EA026899B1

EA026899B1 - Удобрительно-мелиорирующее средство

Info

Publication number: EA026899B1
Application number: EA201500568A
Authority: EA
Inventors: Мадихан Арипович Бекжанов; Аманкул Джакановна Акбасова; Константин Зигмундович Гузовский; Гаухар Аскеровна Саинова; Дариха Ерадиловна Кудасова
Original assignee: Товарищество С Ограниченной Ответственностью "Скз-U"
Priority date: 2014-03-26
Filing date: 2015-02-11
Publication date: 2017-05-31
Also published as: EA201500568A1

Abstract

Изобретение относится к созданию новых удобрительно-мелиорирующих средств, обладающих удобрительным, мелиорирующим и структурообразующим действиями, которые могут быть использованы в сельском хозяйстве для повышения плодородия деградированных, малопродуктивных почв за счет улучшения ее питательных, физико-механических и гидроаккумуляционных свойств. Средство содержит при определенном соотношении отход серно-кислотного производства, образующийся при фильтрационной очистке элементарного серного сырья от зольных остатков, и вермикомпост, являющийся продуктом утилизации животноводческих и пищевых отходов. Для предлагаемого средства характерны следующие свойства: высокое удобрительное, мелиорирующее, разуплотняющее корнеобитаемую зону, улучшающее условия протекания окислительно-восстановительных процессов, стимулирующее кальциевый режим, увеличивающее запас влаги в почвенной системе.

Description

Изобретение относится к созданию новых удобрительно-мелиорирующих средств, обладающих удобрительным, мелиорирующим и структурообразующим действиями, которые могут быть использованы в сельском хозяйстве для повышения плодородия деградированных, малопродуктивных почв за счет улучшения ее питательных, физико-механических и гидроаккумуляционных свойств.

Известны составы из навоза крупного рогатого скота или птичьего помета и фосфогипса (патент РФ 2144757, кл. А01С 21/00, С05Р 3/00); фосфогипса и пиритного огарка (патент 8и 1047947, кл. С09К 17/02, А01В 79); из навоза или птичьего помета и терриконовой породы; из терриконовой породы и серной кислоты (патент 8и 1159938, кл. С09К 17/02 и С05О 1); из навоза или птичьего помета и глауконита; из фосфогипса и слабоминерализованного глинистого бурового раствора (патент 8и 1288196, кл. С09К 17/02); буровой раствор, содержащий глину, выбуренную породу, гипан и сырую нефть (патент 8и 1331882, кл. С09К 17/02), золы-уноса ТЭЦ ОАО Иркутскэнерго для химической мелиорации кислых почв (журнал Фундаментальные исследования. - 2004. - № 12. - С. 85-86).

Недостаток этих традиционно используемых в сельском хозяйстве средств - слабая мелиоративная и удобрительная эффективность в первый год внесения из-за того, что большая часть соединений находится в труднодоступной форме, кроме того, необработанные навоз или птичий помет содержат семена сорняков, снижающих урожайность сельскохозяйственных культур и различные патогенные микроорганизмы.

Известно применение в качестве мелиорантов для увеличения гидроаккумулирующей способности почв пористых материалов: керамзита, шлак-пемзы, топочных шлаков, золы ТЭС, которые перед внесением в подпахотный слой обрабатываются водным раствором микроэлементов. В качестве источника микроэлементов используются медный купорос, молибдат аммония, борная кислота или бормедное удобрение и другие соли (Авт.св. № 1516025, кл. А01В 79/02, С09К 17/00, 1989).

Недостатком является то, что при внесении их в деградированные и малопродуктивные почвы, изза отсутствия органических компонентов в их составе, проявляется невысокая удобрительная способность и, соответственно, отсутствие резкого повышения их плодородия и урожайности сельскохозяйственных культур, кроме того при использовании топочного шлака почва загрязняется экотоксикантами, требуется специальная подготовка мелиоранта (керамзит, пемза). Сдерживающим фактором широкого применения золошлаковых отходов теплоэлектростанций (ТЭС) в сельском хозяйстве в качестве кальцийсодержащего мелиоранта почв является возможность содержания в них тяжелых металлов, токсичных и радиоактивных элементов в повышенных концентрациях.

