RU2662772C1 - Nutritive substrate for growing plants - Google Patents
Nutritive substrate for growing plants Download PDFInfo
- Publication number
- RU2662772C1 RU2662772C1 RU2017139914A RU2017139914A RU2662772C1 RU 2662772 C1 RU2662772 C1 RU 2662772C1 RU 2017139914 A RU2017139914 A RU 2017139914A RU 2017139914 A RU2017139914 A RU 2017139914A RU 2662772 C1 RU2662772 C1 RU 2662772C1
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- substrate
- nutrient
- clinoptilolite
- mixture
- natural
- Prior art date
Links
- 239000000758 substrate Substances 0.000 title claims abstract description 49
- 230000000050 nutritive effect Effects 0.000 title 1
- 235000015097 nutrients Nutrition 0.000 claims abstract description 33
- 239000000203 mixture Substances 0.000 claims abstract description 28
- JYIBXUUINYLWLR-UHFFFAOYSA-N aluminum;calcium;potassium;silicon;sodium;trihydrate Chemical compound O.O.O.[Na].[Al].[Si].[K].[Ca] JYIBXUUINYLWLR-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims abstract description 25
- 229910001603 clinoptilolite Inorganic materials 0.000 claims abstract description 25
- 150000002500 ions Chemical class 0.000 claims abstract description 18
- ZLMJMSJWJFRBEC-UHFFFAOYSA-N Potassium Chemical compound [K] ZLMJMSJWJFRBEC-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims abstract description 10
- 239000011591 potassium Substances 0.000 claims abstract description 10
- 229910052700 potassium Inorganic materials 0.000 claims abstract description 10
- 150000003839 salts Chemical class 0.000 claims abstract description 10
- 239000011575 calcium Substances 0.000 claims abstract description 8
- 239000011777 magnesium Substances 0.000 claims abstract description 8
- QGZKDVFQNNGYKY-UHFFFAOYSA-O Ammonium Chemical compound [NH4+] QGZKDVFQNNGYKY-UHFFFAOYSA-O 0.000 claims abstract description 6
- NBIIXXVUZAFLBC-UHFFFAOYSA-N Phosphoric acid Chemical compound OP(O)(O)=O NBIIXXVUZAFLBC-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims abstract description 6
- QAOWNCQODCNURD-UHFFFAOYSA-N Sulfuric acid Chemical compound OS(O)(=O)=O QAOWNCQODCNURD-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims abstract description 6
- 229910052739 hydrogen Inorganic materials 0.000 claims abstract description 5
- 239000001257 hydrogen Substances 0.000 claims abstract description 5
- OYPRJOBELJOOCE-UHFFFAOYSA-N Calcium Chemical compound [Ca] OYPRJOBELJOOCE-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims abstract description 4
- FYYHWMGAXLPEAU-UHFFFAOYSA-N Magnesium Chemical compound [Mg] FYYHWMGAXLPEAU-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims abstract description 4
- 229910052791 calcium Inorganic materials 0.000 claims abstract description 4
- 229910052749 magnesium Inorganic materials 0.000 claims abstract description 4
- 239000007864 aqueous solution Substances 0.000 claims abstract description 3
- 125000004435 hydrogen atom Chemical class [H]* 0.000 claims abstract description 3
- 239000002245 particle Substances 0.000 claims description 3
- 239000010459 dolomite Substances 0.000 claims description 2
- 229910000514 dolomite Inorganic materials 0.000 claims description 2
- 239000002367 phosphate rock Substances 0.000 claims description 2
- OJMIONKXNSYLSR-UHFFFAOYSA-N phosphorous acid Chemical compound OP(O)O OJMIONKXNSYLSR-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims 1
- 239000000243 solution Substances 0.000 abstract description 14
- 229920006395 saturated elastomer Polymers 0.000 abstract description 7
- XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N water Substances O XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N 0.000 abstract description 5
- 230000035622 drinking Effects 0.000 abstract description 2
- 230000008635 plant growth Effects 0.000 abstract description 2
- 239000000126 substance Substances 0.000 abstract description 2
- 230000000694 effects Effects 0.000 abstract 1
- 239000003337 fertilizer Substances 0.000 abstract 1
- 230000007774 longterm Effects 0.000 abstract 1
- 241000196324 Embryophyta Species 0.000 description 24
- 239000002689 soil Substances 0.000 description 15
- 238000000034 method Methods 0.000 description 11
- 238000012360 testing method Methods 0.000 description 8
- 150000001450 anions Chemical class 0.000 description 7
- IJGRMHOSHXDMSA-UHFFFAOYSA-N Atomic nitrogen Chemical compound N#N IJGRMHOSHXDMSA-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 6
- 150000001768 cations Chemical class 0.000 description 6
- 229910052500 inorganic mineral Inorganic materials 0.000 description 6
- 238000004519 manufacturing process Methods 0.000 description 6
- 239000011707 mineral Substances 0.000 description 6
- 235000010755 mineral Nutrition 0.000 description 6
- 241000209082 Lolium Species 0.000 description 4
- 240000004296 Lolium perenne Species 0.000 description 4
- VYPSYNLAJGMNEJ-UHFFFAOYSA-N Silicium dioxide Chemical compound O=[Si]=O VYPSYNLAJGMNEJ-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 4
- 238000012272 crop production Methods 0.000 description 4
- 230000012010 growth Effects 0.000 description 4
- 239000002028 Biomass Substances 0.000 description 3
- 238000002474 experimental method Methods 0.000 description 3
- 150000002823 nitrates Chemical class 0.000 description 3
