EA028406B1 - Удобрение, содержащее в качестве действующего вещества высокодисперсную серу - Google Patents

Abstract

Изобретение относится к сельскому хозяйству и может быть использовано при производстве серосодержащих удобрений, которые применяют для некорневой подкормки пшеницы с целью повышения урожайности и качества зерна пшеницы. Предложено удобрение, содержащее в качестве действующего вещества высокодисперсную серу с размерами частиц 40-120 нм в форме смеси полисульфидов кальция и калия и вспомогательных компонентов, при этом удобрение содержит компоненты при следующем соотношении, мас.%: полисульфиды кальция - 5,0-17,5; полисульфиды калия - 5,0-17,5; поверхностно-активные вещества - 0,05-0,1; водорастворимые полимеры - 0,1-1; вода - остальное.

Description

Изобретение относится к сельскому хозяйству и может быть использовано при производстве серосодержащих удобрений, которые применяют для некорневой подкормки пшеницы с целью повышения урожайности и качества зерна пшеницы.

Одной из основных проблем для зернового хозяйства в настоящее время является проблема повышения содержания белка в зерне пшеницы, так как именно количество белка в зерне пшеницы напрямую определяет его пищевую ценность и стоимость. Содержание белка в пшенице зависит от такого показателя, как клейковина, который определяется как сортом пшеницы, так и условиями выращивания. Основным агротехническим способом увеличения содержания клейковины и повышения урожая являются корневые и некорневые подкормки различными химическими препаратами (удобрения и регуляторы роста) [Лебедева Л.А., Едемская Н.Л. Научные принципы системы удобрения с основами экологической агрохимии. - М.: Изд-во Моск. ун-та, 2005. - С. 42, 222.; Дрогалин П.В., Тарасенко Н.Д., Вертий С.А., Малюга Н.Г. Агротехнические приемы повышения качества зерна озимой пшеницы в Краснодарском крае // Повышение качества зерна пшеницы / Науч. тр. ВАСХНИЛ. - М.: Колос, 1972. - С. 236-243; Малюга И.Г. Озимая сильная пшеница на Кубани. - Краснодар, 1992. - 240 с; Созинов А.А., Козлов В.Г. / Повышение качества зерна озимых пшениц. - М.: Колос, 1970. - 135 с].

С точки зрения физиологии питания растений некорневая подкормка обосновывается тем, что однократным внесением удобрений в почву осенью или весной нельзя обеспечить растение всеми необходимыми ему питательными веществами в соотношениях, нужных ему в различные периоды вегетации. Подкормка в сочетании с основным удобрением дает возможность добиться такого урожая, какой нельзя получить при одновременном внесении в почву всех удобрений, даже в большой дозе, т.к. основана на способности растений усваивать питательные вещества поверхностью зеленых листьев и стеблей [Якушкина Н.И., Бахтенко Е.Ю. Физиология растений: учебник / - М.: Гуманитар, изд. центр ВЛАДОС, 2005. - 463 с]. Причем установлена особая роль некорневых, в основном азотных подкормок пшеницы. Многолетними исследованиями показано [Жемела Г.П. Эффективность азотных удобрений при разных способах и сроках применения под озимую пшеницу // Селекция и сортовая агротехника озимой пшеницы. - М.: Колос, 1979. - С. 286-293; Державин Л.М., Седова Е.В., Позднякова Н.С. Действие минеральных удобрений на урожай и белковость озимой пшеницы в Среднерусской черноземно-лесостепной провинции // Агрохимия. - 1977. - № 7. - С. 40-47], что как бы ни была высока доза основного азотного удобрения, она не может обеспечить хорошее качество зерна в такой же степени, как поздние некорневые подкормки. Известно [Панников В.Д. Эффективность применения удобрений в Нечерноземной зоне / - М.: Россельхозиздат, 1983. - 270 с], что поздние внекорневые азотные подкормки яровой пшеницы повышают содержание белка и клейковины в зерне в среднем на 1-2 и на 3-6% соответственно.