Известны повышение урожайности сельскохозяйственных культур и плодородия почв смесями: на основе куриного помета, бентонитовой муки и обожженной извести (заявка 08 3317241 ФРГ, кл. С05Р 3/00, ИСМ вып. 55, № 6, 1985 г.), органических и/или минеральных удобрений, цеолита и кварца (патент РФ 2259032, А01С 21/00).

Недостаток - загрязнение окружающей среды и наличие патогенной микрофлоры, а также относительно высокая стоимость компонентов.

Известно применение мелиоранта из металлургических шлаков с использованием добавок навоза, торфа, птичьего помета, извести, суперфосфата, мочевины (патент России № 2195440, С05И 3/04, С05О 3/04; опубл. в БИ 27.12.2002).

Удобрения и мелиоранты на основе металлургических шлаков наряду с питательными веществами могут содержать токсичные соединения, в том числе канцерогенной природы, тяжелые металлы, радиоактивные элементы и т.д. Навоз и помет животноводческих комплексов и птицефабрик имеют повышенную влажность, содержат семена сорных растений, заражены яйцами гельминтов и патогенной микрофлорой.

Из уровня техники известен ряд мелиорантов природного происхождения. Например, известно применение клиноптилолита в смеси с торфом (авт.св. СССР № 1240784, МКИ С09К 17/00, опубл. в БИ № 24, 1986), флогопита в смеси с фосфогипсом (авт.св. СССР № 1308613, МКИ С09К 17/00, опубл. в БИ № 17, 1987), измельченного кораллового известняка (заявка Японии № 56-28950, МКИ С09К 17/00, опубл. 07.04.1991), перлита, легкой горной породы вулканического происхождения для улучшения тяжелых почв (авт.св. СССР № 1043158, МКИ С09К 17/00, опубл. в БИ № 35, 1983; заявка Великобритании № 2206840, МКИ С09К 17/00, опубл. 15.01.1989).

Перечисленные мелиоранты относятся к материалам, обладающим большей или меньшей пористостью, обеспечивающей пролонгированное выделение в почву различных минеральных добавок, а также связывание присутствующих в почве загрязняющих веществ. Но однако применение природных материалов в качестве мелиорантов является слишком дорогостоящим, требует дополнительную затрату на перевозку. Кроме того, выполняя роль структурообразователя почв, они не могут повысить в достаточной мере их плодородие и повысить урожайность сельскохозяйственных культур.

Наиболее близким аналогом (прототипом), позволяющим обеспечить повышение плодородия, улучшения структуры почвы и экологичности возделывания сельхозкультур, является известное изобретение, в котором применяется природный материал - кварц-глауконитовый песок в качестве минерального вещества - структурообразователя и в качестве источника органических веществ - смесь навоза и илового осадка.

- 1 026899

Однако он недостаточно эффективен, в нем содержание органических веществ не превышает 28%, кроме того, как в навозе, так и в иловом осадке сохраняются патогенная микрофлора, яйца гельминтов, поэтому внесение данной смеси в почву представляет экологическую опасность.

На ликвидацию вышеперечисленных недостатков направлено заявляемое изобретение.

В основу изобретения положена техническая задача - разработка высокоэффективного с широким спектром действия средства из легко доступных компонентов, являющихся отходами и продуктами их утилизации, обладающих в совокупности структурообразовательным, мелиорирующим и удобрительным действиями, дающих возможность повышения плодородия почв и получения чистой сельскохозяйственной продукции с высокой урожайностью.

Техническим результатом является почвовосстанавливающее, почвообразующее мелиорантудобрение, расширение ассортимента экологически безопасных нетрадиционных средств отечественного производства на основе сокращения потоков складируемых техногенных образований серно-кислотного производства и отходов сельского хозяйства, охрана окружающей среды.

Технический результат достигается применением удобрительно-мелиорирующего средства, в состав которого входят вермикомпост (биогумус) и дополнительно фильтрационный отход сернокислотного производства при следующем соотношении компонентов, мас.%: вермикомпост - 30-45 и фильтрационный отход - 55-70.

В научно-технической и патентной литературе не известны технические решения, аналогично заявляемому, следовательно, данное техническое решение соответствует критерию новизна.