- 229910052757 nitrogen Inorganic materials 0.000 description 3
- UFHFLCQGNIYNRP-UHFFFAOYSA-N Hydrogen Chemical compound [H][H] UFHFLCQGNIYNRP-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 240000008415 Lactuca sativa Species 0.000 description 2
- OAICVXFJPJFONN-UHFFFAOYSA-N Phosphorus Chemical compound [P] OAICVXFJPJFONN-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 239000003957 anion exchange resin Substances 0.000 description 2
- 239000003729 cation exchange resin Substances 0.000 description 2
- 125000002091 cationic group Chemical group 0.000 description 2
- 239000002131 composite material Substances 0.000 description 2
- 238000005516 engineering process Methods 0.000 description 2
- 230000007613 environmental effect Effects 0.000 description 2
- 239000000017 hydrogel Substances 0.000 description 2
- -1 hydrogen ions Chemical class 0.000 description 2
- 238000005342 ion exchange Methods 0.000 description 2
- 239000003456 ion exchange resin Substances 0.000 description 2
- 229920003303 ion-exchange polymer Polymers 0.000 description 2
- 239000011574 phosphorus Substances 0.000 description 2
- 229910052698 phosphorus Inorganic materials 0.000 description 2
- 235000012045 salad Nutrition 0.000 description 2
- 239000004576 sand Substances 0.000 description 2
- 238000009738 saturating Methods 0.000 description 2
- NWUYHJFMYQTDRP-UHFFFAOYSA-N 1,2-bis(ethenyl)benzene;1-ethenyl-2-ethylbenzene;styrene Chemical compound C=CC1=CC=CC=C1.CCC1=CC=CC=C1C=C.C=CC1=CC=CC=C1C=C NWUYHJFMYQTDRP-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 241000195493 Cryptophyta Species 0.000 description 1
- 241000219122 Cucurbita Species 0.000 description 1
- 241000208822 Lactuca Species 0.000 description 1
- 235000003228 Lactuca sativa Nutrition 0.000 description 1
- JLVVSXFLKOJNIY-UHFFFAOYSA-N Magnesium ion Chemical compound [Mg+2] JLVVSXFLKOJNIY-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 229910017958 MgNH Inorganic materials 0.000 description 1
- 229910002651 NO3 Inorganic materials 0.000 description 1
- NHNBFGGVMKEFGY-UHFFFAOYSA-N Nitrate Chemical compound [O-][N+]([O-])=O NHNBFGGVMKEFGY-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 229910019142 PO4 Inorganic materials 0.000 description 1
- NBIIXXVUZAFLBC-UHFFFAOYSA-L Phosphate ion(2-) Chemical compound OP([O-])([O-])=O NBIIXXVUZAFLBC-UHFFFAOYSA-L 0.000 description 1
- 239000004698 Polyethylene Substances 0.000 description 1
- QAOWNCQODCNURD-UHFFFAOYSA-L Sulfate Chemical compound [O-]S([O-])(=O)=O QAOWNCQODCNURD-UHFFFAOYSA-L 0.000 description 1
- NINIDFKCEFEMDL-UHFFFAOYSA-N Sulfur Chemical compound [S] NINIDFKCEFEMDL-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 230000002378 acidificating effect Effects 0.000 description 1
- 230000006978 adaptation Effects 0.000 description 1
- 239000000654 additive Substances 0.000 description 1
- 238000004458 analytical method Methods 0.000 description 1
- 125000000129 anionic group Chemical group 0.000 description 1
- 230000001580 bacterial effect Effects 0.000 description 1
- 230000000035 biogenic effect Effects 0.000 description 1
- 238000005341 cation exchange Methods 0.000 description 1
- 210000000170 cell membrane Anatomy 0.000 description 1
- 235000013339 cereals Nutrition 0.000 description 1
- 231100000481 chemical toxicant Toxicity 0.000 description 1
- 238000013461 design Methods 0.000 description 1
- 238000001035 drying Methods 0.000 description 1
- 239000003792 electrolyte Substances 0.000 description 1
- 230000035558 fertility Effects 0.000 description 1
- 239000000945 filler Substances 0.000 description 1
- 239000012467 final product Substances 0.000 description 1
- 238000005286 illumination Methods 0.000 description 1
- 239000012535 impurity Substances 0.000 description 1
- 238000000338 in vitro Methods 0.000 description 1
- 229920000831 ionic polymer Polymers 0.000 description 1
- 230000002262 irrigation Effects 0.000 description 1
- 238000003973 irrigation Methods 0.000 description 1
- 229910001425 magnesium ion Inorganic materials 0.000 description 1
- GVALZJMUIHGIMD-UHFFFAOYSA-H magnesium phosphate Chemical class [Mg+2].[Mg+2].[Mg+2].[O-]P([O-])([O-])=O.[O-]P([O-])([O-])=O GVALZJMUIHGIMD-UHFFFAOYSA-H 0.000 description 1
- 239000004137 magnesium phosphate Substances 0.000 description 1
- 235000010994 magnesium phosphates Nutrition 0.000 description 1
- 229910052751 metal Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000002184 metal Substances 0.000 description 1
- 244000005706 microflora Species 0.000 description 1
- 235000016709 nutrition Nutrition 0.000 description 1
- 230000001717 pathogenic effect Effects 0.000 description 1
- 239000003415 peat Substances 0.000 description 1
- 235000021317 phosphate Nutrition 0.000 description 1
- 150000003013 phosphoric acid derivatives Chemical class 0.000 description 1
- 239000004033 plastic Substances 0.000 description 1
- 229920003023 plastic Polymers 0.000 description 1
- 229920000573 polyethylene Polymers 0.000 description 1
- 229920000642 polymer Polymers 0.000 description 1
- FQLQNUZHYYPPBT-UHFFFAOYSA-N potassium;azane Chemical compound N.[K+] FQLQNUZHYYPPBT-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 238000012545 processing Methods 0.000 description 1
