PL237759B1 - Sposób doglebowej aplikacji płynnych i półpłynnych nawozów organicznych i urządzenie do doglebowej aplikacji płynnych i półpłynnych nawozów organicznych - Google Patents

Description

Przedmiotem wynalazku jest sposób doglebowej aplikacji płynnych i półpłynnych nawozów organicznych i urządzenie do doglebowej aplikacji płynnych i półpłynnych nawozów organicznych.

Industrializacja w rolnictwie powoduje zmiany w systemach utrzymania zwierząt. W dużej mierze tradycyjne systemy utrzymania zwierząt gospodarskich na ściółce zastępowane są systemami bezściółowymi. Powoduje to, z jednej strony, ograniczenie nakładów siły roboczej oraz materiałowej (ściółka), jednak z drugiej strony wiąże się z produkcją płynnych nawozów organicznych tj.: gnojówki i gnojowicy. Gnojowica jest to płynna, przefermentowana mieszanina odchodów (kału i moczu) zwierząt gospodarskich i wody, ewentualnie z domieszką niewykorzystanych pasz, pochodząca z obór bezściółkowych, natomiast gnojówka jest to przefermentowany mocz zwierząt z domieszką wody technologicznej.

Stosowanie płynnych odchodów, będących ubocznym produktem fermowego chowu zwierząt, jako nawozów organicznych stanowi jedną z głównych i podstawowych form ich zagospodarowania. Są to dobre nawozy naturalne, jednak mają jednocześnie negatywny wpływ na środowisko. Według istniejących szacunków ich aplikacja na pola uprawne powoduje ponad 30% ogólnej emisji amoniaku do atmosfery (Misselbrook i in., 2000). Płynna forma tych nawozów powoduje, że zawarte w nich w dużych ilościach i bardzo ruchliwe w glebie azot i fosfor mogą przedostawać się do wód gruntowych lub spływać powierzchniowo do zbiorników wodnych, powodując negatywne następstwa np. eutrofizację wód. Z drugiej zaś strony, duża ruchliwość składników zawartych w płynnych nawozach naturalnych powoduje, że nie są one w pełni wykorzystane przez rośliny, zatem efektywność nawożenia jest niska. Wypłukane azotany (NO3·) są odpowiedzialne za kontaminację wód gruntowych (Sieling i in., 1998). Ryzyko skażenia wzrasta wraz z wielością stosowanych dawek płynnych nawozów (Nielsen i Jensen, 1990; Beckwith i in., 1998; Jensen i in., 2000).

Zgłoszenie patentowe WO0116055A1 dotyczy sposobu kontrolowanego nawożenia przy użyciu naturalnych nawozów. Wspomniany sposób charakteryzuje się tym, że płynne odchody zwierzęce lub odchody zwierzęce zawierające dużą ilość płynu miesza się z co najmniej jedną substancją hydrofilową, która może pęcznieć bezpośrednio przed lub podczas jej rozprowadzania, a uzyskany żel nakłada się na nawożoną powierzchnię. Wynalazek dotyczy również zastosowania substancji hydrofilowych zdolnych do pęcznienia jako środków wiążących dla płynnych odchodów zwierzęcych lub odchodów zwierzęcych zawierających dużą ilość cieczy, charakteryzujących się tym, że co najmniej 4% wag. % środka wiążącego jest dodawane do odchodów zwierzęcych.

W Europie wyróżnia się trzy typy sposobów aplikacji płynnych odchodów zwierzęcych z wykorzystaniem wozów asenizacyjnych, wyposażonych w pompy:

- rozlewanie powierzchniowe, w którym ciecz pod ciśnieniem wtłaczana jest do końcówek rozpylających lub specjalnego talerza, którego zadaniem jest zwiększenie szerokości roboczej rozlewanych nawozów; - rozlewanie pasowe, w którym ciecz, sprężona za pomocą pompy lub niesprężona, rozlewana jest do wleczonych po podłożu węży lub innych elementów roboczych pozwalających na pasowe rozlewanie nawozów;

- aplikacja doglebowa, w której ciecz wprowadzana jest za pomocą redlic, na różną głębokość pod powierzchnię gleby.

Badania prowadzone w Europie potwierdziły, że stosowanie aplikacji doglebowej zmniejszyło emisję amoniaku do atmosfery od 70 do 95%, a przez to wpłynęło również na ograniczenie uciążliwości odorowej na terenach rolniczych (Huijsmans i in., 1997; Lorenz i Steffens, 1997). Niestety, takie działania nie eliminują pozostałych szkodliwych dla środowiska efektów związanych z wypłukiwaniem do wód gruntowych azotu i fosforu, odpowiedzialnych m.in. za eutrofizację wód oraz kontaminację ujęć wody, powodując jednocześnie zubożenie wartości nawozowej gnojówki i gnojowicy.