Проведенные исследования уровня техники не выявили известность предлагаемого удобрительномелиорирующего средства на основе сероперлитсодержащего фильтрационного отхода сернокислотного производства и вермикомпоста, что доказывает соответствие заявляемого технического решения критерию изобретательский уровень.

Данное удобрительно-мелиорирующее средство обладает высоким структурообразующим, влагоудерживающим, питательным и биологически активным свойствами за счет усиления синергетического взаимовлияния всех компонентов при их совместном присутствии.

Исходным сырьем для получения данного удобрительно-мелиорирующего средства являются вермикомпост (или биогумус), который выпускается в твердой товарной форме в промышленном масштабе, и доступный фильтрационный отход серно-кислотного производства, т.е. предложение соответствует критерию промышленная применимость.

Средство в твердом виде сохраняет свои физико-химические, биологические свойства при широком диапазоне температур, оно не горюче и не требует специальных условий транспортировки и хранения.

Вермикомпост представляет собой сухую органическую, рыхло-сыпучую, мелко гранулированную массу почти черного цвета с размером гранул 1-3 мм. Вермикомпост содержит антибиотики, витамины, ферменты и большое количество гумусовых веществ (до 37% на сухой вес), поэтому обладает высокими агрохимическими и ростостимулирующими свойствами, повышает количество питательных веществ (азота, фосфора, калия) и микроэлементов в почве, улучшает ее структуру, защищает растительность от сорняков и вредителей в течение всего вегетационного периода, обеспечивает стабильный высокий экологически чистый урожай с отличными вкусовыми качествами. Данное удобрение длительного срока действия (3-5 лет), быстро восстанавливает плодородие почв и пригодно для любых видов почв. Кроме того, вермикомпост обладает исключительными физико-химическими свойствами: водопрочность структуры (95-97%) и полная влагоемкость (200-250%). Это позволяет рассматривать его не только как удобрение, а также как прекрасный мелиорант и почвоулучшитель. Вермикомпост получают известным способом вермикомпостирования при температуре 15-25°С с помощью красного калифорнийского червя ЕЕеша (особа в количестве 250 тыс.шт. на 1 м³, используя в качестве субстрата сельскохозяйственные (навоз и растительные отходы), бытовые (пищевые) отходы и донные осадки очистки сточных вод и др.

Средний состав вермикомпоста представлен в табл. 1.

- 2 026899

Таблица 1

Химический состав вермикомпоста (биогумуса)

№	Наименование показателей состава	Содержание, %
1	Сухой остаток	50-65
2	Гумусовые вещества	25-37
3	Влажность	35-40
4	рН	6,5-7,1
5	Азот общий	1,0-3,0
6	Фосфор общий (Р₂О₅)	1,3-2,8
7	Калий общий (К₂О)	1,2-2,4
8	Кальций	4,0-6,0
9	Магний	0,5-2,3
10	Железо	0,5-2,5
11	Марганец	60-80 мг/кг
12	Тяжелые металлы	ниже ПДК для почв
13	Патогенная микрофлора	отсутствует
14	Яйца гельминтов	отсутствует

Фильтрационный отход является малотоксичным, без запаха, состоит из следующих экологически безвредных компонентов - серы и перлита, гипса, гашеной извести, не вызывающие опасность для здоровья биоты, включая человека.

Перлит высокопористый минерал природного происхождения. Он широко используется как мелиорант и субстрат в сельскохозяйственной практике для улучшения физико-химических свойств почв, т.е. позволяет создать в почве аэрационные свойства, повышает емкость катионного обмена, в его присутствии земля не слеживается, не образуется корка на ее поверхности, она остается рыхлой, также обладает большой влагоемкостью, впитывая из почвы лишнюю воду, затем отдает постепенно. Он обладает химической инертностью, не подвергается воздействию микроорганизмов, насекомых и грызунов, наоборот как инсектицид вызывает гибель вредителей. Перлит разновидность класса естественных силикатных пород, абсолютно безопасен для человека, не вызывает аллергических реакций и раздражения кожи. В своем составе перлит содержит оксид кремния (74,0-75,1%), оксид алюминия (7,8-8,3%), гипс и известь (в пересчете на оксид кальция 3,7-4,0%), оксид железа (0,7%). Гипс и известь являются известными мелиорантами.