- 239000000047 product Substances 0.000 description 1
- 230000002035 prolonged effect Effects 0.000 description 1
- 238000012797 qualification Methods 0.000 description 1
- 238000004064 recycling Methods 0.000 description 1
- 239000000377 silicon dioxide Substances 0.000 description 1
- 235000010413 sodium alginate Nutrition 0.000 description 1
- 239000000661 sodium alginate Substances 0.000 description 1
- 229940005550 sodium alginate Drugs 0.000 description 1
- 230000003068 static effect Effects 0.000 description 1
- 239000011593 sulfur Substances 0.000 description 1
- 229910052717 sulfur Inorganic materials 0.000 description 1
- 229920001059 synthetic polymer Polymers 0.000 description 1
- 239000008399 tap water Substances 0.000 description 1
- 235000020679 tap water Nutrition 0.000 description 1
- 231100000331 toxic Toxicity 0.000 description 1
- 230000002588 toxic effect Effects 0.000 description 1
- 239000003440 toxic substance Substances 0.000 description 1
- 235000013619 trace mineral Nutrition 0.000 description 1
- 239000011573 trace mineral Substances 0.000 description 1
- 239000010457 zeolite Substances 0.000 description 1
Classifications
-
- A—HUMAN NECESSITIES
- A01—AGRICULTURE; FORESTRY; ANIMAL HUSBANDRY; HUNTING; TRAPPING; FISHING
- A01G—HORTICULTURE; CULTIVATION OF VEGETABLES, FLOWERS, RICE, FRUIT, VINES, HOPS OR SEAWEED; FORESTRY; WATERING
- A01G31/00—Soilless cultivation, e.g. hydroponics
Landscapes
- Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
- Environmental Sciences (AREA)
- Agricultural Chemicals And Associated Chemicals (AREA)
- Hydroponics (AREA)
Abstract
Description
Изобретение относится к сельскому хозяйству, в частности к питательным субстратам для растениеводства закрытого и открытого грунта, которые содержат полный набор питательных элементов для роста растений в высокой концентрации и предназначены для длительного использования без дополнительного внесения удобрений при поливе слабоминерализованной водой на уровне питьевых норм. Может быть использовано в бытовом, сельскохозяйственном, высокотехнологичном и специализированном растениеводстве, в том числе: в качестве субстрата для замкнутых экологических систем (автономные оранжереи, фито- и ландшафтный дизайн, комнатное растениеводство и т.д.), для улучшения плодородия и корректировки ионного состава обедненных почв, восстановления почвенного комплекса деградированных и истощенных грунтов, придания питательных свойств пескам, адаптации клонируемых растений после выращивания в условиях in vitro.The invention relates to agriculture, in particular to nutrient substrates for crop production of indoor and outdoor soil, which contain a complete set of nutrients for plant growth in high concentration and are intended for prolonged use without additional fertilizing when irrigating with low-mineralized water at the level of drinking norms. It can be used in domestic, agricultural, high-tech and specialized crop production, including: as a substrate for closed ecological systems (autonomous greenhouses, phyto-and landscape design, indoor crop production, etc.), to improve fertility and adjust the ion composition depleted soils, restoration of the soil complex of degraded and depleted soils, nourishing the sands, adaptation of cloned plants after cultivation in vitro.
Известен способ получения ионообменных субстратов для выращивания растений [SU 211935], в котором полученная питательная среда состоит из смеси синтетических катионообменных и анионообменных смол, насыщенных катионами и анионами биогенных элементов из питательных растворов различного состава до состояния равновесия. Способ получения ионитных субстратов по этому методу универсален и позволяет использовать для этих целей синтетические иониты любых типов. Недостатком этого способа являются: использование больших объемов пропускаемого питательного раствора (как минимум 1000 л раствора на 1 кг субстрата) и длительностью процесса; невозможность использования данной среды для корректировки ионного состава почв в природных условиях, что обусловлено санитарно-гигиеническими ограничениями и запретами на внесение в почву синтетических полимеров; затруднительность утилизации использованного субстрата; дороговизна, обусловленная в том числе высокой стоимостью исходных ионитов.A known method of producing ion-exchange substrates for growing plants [SU 211935], in which the obtained nutrient medium consists of a mixture of synthetic cation-exchange and anion-exchange resins saturated with cations and anions of nutrients from nutrient solutions of various compositions to equilibrium. The method of producing ionite substrates by this method is universal and allows the use of any type of synthetic ion exchangers for these purposes. The disadvantage of this method are: the use of large volumes of skipped nutrient solution (at least 1000 l of solution per 1 kg of substrate) and the duration of the process; the impossibility of using this medium to adjust the ionic composition of soils in natural conditions, due to sanitary and hygienic restrictions and prohibitions on the introduction of synthetic polymers into the soil; difficulty recycling the used substrate; high cost, including due to the high cost of the initial ion exchangers.