В то же время исследования [Павлов А.Н. Накопление белка в зерне пшеницы и кукурузы. - М.: Наука, 1967. - 340 с; Маслова И. Я. Условия возникновения относительного дефицита серы и особенности его влияния на продуктивность яровой пшеницы // Агрохимия. - 1980. - №.4. - С. 82-88] показали, что некорневые подкормки зерновых мочевиной служат причиной накопления в зерне заметного количества небелкового азота, который может достигать 30% от общего содержания элемента в зерне. Вероятно, это происходит при низкой концентрации серы в белках вегетативных органов, когда в зерно перемещаются в основном аминокислоты, не содержащие серы. Таким образом, недостатком прямого использования поздних внекорневых азотных подкормок для повышения содержания клейковины являются накопления в зерне нитратов - заметного количества небелкового азота.

Кроме прямого использования поздних внекорневых азотных подкормок для повышения содержания клейковины используются различные биологически активные вещества. Известно, например [Злотников А.К., Деров А.И., Бегунов И.И., Злотников К.М. Альбит на озимой пшенице // Земледелие. 2005. - № 3. - С.31-32], что использование препарата Альбит в Ставропольском крае повышает содержание клейковины на 1,4% (предпосевная обработка) и на 2,1% (обработка посевов). А в опытах [Злотников А.К., Гинс В.К., Пухова Л.Ф., Кирсанова Е.В. Регуляторы роста растений на природной основе с использованием последних достижений Российской науки // Защита и карантин растений. - 2005. № 11. - С. 27-28] на озимой пшенице (2001-2003 г.) протравливание семян препаратом Альбит увеличивало содержание клейковины в урожае в среднем на 0,8%, а опрыскивание посевов в фазе кущения начала трубкования - на 3,8%. Причем установлено, что предпосевная обработка семян оказывает большее влияние на урожайность, чем на качество урожая, а для повышения содержания клейковины более эффективны вегетативные обработки.

Таким образом, применение биологически активных препаратов для проведения внекорневой подкормки дает возможность заметно увеличить содержание клейковины в зерне пшеницы. Но во всех вышеперечисленных способах увеличения содержания клейковины не учитывается, что при возделывании пшеницы и других культур, содержащих белок, сдерживающим фактором, снижающим синтез белка, может быть дефицит серы, которая является вторым после азота протеиногеном. В связи с этим очевидна необходимость дополнить азотные подкормки серой, чтобы получить полноценное, сбалансированное по содержанию белками зерно. Для обеспечения растений пшеницы серой используются различные способы.

- 1 028406

Наиболее близким к предлагаемому является удобрение, содержащее в качестве действующего вещества серу в форме полисульфида кальция и вспомогательные компоненты [патент РФ № 2411712, кл. А01С 21/00, Ο05Ώ 9/00. Массалимов И.А., Гайфулин Р.Р., Мустафин А.Г. Удобрение и способ обработки пшеницы этим удобрением. Опубл. 20.02.2011], при этом удобрение содержит в качестве действующего вещества высокодисперсную серу с размерами частиц 40-120 нм в форме полисульфидов кальция и низкомолекулярные полиспирты и водорастворимые полимеры в качестве вспомогательных компонентов при следующем соотношении компонентов, мас.%:

полисульфиды кальция 10,0-22,0 низкомолекулярные полиспирты 0,05-0,1 водорастворимые полимеры 0,1-1 вода остальное

Посевы пшеницы наряду с основными минеральными удобрениями (калий, фосфор и азот) обрабатывают некорневой подкормкой на поздней стадии вегетации (в фазе налива) предложенным удобрением. Для получения высокодисперсной серы на первой стадии процесса получения удобрения использован метод перевода элементной серы в полисульфидную форму с использованием реакции серы с гидроокисью кальция в водной среде при 100°С в реакторе, снабженном обратным холодильником. Непосредственную обработку пшеницы осуществляют удобрением, разбавленным до 1-5% концентрации, одновременно в сочетании с карбамидом, взятым в качестве азотной подкормки. Известный состав и способ обработки пшеницы полисульфидными растворами обеспечивает максимальное усвоение серы в момент накопления белка в зерне и повышение клейковины пшеницы.