Rozwiązane wyżej zdefiniowanych problemów było celem wynalazku.

Sposób doglebowej aplikacji płynnych i półpłynnych nawozów organicznych według wynalazku charakteryzuje się tym, że do nawozu płynnego na etapie aplikacji do gleby dodaje się środek żelujący, którym jest poliakrylan sodu w formie sypkiej w ilości 90-100% wag., z ewentualnym dodatkiem naturalnego lub mineralnego sorbentu, korzystnie bentonitu, pektyny lub skrobi w ilości 0-10% wag., przy czym stosuje się 3-15 kg środka żelującego na 1 m³ płynnego nawozu, w zależności od zawartości w nim suchej masy, natomiast nawozem organicznym jest gnojówka lub gnojowica.

Urządzenie do aplikacji płynnych i półpłynnych nawozów organicznych przeznaczone do współpracy z wozem asenizacyjnym wyposażonym w aplikator doglebowy z co najmniej jedną redliczką

PL 237 759 B1 i z co najmniej jednym przewodem doprowadzającym nawóz do gleby zaopatrzonym w końcówkę rozlewającą, według wynalazku charakteryzuje się tym, że przewód doprowadzający nawóz do gleby jest połączony z przewodem doprowadzającym sypki środek żelujący z osadzonego na kanale pneumatycznym zbiornika w postaci odwróconego stożka ściętego, z otworem zasypowym na dole, poniżej którego znajduje się zespół dozujący środek żelujący, a pod nim denko do gromadzenia warstwy środka żelującego. Kanał pneumatyczny jest wyposażony z jednej strony w wentylator wymuszający strumień powietrza, poniżej zbiornika jest wyposażony w eżektor, a z drugiej strony jest połączony z głowicą rozdzielającą z co najmniej jednym króćcem wylotowym połączonym z przewodem doprowadzającym środek żelujący do przewodu doprowadzającego nawóz do gleby, przy czym środkiem żelującym jest poliakrylan sodu w formie sypkiej w ilości 90-100% wag., z ewentualnym dodatkiem naturalnego lub mineralnego sorbentu, a jako sorbent stosuje się bentonit, pektyny lub skrobię, natomiast nawozem organicznym jest gnojówka lub gnojowica.

Korzystnie zbiornik na środek żelujący jest wyposażony w mieszadło obrotowe.

Korzystnie otwór zasypowy zbiornika jest wyposażony w zasuwkę.

Korzystnie zespół dozujący proszek środka żelującego stanowi wałek roweczkowy osadzony na obrotowym wale napędowym.

Korzystnie ostatni odcinek kanału pneumatycznego przed głowicą rozdzielającą stanowi falista rura.

Korzystnie urządzenie może być wyposażone w sprężarkę i dodatkowy przewód pneumatyczny. Rozwiązanie według wynalazku jest precyzyjnym aplikatorem doglebowym, który jest montowany na wozie asenizacyjnym do płynnych i półpłynnych nawozów organicznych. Aplikator montowany na wozie asenizacyjnym wprowadza nawóz zmieszany z biodegradowalnym środkiem do zmiany fazy płynnej nawozu w fazę stałą bezpośrednio do gleby, co zmniejsza straty cennych składników poka rmowych, takich jak azot i fosfor oraz jednocześnie jest pierwszym elementem ograniczającym wystąpienie uciążliwych odorów. Aplikator doglebowy wyposażony jest w system dozujący, którego rolą jest precyzyjne dozowanie opracowanego środka do nawozu płynnego, w zależności od zawartości suchej masy w stosowanym nawozie płynnym. Wersja urządzenia ze sprężarką i dodatkowym przewodem pneumatycznym umożliwia zwiększenie intensywności wtłaczania proszku do przewodu z nawozem. Zastosowane dodatkowe rozwiązanie pozwala na zwiększenie jednorodności żelu i zwiększenie wydajności roboczej maszyny aplikującej doglebowo nawóz organiczny.