Известен более технологичный способ получения ионитных субстратов такого типа, реализованный путем последовательного насыщения смеси катионита и анионита в статических условиях солями биогенных элементов [«Ионитные почвы» - B.C. Солдатов, Н.Г. Перышкина, Р.П. Хорошко - Изд. «Наука и Техника», Минск 1978, 271 стр. - Стр. 157-172]. Это позволяет сократить объем насыщающих растворов и время процесса получения субстратов, однако остальные, перечисленные выше, недостатки остаются.A more technologically advanced method for producing ionite substrates of this type is known, implemented by sequentially saturating a mixture of cation exchange resin and anion exchange resin under static conditions with salts of nutrients [“Ionite Soils” - B.C. Soldatov N.G. Peryshkina, R.P. Good - Ed. “Science and Technology”, Minsk 1978, 271 pp. - Page 157-172]. This allows to reduce the volume of saturating solutions and the time of the process of obtaining substrates, however, the remaining disadvantages listed above remain.
Известна питательная среда для выращивания растений [SU 1395217], получаемая путем смешения синтетических катионита и анионита, насыщенных катионами и анионами биогенных элементов, и природного минерала из группы цеолитов - клиноптилолита, в калиевой или калиево-аммонийной ионной форме. В этом случае снижается стоимость получаемого субстрата за счет введения в его состав недорогого компонента - клиноптилолита. Однако недостатки, связанные с экологичностью и утилизируемостью, по-прежнему остаются.Known nutrient medium for growing plants [SU 1395217], obtained by mixing synthetic cation exchangers and anion exchangers saturated with cations and anions of nutrients and a natural mineral from the group of zeolites - clinoptilolite, in potassium or potassium-ammonium ionic form. In this case, the cost of the resulting substrate is reduced due to the introduction of an inexpensive component, clinoptilolite, into its composition. However, the disadvantages associated with environmental friendliness and recyclability still remain.
Известен способ получения искусственной почвы на основе клиноптилолита [RU 2115301]. Искусственная почва, получаемая по этому способу, состоит только из химически модифицированного клиноптилолита. Она представляет собой смесь катионных форм клиноптилолита с композиционным материалом на основе клиноптилолита, содержащем в своем составе фосфаты магния, и выполняющем роль анионообменника. Недостатком рассматриваемого способа является высокая трудоемкость, обязательное термостатирование (обусловлено необходимостью введения ионов магния в клиноптилолит при повышенных температурах (не менее 50°С), с последующей обработкой раствором гидрофосфата металла при температуре не более 35°С), а также длительной финальной обработкой полученной смеси слабоконцентрированными питательными гидропонными растворами.A known method of producing artificial soil based on clinoptilolite [RU 2115301]. Artificial soil obtained by this method consists only of chemically modified clinoptilolite. It is a mixture of cationic forms of clinoptilolite with a clinoptilolite-based composite material containing magnesium phosphates and acting as an anion exchanger. The disadvantage of this method is the high complexity, thermostating required (due to the need to introduce magnesium ions in clinoptilolite at elevated temperatures (at least 50 ° C), followed by treatment with a metal hydrogen phosphate solution at a temperature of not more than 35 ° C), as well as a long final processing of the resulting mixture weakly concentrated hydroponic nutrient solutions.
Известна искусственная почва и способ ее получения [US 2015/0128671 А1], в которой предлагается использовать синтетические и природные иониты в качестве компонентов-наполнителей, представляющих собой композиты, в которых частицы ионитов, насыщенные биогенными ионами, распределяются в объеме гидрогеля - альгината натрия. Основными недостатками данных сред является низкая обменная емкость описанных искусственных почв (не более 0.2 м-экв/г в сумме по катионам и анионам), сложность процесса получения и опасность бактериального роста патогенной микрофлоры на органическом гидрогеле.Known artificial soil and its production method [US 2015/0128671 A1], in which it is proposed to use synthetic and natural ion exchangers as filler components, which are composites in which particles of ion exchangers saturated with biogenic ions are distributed in the volume of a hydrogel - sodium alginate. The main disadvantages of these media are the low exchange capacity of the described artificial soils (not more than 0.2 mEq / g in total for cations and anions), the complexity of the production process, and the danger of bacterial growth of pathogenic microflora on an organic hydrogel.
Наиболее близким по технической сущности и достигаемому техническому результату является ионитный субстрат «Биона-311» (прототип) [ТУ РБ 100185198.063-2002 «Субстраты ионитные «Биона»»], производящийся на опытном производственном участке Института физико-органической химии Национальной академии наук Беларуси и ООО «ИМТ-Фильтр». Данный субстрат является смесью сильнокислотного катионита КУ-2 и среднеосновного анионита ЭДЭ-10П, содержащих в своем составе весь перечень катионных и анионных макро- и микроэлементов, а также калиевой ионной формы клиноптилолита. Количественный состав конечного продукта: равноэквивалентная смесь синтетических ионитов, насыщенных биоионами - 80 масс. %; калиевая моноформа клиноптилолита - 20 масс. %. Недостатками являются низкая технологичность процесса при получении (обусловлена большим количеством технологических стадий, выполнение которых требует высокой точности и повышенной требовательности к квалификации персонала), а так же, как и в большинстве предыдущих случаев, высокая стоимость, низкая экологичность готового продукта и утилизируемость после использования.The closest in technical essence and the technical result achieved is the Bion-311 ionite substrate (prototype) [TU RB 100185198.063-2002 "Biona" ionite substrates ”], produced at the pilot production site of the Institute of Physical Organic Chemistry of the National Academy of Sciences of Belarus and IMT-Filter LLC. This substrate is a mixture of strongly acidic cation exchanger KU-2 and medium basic anion exchanger EDE-10P, which contain the entire list of cationic and anionic macro- and microelements, as well as potassium ionic form of clinoptilolite. The quantitative composition of the final product: an equally equivalent mixture of synthetic ion exchangers saturated with bioions - 80 mass. %; potassium monoform of clinoptilolite - 20 mass. % The disadvantages are the low processability of the process upon receipt (due to the large number of technological stages, the implementation of which requires high accuracy and increased demands on staff qualifications), as well as in most previous cases, the high cost, low environmental friendliness of the finished product and recyclability after use.