Сера регулирует окислительно-восстановительные процессы в почвах, используется как мелиорант и как удобрение, является необходимым растениям микроэлементом, входит в состав белков, ферментов, аминокислот, повышает урожайность растений. Сера, внесенная в почву, под влиянием серобактерий окисляется до серной кислоты. Содержание элементарной серы в совокупности с его соединениями (тиосульфат, сульфат, полисульфид) в фильтрационном осадке составляет 10-20%.

Вермикомпост и фильтрационный отход вносят в состоянии их исходной технологической влажности.

Возможность получения и применения заявляемого удобрения подтверждена полевыми опытами.

Компонент удобрительно-мелиорирующего средства - фильтрационный отход серно-кислотного производства и вермикомпост перемешиваются в соотношении (55-70):(30-45) по массе. Рациональным является равномерное распределение с помощью прицепных кузовных разбрасывателей комплексного удобрительно-мелиорирующего средства по поверхности поля. После разбрасывания проводится немедленная заделка данного средства в почву культиватором. Обычно удобрительно-мелиорирующее средство запахивают на 18-25 см, нормы его внесения рассчитываются под планируемый урожай культуры и корректируются в зависимости от плодородия почвы. Оптимальная доза данного средства в сероземной почве при выращивании картофеля 20-40 т/га, в черноземной почве - 15-30 т/га. Прирост урожая картофеля при использовании удобрительно-мелиорирующего средства в среднем составляет 45-50% и 5055% соответственно. Улучшаются и качественные показатели урожайной продукции, усиливается синтез ценных питательных веществ: сахара, крахмала, аскорбиновой кислоты. Продукция получается экологически чистая в отношении содержания нитратов, хлорных соединений и других вредных веществ.

В табл. 2 представлен состав предлагаемого удобрительно-мелиорирующего средства.

- 3 026899

Таблица 2

Оптимальное и граничное содержания компонентов в удобрительно-мелиорирующем средстве, мас.%

Содержание компонентов в образцах	Компоненты
Фильтрационный отход	Вермикомпост
Минимум (образец 1)	55,0	45,0
Оптимум (образец 2)	62,5	37,5
Максимум (образец 3)	70,0	30,0

Полевые испытания проведены на экспериментальном участке ботанического сада МКТУ им. Х.А. Ясави. Полученные результаты представлены в табл. 3.

Таблица 3

Урожай и семенные качества картофеля сорта Шортандинский, выращенной в сероземной почве

Варианты опыта	Уро- жай- ность карто- феля, т/га	Прибавка урожая	Фракционный состав урожая, т/га
т /га	%	товар- ный	семен- ной	не товар- ный
Контроль (без удобрений)	20,9			12,6	6,8	1,5
Вермикомпост, 4 т/га	26,5	5,6	26,8	14,5	10,8	1,2
Вермикомпост, 8 т /га	32,0	11,1	53,1	16,5	14,7	0,8
Фильтрационный отход (ФО), 15 т /га	27,6	6,7	32,0	15,7	10,8	1,1
Навоз, 20 т /га	30,1	9,2	44,0	14,4	14,3	1,4
Смесь ФО и верми- компоста, 20 т /га	38,5	17,6	84,2	26,8	П,4	0,3
Прототип	35,2	14,3	68,4	17,2	17,1	0,9

ФОРМУЛА ИЗОБРЕТЕНИЯ

Claims

ФОРМУЛА ИЗОБРЕТЕНИЯ

Удобрительно-мелиорирующее средство, включающее вермикомпост (биогумус), отличающееся тем, что с целью повышения плодородия деградированных, малопродуктивных почв и урожайности сельскохозяйственных культур оно дополнительно содержит фильтрационный отход серно-кислотного производства, состоящий из перлита с весовым количеством 74,0-75,1% оксида кремния, 7,8-8,3% оксида алюминия, 3,7-4,0% смеси гипса с известью в пересчете на оксид кальция, 0,7% оксида железа и 10-20% элементарной серы в совокупности с тиосульфатом, сульфатом, полисульфидом при следующем соотношении компонентов, мас.%: вермикомпост - 30-45; фильтрационный отход - 55-70.