табл. 1-6 свидетельствуют об экологических преимуществах предлагаемого азотного удобрения по сравнению с базовым вариантом.

Предлагаемое азотное удобрение с биологически активной и стабилизирующей добавкой - с гуминовым препаратом - регулятором роста растений и пеногасителем отвечает критериям новизны, заключающейся в сочетании и количественном содержании модифицирующих добавок в удобрении и снижении содержания радионуклидов и тяжелых металлов в растениеводческой продукции.

Предлагаемое азотное удобрение с биологически активной добавкой - регулятором роста растений и стабилизирующей добавкой отвечает критерию изобретательского уровня, так как удобрение обладает высокой агрохимической эффективностью, снижает поступление радионуклидов и тяжелых металлов в растениеводческую продукцию и позволяет улучшить качество самого удобрения.

Предлагаемое азотное удобрение с биологически активной и стабилизирующей добавкой отвечает критерию промышленной применимости на том основании, что промышленное производство предлагаемого удобрения может осуществляться на химических заводах, производящих удобрения, что позволит улучшить как технологический процесс, так и физико-химические характеристики удобрения. При этом применение этого удобрения на загрязненных радионуклидами и тяжелыми металлами почвах обеспечит не только повышение урожайности сельскохозяйственных культур, но и получение более экологически чистой продукции.

Источники информации

1. Базовый объект (карбамид ГОСТ 2081-75).

2. Патент РБ № 1056. Гуматсодержащее азотное удобрение. Заявка № 179, зарегистрирована в Государственном реестре изобретений от 25 марта 1995 г. (прототип)

Claims (2)

1. ФОРМУЛА ИЗОБРЕТЕНИЯ

   1. Азотное удобрение, содержащее азот в форме диамида угольной кислоты (карбамида) 00(ΝΗ₂)₂, биологически активную добавку, отличающееся тем, что оно дополнительно содержит стабилизирующую добавку и противослеживающее средство при следующем соотношении компонентов, мас.%:

   Карбамид

   БАД (на гуминовой основе) стабилизирующая добавка противослеживающее средство

   99,73-99,9349

   0,06-0,20

   0,0001-0,005

   0,0 - 0,07
2. 2. Способ получения азотного удобрения на основе карбамида по п.1, включающий введение в состав азотного удобрения биологически активной добавки, упаривание плава карбамида, грануляцию в кипящем слое, отличающийся тем, что в качестве стабилизирующей добавки используют антивспенива тели или растительные масла, которые включают в состав смеси до упаривания, а для улучшения рассыпчатости продукта (удобрения), при необходимости, обрабатывают противослеживающим средством.