Задача изобретения - создание недорогого, относительно простого в производстве, высокопродуктивного и экологичного питательного субстрата для ионитопоники на основе природных ионитов, насыщенных комплексом биологических ионов, при равновесии с водой образующих питательный раствор.The objective of the invention is the creation of an inexpensive, relatively easy to manufacture, highly productive and environmentally friendly nutrient substrate for ionitoponics based on natural ion exchangers saturated with a complex of biological ions, forming a nutrient solution in equilibrium with water.
Поставленная задача решается тем, что предложен питательный субстрат для выращивания растений, состоящий из смеси калиевой, аммониевой и водородной форм природного клиноптилолита и малорастворимых солей кальция, магния и фосфорной и/или серной кислоты с размером частиц 0.1÷10 мм и растворимостью, обеспечивающей суммарную концентрацию ионов в контактирующем с субстратом водном растворе 0.1÷50 м-экв/дм3, и отличающийся тем, что в нем отсутствуют полимерные ионообменные смолы и азот в форме нитратов.The problem is solved by the fact that the proposed nutrient substrate for growing plants, consisting of a mixture of potassium, ammonium and hydrogen forms of natural clinoptilolite and sparingly soluble salts of calcium, magnesium and phosphoric and / or sulfuric acid with a particle size of 0.1 ÷ 10 mm and solubility, providing a total concentration ions in contact with the substrate aqueous solution of 0.1 ÷ 50 mEq / dm 3 , and characterized in that it lacks polymer ion-exchange resins and nitrogen in the form of nitrates.
При этом заявляемый питательный субстрат содержит следующие компоненты (в пересчете на безводные, масс. %):Moreover, the claimed nutrient substrate contains the following components (in terms of anhydrous, wt.%):
Максимальный и минимальный проценты калиевой, аммонийной и водородной ионных форм клиноптилолита в виде моноионных (смесь отдельных K+, NH4 + и Н+ ионных форм) или полиионных форм (смесь смешанных K+-Н+, NH4 +-H+, K+-NH4 +, K+-NH4 +-H+ ионных форм) обусловлены соотношением K/N и рН субстратного раствора в питательной среде, соответствующей: физиологическим потребностям растений; оптимальной массе полезной части или декоративным свойствам растений; химическому составу, обусловливающему пищевую ценность с/х растений и принятой в практике растениеводства [«Агрохимия» - В.В. Кидин, С.П. Торшин - М.: Проспект, 2016. - 608 с].The maximum and minimum percentages of potassium, ammonium and hydrogen ionic forms of clinoptilolite in the form of monoionic (a mixture of individual K + , NH 4 + and H + ionic forms) or polyionic forms (a mixture of mixed K + -Н + , NH 4 + -H + , K + -NH 4 + , K + -NH 4 + -H + ionic forms) are determined by the ratio of K / N and the pH of the substrate solution in a nutrient medium corresponding to: physiological needs of plants; the optimal mass of the useful part or decorative properties of plants; chemical composition that determines the nutritional value of agricultural plants and accepted in the practice of crop production ["Agrochemistry" - V.V. Kidin, S.P. Torshin - M .: Prospect, 2016. - 608 s].
В заявляемом питательном субстрате источником калия и азота для растений и регулятором кислотности ризосферы является клиноптилолит, содержащий в ионообменно-сорбированном состоянии ионы калия, аммония и водорода. Необходимые пропорции получают путем механического смешивания моноионных форм клиноптилолита (содержащих только ионы калия, аммония и водорода) или путем введения всех этих ионов в клиноптилолит при его обработке раствором, содержащим все указанные катионы, в пропорциях, соответствующих потребностям растений.In the claimed nutrient substrate, the source of potassium and nitrogen for plants and the acidity regulator of the rhizosphere is clinoptilolite, which contains ions of potassium, ammonium and hydrogen in an ion-exchanged sorbed state. The necessary proportions are obtained by mechanical mixing of monoionic forms of clinoptilolite (containing only potassium, ammonium and hydrogen ions) or by introducing all these ions into clinoptilolite when it is treated with a solution containing all of these cations in proportions that correspond to the needs of plants.