Rolą opracowanego środka jest zmiana fazy ciekłej nawozu, która sprzyja ruchliwości zawartych w niej składników pokarmowych w fazę stałą, z której włośniki roślin mogą bez przeszkód czerpać niezbędne dla nich składniki nawozowe. Dzięki temu ograniczony jest negatywny wpływ tych nawozów na środowisko (wypłukiwanie), absorbowana jest znaczna część odorów oraz zwiększana zostaje efektywność nawożenia (wykorzystania makroelementów N i P) dla roślin urwanych. Substancja zmieniająca fazę płynną w stałą (żelową), to sypka forma soli sodowej polimeru kwasu akrylowego ewentualnie zmieszana z sorbentem. Pod wpływem zawartej w płynnym nawozie wody odłączają się jony sodu i powstają jony karboksylowe. Następnie jony sodu łączą się z wodą, co powoduje jej wchłanianie. Ze względu na dużą masę cząsteczkową polimeru powstaje zestalona forma żelu. Powstały żel więzi zawarte w nawozie organicznym wodę i makroelementy, które pozostają unieruchomione, natomiast zarówno woda, jak i zawarte w niej jony makroelementów są dostępne dla włośników korzeni rozwijających się roślin.

Rozwiązanie według wynalazku zostało przedstawione w przykładzie wykonania na rysunku, n a którym: Fig. 1 przedstawia schematycznie widok urządzenia według wynalazku w wersji podstawowej, a Fig. 2 przedstawia schematycznie widok urządzenia według wynalazku w wersji ze sprężarką.

Urządzenie do aplikacji płynnych i półpłynnych nawozów organicznych w przykładzie wykonania składa się ze zbiornika 2 wykonanego w postaci odwróconego stożka ściętego, posiadającego wewnątrz obrotowe mieszadło 4, napędzane silnikiem hydraulicznym 3. Ruch obrotowy mieszadła 4 zapobiega zawieszaniu się proszku wewnątrz zbiornika 2. Od dołu zbiornik 2 zamykany jest zasuwką otworu zasypowego 17. Poniżej otworu zasypowego zbiornika 2 znajduje się zespół dozujący proszek. Elementem dozującym jest wałek roweczkowy dozownika 14 osadzony na obracającym się wale napędowym. Pod wałkiem roweczkowym dozownika 14 znajduje się denko 15, które umożliwia utworzenie warstewki wysypywanego proszku, z jednoczesnym wygarnięciem w postaci strugi do eżektora 16, a stąd do kanału pneumatycznego 13. Ilość dozowanego proszku można zmieniać przez zmianę liczby obrotów wałka roweczkowego dozownika 14. Wałek roweczkowy 14 i denko 15 są osłonięte ściankami z boku i są przymocowane do dolnej części zbiornika. Zbiornik 2 z zespołem dozownika osadzony jest

PL 237 759 B1 na kanale pneumatycznym 13. Dalszy ruch proszku jest wymuszony strumieniem powietrza wytwarzanym przez wentylator 1. Przejście kanału pneumatycznego z położenia poziomego w pionowe powoduje powstanie siły odśrodkowej i skupienie proszku na łuku ścianki, dlatego przed głowicą rozdzielającą 5 zastosowano falistą rurę 6. Powoduje ona powstanie turbulentnego przepływu i wymusza przepływ proszku całym przekrojem poprzecznym kanału pneumatycznego. Zapewnia to uzyskanie wysokiej równomierności dozowania proszku do poszczególnych króćców wylotowych 18 z głowicy rozdzielającej 5. Dalszy ruch proszku odbywa się pneumatycznymi przewodami doprowadzającymi proszek 7 do przewodów doprowadzających gnojowicę 8. Płynna gnojowica jest mieszana z proszkiem i w postaci żelu jest układana końcówką rozlewającą 10 w rowku wykonanym w glebie przez redliczkę 11 zamontowaną na zębie sprężystym 12. Zawór zwrotny 9 zabezpiecza przewody pneumatyczne przed zalaniem gnojowicą.

Urządzenie może być wyposażone w sprężarkę 19 i dodatkowy przewód pneumatyczny 20, który umożliwia zwiększenie intensywności wtłaczania proszku do przewodu z gnojowicą 8.

Urządzenie przedstawione w przykładzie wykonania zostało zastosowane do aplikacji gnojowicy ze znanego wozu asenizacyjnego, przy czym środek żelujący stanowił proszek poliakrylanu sodu w ilości 95% wag., z dodatkiem bentonitu 5% wag. Środek żelujący zastosowano w ilości 8 kg środka na 1 m³ nawozu.

Bibliografia:

1. Beckwith, C.P., Cooper, J., Smith, K.A., Shepherd, M.A., 1998. Nitrate leaching loss following application of organic manures to sandy soils in arable cropping. I. Effects of application time, manure type, overwinter crop cover and nitrification inhibition. Soil Use Manage.14, 123-130.

