RU2713692C1

RU2713692C1 - Method of preparing organosilicon fertilizer

Info

Publication number: RU2713692C1
Application number: RU2019115529A
Authority: RU
Inventors: Галина Юрьевна Рабинович; Юлия Дмитриевна Смирнова; Наталья Викторовна Фомичева
Priority date: 2019-05-21
Filing date: 2019-05-21
Publication date: 2020-02-06

Abstract

FIELD: agriculture.

SUBSTANCE: invention relates to agriculture, to agrochemistry, in particular to organomineral fertilizers containing silicon. Method of preparing the organosilicon fertilizer involves mixing a product of solid-phase fermentation during 5 days of a peat-manure mixture at a component ratio of 50×50 and sodium metasilicate pentahydrate Na₂SiO₃⋅5H₂O in ratio of components, wt., 9.3:1.0. Mixing is carried out in a blade mixer at rate of 80 rpm for 30 minutes, followed by holding mixture for 24 hours and stirring for 15 minutes at rate of 40 rpm.

EFFECT: obtaining fertilizer with tread properties, application of which ensures increase of crop capacity.

1 cl, 2 tbl, 5 dwg

Description

Изобретение относится к области сельского хозяйства, к агрохимии, в частности к органоминеральным удобрениям, содержащим кремний, применение которого в технологиях выращивания сельскохозяйственных растений позволяет предотвратить негативные факторы для растений, повышая их устойчивость к стрессовым условиям, результатом чего являются высокие урожаи сельскохозяйственных культур.The invention relates to the field of agriculture, to agrochemistry, in particular to organomineral fertilizers containing silicon, the use of which in technologies for growing agricultural plants prevents negative factors for plants, increasing their resistance to stress conditions, resulting in high crop yields.

В настоящее время можно выделить несколько типов кремниевых удобрений: синтетические, удобрения на основе растительных остатков, некоторые горные породы, отходы промышленности.Currently, there are several types of silicon fertilizers: synthetic, fertilizers based on plant residues, some rocks, industrial waste.

К синтетическим кремниевым удобрениям относятся получаемые при помощи химического синтеза силикаты натрия, калия, кальция, а также аморфный тонкодисперсный диоксид кремния (Матыченков, 2008).Synthetic silicon fertilizers include silicates of sodium, potassium, calcium, and amorphous finely divided silica obtained by chemical synthesis (Matychenkov, 2008).

При проведении научных экспериментов по выявлению механизмов влияния соединений кремния на систему почва-растение чаще всего используют именно данный тип кремниевых удобрений.When conducting scientific experiments to identify the mechanisms of the influence of silicon compounds on the soil-plant system, this type of silicon fertilizer is most often used.

Силикат натрия впервые начали применять в качестве кремниевого удобрения в 1856 году на Ротамстедской станции (Rothamsted, 1991). В дальнейшем при проведении исследований с кремниевыми удобрениями часто использовали аморфный тонкодисперсный диоксид кремния («аэросил», «белая сажа») (Барсукова, Рочев, 1979; Бахнов, 1979; Матыченков, 1990).Sodium silicate was first used as a silicon fertilizer in 1856 at the Rotamsted station (Rothamsted, 1991). Subsequently, when conducting studies with silicon fertilizers, amorphous finely dispersed silicon dioxide (“aerosil”, “white soot”) was often used (Barsukova, Rochev, 1979; Bakhnov, 1979; Matychenkov, 1990).