Клиноптилолит в чистом виде не поглощает анионов, поэтому в него не может быть введен азот в виде нитрата, сера в виде сульфата и фосфор в виде фосфатов. В настоящей заявке эти ионы вводят в субстрат в виде малорастворимых солей или природных минералов, растворимость которых не превышает таких значений, при которых суммарная концентрация электролитов в субстратном растворе не превысит значений неприемлемых для роста растений, т.е. используемых в гидропонных растворах и существенно более низких, чем та, которая вызывает повреждение клеточных мембран корней растений. Доза введения минералов в питательный субстрат достаточно велика, чтобы субстратный раствор был насыщен по отношению к каждой из этих солей, что обеспечивает постоянство концентраций введенных ионов независимо от количества введенных солей. Этим гарантируется невозможность передозировки данных ионов в растворе при превышении их необходимого количества в субстрате. В этих условиях максимальный и минимальный проценты солей и минералов в питательной среде определяют отношениями их (мольных) эквивалентных концентраций, необходимых (предельных) для каждого конкретного вида растений, но лежащих в следующих пределах: K/Са=1/(0.16÷3.0); K/Mg=1/(0.11÷1.47); K/N=1/(0.59÷3.03); K/Р=1/(0.04÷2.01); K/S=1/(0.08÷2.50) [«Ионитные почвы» - B.C. Солдатов, Н.Г. Перышкина, Р.П. Хорошко - Изд. «Наука и Техника», Минск 1978, 271 стр. , Стр. 96.].Clinoptilolite in its pure form does not absorb anions, therefore, nitrogen cannot be introduced into it in the form of nitrate, sulfur in the form of sulfate and phosphorus in the form of phosphates. In this application, these ions are introduced into the substrate in the form of sparingly soluble salts or natural minerals, the solubility of which does not exceed those values at which the total concentration of electrolytes in the substrate solution does not exceed the values of plants unacceptable for growth, i.e. used in hydroponic solutions and significantly lower than that which causes damage to cell membranes of plant roots. The dose of introducing minerals into the nutrient substrate is large enough so that the substrate solution is saturated with respect to each of these salts, which ensures a constant concentration of introduced ions, regardless of the amount of introduced salts. This ensures the impossibility of overdosing these ions in solution when exceeding the required amount in the substrate. Under these conditions, the maximum and minimum percentages of salts and minerals in the nutrient medium are determined by the ratios of their (molar) equivalent concentrations, necessary (limiting) for each particular plant species, but lying in the following limits: K / Ca = 1 / (0.16 ÷ 3.0); K / Mg = 1 / (0.11 ÷ 1.47); K / N = 1 / (0.59 ÷ 3.03); K / P = 1 / (0.04 ÷ 2.01); K / S = 1 / (0.08 ÷ 2.50) [“Ionite Soils” - B.C. Soldatov N.G. Peryshkina, R.P. Good - Ed. “Science and Technology”, Minsk 1978, 271 pp., Pp. 96.].
Микроэлементы вводят в субстрат в виде смеси сухих солей в количествах и пропорциях, принятых в агрохимии [«Агрохимия» - Б.А. Ягодин, Ю.П. Жуков, В.И. Кобзаренко (под ред. Б.А. Ягодина) - М.: Колос, 2002-584 с.].Trace elements are introduced into the substrate in the form of a mixture of dry salts in quantities and proportions accepted in agrochemistry [“Agrochemistry” - B.A. Yagodin, Yu.P. Zhukov, V.I. Kobzarenko (edited by B. A. Yagodin) - M .: Kolos, 2002-584 p.].
Достижение технического результата характеризуется получением урожая тест-растений (выражаемой в количестве выращенной на субстрате биомассы), сопоставленной с прототипом.Achieving the technical result is characterized by obtaining a test plant crop (expressed in the amount of biomass grown on the substrate), compared with the prototype.
Составы питательных субстратов (масс. %), испытанных в биологических экспериментах:The composition of the nutrient substrates (wt.%) Tested in biological experiments:
Результаты биологических экспериментов представлены примерами. Примеры иллюстрируют, но не ограничивают заявляемое изобретение.The results of biological experiments are presented by examples. The examples illustrate but do not limit the claimed invention.
Условия испытаний:Test conditions:
- Экспериментальная культура: В основном в качестве тест-растения использовался Райграс пастбищный (Lolium perenne L.), семейства Злаки. В некоторых случаях использованы кабачок-цуккини Находка F1 (Cucurbita реро var. giromontina) и салат Фриллис (Frillis) (субстраты №№21÷23).- Experimental culture: The pasture ryegrass (Lolium perenne L.), a family of Cereals, was mainly used as a test plant. In some cases, zucchini-zucchini Nakhodka F1 (Cucurbita rero var. Giromontina) and Salad Frillis (substrates No. 21 ÷ 23) were used.
- Питательная среда для растений: смесь испытуемого субстрата 2 масс. % и кварцевого песка 98 масс. % (отмыт 2М HCI от кислоторастворимых примесей). Сверху питательная среда мульчировалась черной полиэтиленовой крошкой для подавления роста одноклеточных водорослей. В случае отличия - состав питательной среды указан непосредственно в примере.- Nutrient medium for plants: a mixture of the test substrate 2 mass. % and silica sand 98 wt. % (washed 2M HCI from acid-soluble impurities). The nutrient medium was mulched from above with black polyethylene chips to suppress the growth of unicellular algae. In case of difference, the composition of the nutrient medium is indicated directly in the example.
- Вегетационные сосуды: черные пластиковые вазоны высотой 8 см и почвенной площадью 49 см2. Объем питательной среды 290 см3, масса питательной среды 330 г.- Vegetation vessels: black plastic flowerpots with a height of 8 cm and a soil area of 49 cm 2 . The volume of the nutrient medium 290 cm 3 the mass of the nutrient medium 330 g
- Освещенность в вегетостате: 10000 Люкс, лампы - светильник светодиодный ДСП08-6×24-001 УХЛ4.2. Фотопериод: 18 часов свет.- Illumination in a vegetostat: 10000 Lux, lamps - LED lamp DSP08-6 × 24-001 UHL4.2. Photoperiod: 18 hours light.
- Температура воздуха: днем 21÷23°С, ночью 16÷18°С.- Air temperature: during the day 21 ÷ 23 ° С, at night 16 ÷ 18 ° С.