Недостатком близкого аналога является то, что известный состав характеризуется недостаточно высоким содержанием сульфидной серы из-за низкой растворимости полисульфида кальция (при повышении концентрации полисульфида кальция имеет место образование осадка). Для известного состава также характерна недостаточная эффективность обработки, связанная низкой смачиваемости и неравмерного распределения препарата по поверхности растений. Кроме того, полисульфид кальция не устойчив при длительном хранении, так как он начинает разрушаться и в растворе постепенно образуется элементная сера, которая выпадает в осадок. Следует также отметить наличие запаха сероводорода, который отчетливо чувствуется при открытии емкости с полисульфидом кальция. Поэтому раствор полисульфида кальция хранят под тонким слоем масла или керосина, чтобы предотвратить разрушение полисульфида кальция при хранении.

Задачей настоящего изобретения является повышение содержания сульфидной серы в препарате, обеспечение агрегативной стабильности препарата и повышение эффективности обработки пшеницы.

Поставленная задача достигается тем, что наряду с основными минеральными удобрениями (калий, фосфор и азот), которые вносят в почву, пшеницу обрабатывают некорневой подкормкой на поздней стадии вегетации (в фазе налива) удобрением, содержащим в качестве действующего вещества высокодисперсную серу с размерами частиц 40-120 нм в форме полисульфидов кальция и вспомогательные компоненты, при этом удобрение дополнительно содержит полисульфид калия и поверхностно-активные вещества в качестве вспомогательного компонента; удобрение содержит компоненты при следующем соотношении, мас.%:

полисульфиды кальция 5,0-17,5 полисульфиды калия 5,0-17,5 поверхностно - активные вещества 0,05-0,1 водорастворимые полимеры 0,1-1 вода остальное

Озимую и яровую пшеницу обрабатывают некорневой подкормкой удобрением разбавленным до 15%-ной концентрации одновременно в сочетании с азотной подкормкой в виде мочевины, обработку осуществляют в фазу молочной и/или восковой спелости зерна и/или на поздней стадии налива зерна.

Для получения высокодисперсной серы использована смесь полисульфидов кальция и калия. Для получения каждого из полисульфидов использован метод перевода элементной серы в полисульфидную форму с использованием реакции серы с соответствующими гидроокисями калия или кальция в водной среде при 100°С в реакторе, снабженном обратным холодильником. В результате синтеза были получены индивидуальные растворы полисульфида кальция с плотностью 1,25 г/см³ и полисульфида калия с плотностью 1,35 г/см³, далее из которых далее были приготовлено удобрение, введением в смесь полисульфидов кальция и калия вспомогательных компонентов, как ПАВ и водорастворимые полимеры. ПАВ уменьшает поверхностное натяжение рабочего раствора и способствует его равномерному распределению по поверхности растений. Водорастворимые полимеры также способствуют закреплению частиц серы на поверхности растений. В опытах использовались как индивидуальные препараты кальция или калия, а также их смесь в отношении 1:1. Непосредственно перед обработкой пшеницы препаративная форма разбавляется водой до 1-5%-ной концентрации, при этом молекулы полисульфидов разрушаются с образованием наночастиц серы.

- 2 028406

Внекорневая обработка проводилась на опытных участках Научно-исследовательского технологического института гербицидов и регуляторов роста растений Академии Наук Республики Башкортостан удобрением следующего состава, мас.%:

полисульфиды кальция 15 полисульфиды калия 15 поверхностно - активные вещества 0,05 водорастворимые полимеры 0,5 вода остальное.