2. Huijsmans J F M; Hoi J M G; Bussink D W (1997). Reduction of ammonia emission by new slurry application techniques on grassland. In: Gaseous Nitrogen Emissions from Grasslands (Jarvis S C; Pain B F, eds), pp. 281-285. CAB International, Wallingford.

3. Jensen, L.S., Pedersen, I.S., Hansen, T.B., Nielsen, N.E., 2000. Turnover and fate of 15Nlabelled cattle slurry ammonium-N applied in the autumn to winter wheat. Eur. J. Agron. 12, 23-35.

4. Lorenz F; Steffens G (1997). Effect of application techniques on ammonia losses and herbage yield following slurry application to grassland. In: Gaseous Nitrogen Emissions from Grasslands (Jarvis S C; Pain B F, eds), pp. 287-292. CAB International, Wallingford.

5. Misselbrook T H; VanderWeerden T J; Pain B F; Jarvis S C; Chambers B J; Smith K A; Phillips V R; Demmers T G M (2000). Ammonia emission factors for UK agriculture. Atmospheric Environment, 34, 871-880.

6. Nielsen, N.E., Jensen, H.E., 1990. Nitrate leaching from loamy soils as affected by crop rotation and nitrogen fertilizer application. Fert. Res. 26, 197-207.

7. Sieling, K., Schroder, H., Finck, M., Hanus, H., 1998. Yield, N uptake, and apparent N-use efficiency of winter wheat and winter barley grown in different cropping systems. J. Agr. Sci. 131, 375-387.

Claims (7)

1. Sposób doglebowej aplikacji płynnych i półpłynnych nawozów organicznych, znamienny tym, że do nawozu na etapie aplikacji do gleby dodaje się środek żelujący, którym jest poliakrylan sodu w formie sypkiej w ilości 90-100% wag., z ewentualnym dodatkiem naturalnego lub mineralnego sorbentu, przy czym stosuje się 3-15 kg środka żelującego na 1 m³ nawozu, a jako sorbent stosuje się bentonit, pektyny lub skrobię, natomiast nawozem organicznym jest gnojówka lub gnojowica.

2. Urządzenie do aplikacji płynnych i półpłynnych nawozów organicznych przeznaczone do współpracy z wozem asenizacyjnym wyposażonym w aplikator doglebowy z co najmniej jedną redliczką i z co najmniej jednym przewodem doprowadzającym nawóz do gleby zaopatrzonym w końcówkę rozlewającą, znamienne tym, że przewód (8) doprowadzający nawóz do gleby jest połączony z przewodem (7) doprowadzającym sypki środek żelujący z osadzonego na kanale pneumatycznym (13) zbiornika (2) w postaci odwróconego stożka ściętego z otworem

PL 237 759 Β1 zasypowym na dole, poniżej którego znajduje się zespół dozujący środek żelujący, a pod nim denko (15) do gromadzenia warstwy środka żelującego, przy czym kanał pneumatyczny (13) jest wyposażony z jednej strony w wentylator (1), poniżej zbiornika (2) jest wyposażony w eżektor (16), a z drugiej strony jest połączony z głowicą rozdzielającą (5) z co najmniej jednym króćcem wylotowym (18) połączonym z przewodem (7) doprowadzającym środek żelujący do przewodu (8) doprowadzającego nawóz do gleby, przy czym środkiem żelującym jest poliakrylan sodu w formie sypkiej w ilości 90-100% wag., z ewentualnym dodatkiem naturalnego lub mineralnego sorbentu, a jako sorbent stosuje się bentonit, pektyny lub skrobię, natomiast nawozem organicznym jest gnojówka lub gnojowica.

3. Urządzenie według zastrz. 2, znamienne tym, że zbiornik (2) jest wyposażony w mieszadło obrotowe (4).

4. Urządzenie według zastrz. 2, znamienne tym, że otwór zasypowy zbiornika (2) jest wyposażony w zasuwkę (17).

5. Urządzenie według zastrz. 2, znamienne tym, że zespół dozujący proszek środka żelującego stanowi wałek roweczkowy (14) osadzony na obrotowym wale napędowym.

6. Urządzenie według zastrz. 5, znamienne tym, że ostatni odcinek kanału pneumatycznego (13) przed głowicą rozdzielającą (5) stanowi falista rura (6).

7. Urządzenie według zastrz. 2, znamienne tym, że jest wyposażone w sprężarkę (19) i dodatkowy przewód pneumatyczny (20).