- Полив: водопроводная вода подачей воды в поддон, состав:- Irrigation: tap water by supplying water to the pan, composition:
В процессе роста измеряли высоту растений, в конце вегетационного периода (через 30 суток), растения срезали на высоте 4 см от уровня субстрата. Определяли сырую и сухую биомассы растений (сушка при 60°С до постоянного веса). После первого среза растения оставляли расти еще на 30 суток, затем снова срезали и определяли их сырую и сухую биомассы.In the process of growth, the height of the plants was measured, at the end of the growing season (after 30 days), the plants were cut at a height of 4 cm from the substrate level. Wet and dry plant biomass was determined (drying at 60 ° C to constant weight). After the first cut, the plants were allowed to grow for another 30 days, then they were cut again and their wet and dry biomass was determined.
В качестве контроля использовали прототип ионитный субстрат «Биона-311» в смеси с таким же песком или торфогрунтом и с таким же процентом, как в эксперименте.As a control, a prototype Bion-311 ion-exchange substrate was used in a mixture with the same sand or peat and with the same percentage as in the experiment.
Пример 1. Субстраты с постоянным содержанием клиноптилолита в NH4 + и K+ формах - 97 масс. % и MgHPO4 - 3.3 масс. % (тест-растение - Райграс).Example 1. Substrates with a constant content of clinoptilolite in NH 4 + and K + forms - 97 mass. % and MgHPO 4 - 3.3 mass. % (test plant - Ryegrass).
Пример 2. Субстраты с постоянным суммарным массовым соотношением клиноптилолита в K+и NH4 + формах (0.3:0.7) и различным содержанием добавленного MgHPO4 (тест-растение - Райграс).Example 2. Substrates with a constant total mass ratio of clinoptilolite in K + and NH 4 + forms (0.3: 0.7) and different contents of added MgHPO 4 (test plant - Raigras).
Пример 3. Субстраты с постоянным суммарным массовым соотношением клиноптилолита в K+ и NH4 + формах (0.3:0.7) и различным содержанием добавленного Mg3(PO4)2 и Са3(PO4)2 (тест-растение - Райграс).Example 3. Substrates with a constant total mass ratio of clinoptilolite in K + and NH 4 + forms (0.3: 0.7) and different contents of added Mg 3 (PO 4 ) 2 and Ca 3 (PO 4 ) 2 (test plant - Raigrass).
Пример 4. Субстраты с постоянным суммарным массовым соотношением клиноптилолита в K+ и NH4 + формах (0.3:0.7) и различным содержанием добавленного CaSO4 и MgNH4PO4 (тест-растение - Райграс).Example 4. Substrates with a constant total mass ratio of clinoptilolite in K + and NH 4 + forms (0.3: 0.7) and different contents of added CaSO 4 and MgNH 4 PO 4 (test plant - Ryegrass).
Пример 5. Субстраты с постоянным суммарным массовым соотношением клиноптилолита в K+ и NH4 + формах (0.3:0.7) и природными минералами кальция, магния и фосфора (растения: Lolium Perenne L. (Райграс луговой), кабачок-цуккини «Находка» и салат «Фрилис») с результатами анализа накопленных нитратов в листьях салата.Example 5. Substrates with a constant total mass ratio of clinoptilolite in K + and NH 4 + forms (0.3: 0.7) and natural minerals of calcium, magnesium and phosphorus (plants: Lolium Perenne L. (ryegrass meadow), zucchini-zucchini "Find" and salad "Freezes") with the results of the analysis of accumulated nitrates in lettuce.
Данные питательные среды могут иметь различный состав, при этом полученный питательный субстрат с высокой эффективностью может быть использован в качестве субстратов для ионитопоники, корректирующих добавок к почвам, грунтам и пескам различного происхождения.These nutrient media can have a different composition, and the resulting nutrient substrate with high efficiency can be used as substrates for iontoponics, corrective additives to soils, soils and sands of various origins.
Существенными преимуществами заявляемого изобретения являются:The significant advantages of the claimed invention are:
- возможность регулирования ионного состава и кислотности питательной среды путем изменения соотношения ионных форм клиноптилолита в субстрате;- the ability to control the ionic composition and acidity of the nutrient medium by changing the ratio of the ionic forms of clinoptilolite in the substrate;
- за счет того, что предлагаемый субстрат состоит только из природных минералов и/или их синтетических аналогов, автоматически снимается проблема санитарно-гигиенических ограничений при его использовании и утилизации после применения, так как допускается его внесение в открытый грунт (за счет отсутствия ионообменных смол в составе). При этом технологические стадии производства не требуют применения высоких температур, токсичных химикатов, что обусловливает отсутствие токсичных стоков и больших затрат времени;- due to the fact that the proposed substrate consists only of natural minerals and / or their synthetic analogues, the problem of sanitary and hygienic restrictions is automatically eliminated when it is used and disposed of after application, since it can be introduced into open ground (due to the absence of ion-exchange resins in composition). At the same time, the technological stages of production do not require the use of high temperatures, toxic chemicals, which leads to the absence of toxic effluents and time-consuming;
- возможность получения питательной среды, практически не содержащей в своем составе нитратов.- the possibility of obtaining a nutrient medium that practically does not contain nitrates.