Результаты испытаний серосодержащего удобрения на посевах озимой пшеницы (сорт Безенчукская 380) и яровой сорта Жница в сочетании с азотной подкормкой (карбамид)

фаза, во время которой проводилась обработка	препарат, которым проведена обработка иегодозал/га	полученная при обработке без подкормки карбамидом, массовая доля клейковины, %	полученная при обработке с подкормкой карбамидом, массовая доля клейковины, %
1	2	3	4
Яровая «Жница», 2014 г.
молочная спелость зерна	без серы (контроль)	23	25
Са84 20 л/га	28	30
К283 20 л/га	32	34
фаза налива зерна	без серы (контроль)	23	25
Са84 20 л/га	29	31
К233 20 л/га	33	36
Яровая «Жница», 2015 г.
молочная спелость зерна	без серы (контроль)	24	26
Са34 20 л/га	25	28
К283 20 л/га	28	30
Са84 (10 л/га) + К283 (10 л/га)	27	30
восковая спелость зерна	без серы (контроль)	24	27
Са34 20 л/га	27	28
К283 20 л/га	29	31
Са34 (10 л/га) + К233 (10 л/га)	28	30
Озимая «Безенчукская» 380, 2014 г.
молочная спелость зерна	Без серы (контроль)	34	36
Са84 20 л/га	36	38
К283 20 л/га	40	42
Са84 (10 л/га) + К233 (10 л/га)	38	40
восковая спелость зерна	Без серы (контроль)	34	35
Са34 20 л/га	35	37
К283 20 л/га	38	42
Са34 (10 л/га) + К283 (10 л/га)	37	40
Озимая «Безенчукская» 380, 2015 г.
восковая спелость зерна	без серы (контроль)	26	28
Са84 20 л/га	29	32
К283 20 л/га	32	34
Са34 (10 л/га) + К283 (10 л/га)	30	32
молочная спелость зерна	без серы (контроль)	26	28
Са34 20 л/га	27	31
К233 20 л/га	33	36
Са84 (10 л/га) + К283 (10 л/га)	31	32
фаза налива зерна	без серы (контроль)	26	28
Са84 20 л/га	28	30
К283 20 л/га	33	36
Са84 (10 л/га) + К233 (10 л/га)	30	33

Условия проведения испытаний: в качестве азотной подкормки применяли карбамид, доза карбамида 20 кг/га.

Схема проведения опытов была следующая. Были получены индивидуальные растворы полисульфидов кальция и калия, далее их смеси, на их основе были приготовлены составы удобрений путем добавления к ним вспомогательных компонентов. Рабочие растворы готовились непосредственно перед употреблением путем разбавления удобрения, содержащего смесь полисульфидов кальция и калия, вспомогательные компоненты до концентрации 1-5%. Обработка посевов проводилась рабочим раствором в количестве 200 л на один гектар, к этому количеству добавлялось 20 л индивидуальных полисульфидных растворов, а также их смеси. При разбавлении полисульфидных растворов образовывался гидрозоль серы со средним размером частиц 20 нм. Посевы озимой и яровой пшеницы обрабатывали в фазе налива, а также восковой и молочной спелости зерна, а также без добавок азота и с добавками азота в

- 3 028406 виде карбамида в количестве 20 кг/га. После уборки урожая пшеницы проводился анализ содержания сырой клейковины в зерне пшеницы.

Из данных, приведенных в таблице, видно, что во всех случаях добавки серы приводят к увеличению содержания сырой клейковины. Обработка пшеницы в фазе налива, восковой и молочной спелости зерна приводит к увеличению содержания сырой клейковины, этот факт указывает на возможность обработки в достаточно широкий интервал времени, и это позволяет, исходя из атмосферных условий, выбирать наиболее удобное время для эффективной обработки.

Обработка мочевиной в фазе налива, восковой и молочной спелости зерна приводит в среднем к увеличению содержания сырой клейковины 2-3%. Обработка только полисульфидом кальция приводит в среднем к увеличению содержания сырой клейковины от 1 до 5%. А обработка только полисульфидом калия приводит у к увеличению в среднем от 4 до 9%. А совместная обработка азотом и смесью полисульфидных растворов фактически приводит к сложению обоих факторов и значительно увеличивает содержания сырой клейковины до величин от 4 до 13%. Таким образом, наиболее эффективным способом увеличения содержания сырой клейковины в пшенице является обработка азотной подкормкой в виде карбамида в количестве 20 кг/га и полисульфидом калия в количестве по 20 л/га. Учитывая, что стоимость полисульфида калия в 1,5 дороже стоимости полисульфида кальция для снижения расходов на обработку рекомендована совместная обработка азотной подкормкой в виде мочевины в количестве 20 кг/га и смесью полисульфидов калия и кальция в массовом соотношении 1:1, каждого в количестве по 10 л/га.

Введение полисульфида калия в состав удобрения позволяет решить несколько задач. Во-первых, обеспечивается стабильность состава. При внесении в состав полисульфида калия не происходит разрушение смеси полисульфидов, даже при длительном хранении. И как следствие устраняется проблема запаха сероводорода. Этот факт свидетельствует о том, что введение полисульфида калия стабилизирует раствор полисульфида кальция и увеличивает срок хранения. Во-вторых, как видно из таблицы полисульфид калия является более эффективным средством повышения содержания клейковины. Во всех случаях применения полисульфида калия его действие более эффективно по сравнению с полисульфидом кальция при прочих равных условиях. Также введение в состав удобрения полисульфида калия обеспечивает повышение содержания в удобрении смеси полисульфидов до 35% и соответственно и сульфидной серы.

Для того чтобы выбрать оптимальный состав необходимо учитывать, что хотя применение полисульфида калия его действие более эффективно по сравнению с полисульфидом кальция при прочих равных условиях, стоимость состава полисульфида калия выше, чем полисульфида кальция, и потому оптимальным с точки зрения соотношения эффективности и стоимости обработки является состав удобрения, содержащего смесь полисульфидов кальция и калия в массовом соотношении, равным 1:1.

Пределы содержания компонентов в удобрении подобраны по следующим факторам. Понижение содержания полисульфидов калия и кальция ниже 5% приводит к получению разбавленного раствора и повышению его расхода при приготовлении рабочего раствора препарата. Повышение концентрации полисульфидов калия и кальция выше 17,5% приводит выпадению осадка и расслоению удобрения. Внесение в состав удобрения ПАВ в количестве 0,05-0,1% обеспечивает необходимую степень понижения показателя поверхностного натяжения рабочего раствора, достаточную смачиваемость препарата и его эффективное распределение на поверхности препарата.

Данные, приведенные в таблице, указывают на эффективность применения смеси полисульфидов кальция и калия для обработки пшеницы в любой из указанных периодов: налива зерна, молочной и восковой спелости зерна. И этот факт дает возможность выбирать наиболее подходящий период обработки исходя из погодных условий. Максимальный эффект наблюдается, когда обработка проводится в ясную погоду и если в течение нескольких часов (2-3 ч) после обработки (период высыхания препарата на растениях) нет осадков. И также желательно, чтобы после обработки препаратом в течение нескольких дней наблюдалась теплая погода с температурой воздуха выше 25°С. Именно в этих условиях растение пшеницы интенсивно перерабатывает серу в белок, что проявляется затем в существенном увеличении содержания сырой клейковины зерна.

Предложенное техническое решение позволяет повысить содержание сульфидной серы в удобрении на 7,5% для смеси полисульфидов кальция и калия в соотношении 1:1 по сравнению с аналогом, что обеспечивает рост эффективности обработки пшеницы и повышение содержания клейковины пшеницы, а также добиться агрегативной стабильности препарата.

Claims (1)

1. ФОРМУЛА ИЗОБРЕТЕНИЯ

   Удобрение, содержащее в качестве действующего вещества высокодисперсную серу с размерами частиц 40-120 нм в форме полисульфидов кальция и вспомогательные компоненты, отличающееся тем, что удобрение дополнительно содержит полисульфид калия и поверхностно-активные вещества в качестве вспомогательных компонентов, при этом удобрение содержит компоненты при следующем соотношении, мас.%: полисульфиды кальция - 5,0-17,5; полисульфиды калия - 5,0-17,5; поверхностно-активные вещества - 0,05-0,1; водорастворимые полимеры - 0,1-1; вода - остальное.