Claims (6)
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| RU2017139914A RU2662772C1 (en) | 2017-11-16 | 2017-11-16 | Nutritive substrate for growing plants |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| RU2017139914A RU2662772C1 (en) | 2017-11-16 | 2017-11-16 | Nutritive substrate for growing plants |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| RU2662772C1 true RU2662772C1 (en) | 2018-07-30 |
Family
ID=63142371
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| RU2017139914A RU2662772C1 (en) | 2017-11-16 | 2017-11-16 | Nutritive substrate for growing plants |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| RU (1) | RU2662772C1 (en) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| RU2762136C1 (en) * | 2021-03-24 | 2021-12-16 | Общество с ограниченной ответственностью "ЦИОН Холдинг" | Nutrient substrate for growing plants |
Citations (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| RU2063123C1 (en) * | 1991-01-02 | 1996-07-10 | Казахский научно-исследовательский институт зернового хозяйства им.А.И.Бараева | Plant growing nutrient medium |
| US20150128671A1 (en) * | 2012-06-29 | 2015-05-14 | Toyo Tire & Rubber Co., Ltd. | Artificial soil and method of making the same |
| RU2618701C2 (en) * | 2015-06-17 | 2017-05-11 | Общество с ограниченной ответственностью "Ямальская аграрная наука" | Method for obtaining ion exchange mixture "rekultivin" |
-
2017
- 2017-11-16 RU RU2017139914A patent/RU2662772C1/en active
Patent Citations (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| RU2063123C1 (en) * | 1991-01-02 | 1996-07-10 | Казахский научно-исследовательский институт зернового хозяйства им.А.И.Бараева | Plant growing nutrient medium |
| US20150128671A1 (en) * | 2012-06-29 | 2015-05-14 | Toyo Tire & Rubber Co., Ltd. | Artificial soil and method of making the same |
| RU2618701C2 (en) * | 2015-06-17 | 2017-05-11 | Общество с ограниченной ответственностью "Ямальская аграрная наука" | Method for obtaining ion exchange mixture "rekultivin" |
Non-Patent Citations (1)
| Title |
|---|
| Общая информация Биона, [найдено 2018.04.03], Найдено в Интернет на: URL: http://ifoch.bas-net.by/researсh/biona/general.html, 18.06.2016. * |
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| RU2762136C1 (en) * | 2021-03-24 | 2021-12-16 | Общество с ограниченной ответственностью "ЦИОН Холдинг" | Nutrient substrate for growing plants |
| WO2022203544A3 (en) * | 2021-03-24 | 2023-02-16 | Общество с ограниченной ответственностью "ЦИОН Холдинг" | Nutrient substrate for plant cultivation |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| CN104478634B (en) | A kind of method that alkaline land modifying agent is prepared using nano-sized carbon silicon materials | |
| CN104261988A (en) | Special suspension liquid compound fertilizer for saline-alkali soil and preparation method of special suspension liquid compound fertilizer | |
| KR20010015686A (en) | Method for producing an anion-exchanging mineral and use of said mineral | |
| CN103214292A (en) | Plant cultivation medium and its preparation method | |
| CN103343011A (en) | Compounding method and application of soil conditioner | |
| CN105462596A (en) | Saline-alkali soil conditioner as well as preparation method and application thereof | |
| CN103214321A (en) | Method for adjusting and restoring seashore saline soil by brackish water | |
| CN104086313A (en) | Inorganic-organic nutritional soil improver and preparation method thereof | |
| CN103241861A (en) | Method for treating phosphorus- and/or fluorine-containing acid waste water and preparing granular magnesium ammonium phosphate | |
| CN109705872A (en) | A kind of soda alkali-affected soil conditioner and preparation method thereof | |
| CN111548219A (en) | Special desulfurization gypsum fertilizer for saline-alkali soil and preparation method thereof | |
| RU2662772C1 (en) | Nutritive substrate for growing plants | |
| Lykhovyd et al. | Agro-environmental evaluation of irrigation water from different sources, together with drainage and escape water of rice irrigation systems, according to its impact on Maize (Zea mays L.) | |
| CN111065711B (en) | Soil property improvement with lactobionate compounds | |
| CN116606657A (en) | Novel composite conditioner for soda saline-alkali soil and comprehensive improvement technology | |
| CN115010532B (en) | Nutrient solution containing organic components and preparation method thereof | |
| CN104804746A (en) | Modifier for degrading salinity alkalinity of potato saline-alkali soil | |
| RU2762136C1 (en) | Nutrient substrate for growing plants | |
| KR101376192B1 (en) | Bed soil for horticultural purpose using the illite and method of manufacturing the same | |
| CN112708424A (en) | Soil conditioner and soil improvement method | |
| CN112759469A (en) | Special macroelement water-soluble fertilizer for clear liquid type vegetables and preparation method thereof | |
| Chomczynska et al. | The influence of ion‐exchange substrates on grass growth in sandy soils | |
| CN103772035A (en) | Granular nitrogen fertilizer taking ammonium bicarbonate as main nitrogen source and preparation method thereof | |
| CN101456778A (en) | Ca<2+> signal transduction type saline soil restoration material | |
| CN113024309B (en) | Low-cost green environment-friendly coastal heavy saline-alkali soil improver and application method thereof |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| PD4A | Correction of name of patent owner | ||
| PC41 | Official registration of the transfer of exclusive right |
Effective date: 20201029 |
|
| PD4A | Correction of name of patent owner | ||
| QB4A | Licence on use of patent |
Free format text: LICENCE FORMERLY AGREED ON 20201223 Effective date: 20201223 |
|
| QB4A | Licence on use of patent |
Free format text: LICENCE FORMERLY AGREED ON 20220204 Effective date: 20220204 |