Наиболее известными примерами кремниевых удобрений, добываемых как минеральное сырье, являются диатомиты и цеолиты (Куликова, 2012; Ермолаев, 1987; Малахидзе и др., 1985; Мустафаев, 1990; Цилу, 1992). Эти соединения имеют относительно хорошую растворимость и используются как в промышленности, так и в сельском хозяйстве (Владимиров и др., 1998; Просянникова, 1994). Кроме диатомитов и цеолитов, возможно использование и других видов природных минеральных соединений, которые по характеру воздействия на систему почва-растение можно отнести к кремниевым удобрениям: опоки, туфы, пепел, Парамонова глина, доломиты, дуниты. Также для оптимизации кремниевого питания растений можно использовать пыль каменоломен. С целью улучшения физических свойств почв эти соединения обычно вносят в очень высоких дозах, до 30% от массы верхнего почвенного горизонта (Куликова, 2012; Царев и др., 1995; Цилу, 1992). В качестве кремниевых удобрений используют шлаки черной, цветной и алюминиевой металлургии, а также шлаки фосфорной промышленности. Большая их часть не содержит поллютантов и канцерогенов (Черепанов и др., 1994). Обычно в их состав входят оксиды кремния, алюминия, кальция и другие экологически безопасные соединения (Сулейманов, 1988; Тавровская, 1992). Высокое содержание диоксида кремния и большая дисперсность некоторых отходов дают возможность использовать их в качестве кремниевых удобрений. Первый патент на применение отходов доменного производства в сельском хозяйстве был выдан в США еще в 1881 году (Zippicotte, Zippicotte, 1881).The most famous examples of silicon fertilizers mined as mineral raw materials are diatomites and zeolites (Kulikova, 2012; Ermolaev, 1987; Malakhidze et al., 1985; Mustafaev, 1990; Tsilu, 1992). These compounds have relatively good solubility and are used both in industry and in agriculture (Vladimirov et al., 1998; Prosyannikova, 1994). In addition to diatomites and zeolites, other types of natural mineral compounds can also be used, which, by the nature of their effect on the soil-plant system, can be attributed to silicon fertilizers: flasks, tuffs, ashes, Paramonova clay, dolomites, dunites. Also, stone quarry dust can be used to optimize the silicon nutrition of plants. In order to improve the physical properties of soils, these compounds are usually applied in very high doses, up to 30% of the mass of the upper soil horizon (Kulikova, 2012; Tsarev et al., 1995; Tsilu, 1992). As silicon fertilizers, slag of ferrous, non-ferrous and aluminum metallurgy, as well as slag of the phosphorus industry are used. Most of them do not contain pollutants and carcinogens (Cherepanov et al., 1994). Usually, they include silicon, aluminum, calcium oxides, and other environmentally friendly compounds (Suleymanov, 1988; Tavrovskaya, 1992). The high content of silicon dioxide and the high dispersion of some wastes make it possible to use them as silicon fertilizers. The first patent for the use of blast furnace wastes in agriculture was issued in the USA in 1881 (Zippicotte, Zippicotte, 1881).

Взаимодействие кремниевых удобрений с органическим веществом. Известно, что аморфный кремнезем повышает устойчивость гумусовых соединений (Гедройц, 1955; Фотиев, 1971). Рядом исследователей было доказано, что кремниевые соединения ускоряют гумификацию органических отходов промышленности, остатков растений, навоза, куриного помета. При этом уменьшается агрессивность органического вещества по отношению к растениям, что дало возможность разработать эффективные кремний-органические удобрения. По-видимому, кремниевая составляющая этих удобрений активизирует микробиологическое деструктурирование органической части. Кроме того, кремниевые соединения могут играть роль катализатора при формировании специфического органического вещества почв (Высоцкий и Поляков, 1959; Стрелко и др., 1963; Патрикеев и др., 1962).The interaction of silicon fertilizers with organic matter. Amorphous silica is known to increase the stability of humic compounds (Gedroits, 1955; Fotiev, 1971). A number of researchers have shown that silicon compounds accelerate the humification of organic industrial waste, plant debris, manure, chicken droppings. At the same time, the aggressiveness of organic matter towards plants decreases, which made it possible to develop effective silicon-organic fertilizers. Apparently, the silicon component of these fertilizers activates the microbiological degradation of the organic part. In addition, silicon compounds can play the role of a catalyst in the formation of specific organic matter of soils (Vysotsky and Polyakov, 1959; Strelko et al., 1963; Patikeev et al., 1962).

Особенность кремниевых удобрений заключается в их многофункциональности. Различают два типа воздействия кремниевых удобрений на урожайность сельскохозяйственных растений: прямое влияние на растения и опосредованное - через почву или почвенное плодородие (Васильева, 1988; Рочев, 1988).A feature of silicon fertilizers is their multifunctionality. There are two types of effects of silicon fertilizers on the yield of agricultural plants: a direct effect on plants and an indirect effect through soil or soil fertility (Vasilyeva, 1988; Rochev, 1988).

Наиболее изученным прямым действием кремниевых удобрений на сельскохозяйственные растения является повышение устойчивости растений к биогенным и абиогенным стрессам. Работы по изучению влияния кремниевых удобрений на защитные свойства растений были начаты в 1934 году B. Germar. Упрочнение кремне-целлюлозной мембраны при использовании кремниевых удобрений является одним из важнейших механизмов повышения сопротивляемости растений к внешним неблагоприятным факторам: болезням, насекомым-вредителям, засухе, ветрам и т.д. Предполагают, что основная защитная роль при этом принадлежит кремнезему, который аккумулируется в эпидермальных тканях (Алешин, Авакян, 1978, 1984, 1985; Алешин и др., 1985, 1987) и внешних волосках на листовых пластинах (Hodson, Sangster, 1988, 1989).The most studied direct effect of silicon fertilizers on agricultural plants is to increase the resistance of plants to biogenic and abiogenic stresses. Work on the effect of silicon fertilizers on the protective properties of plants was begun in 1934 by B. Germar. The hardening of the silicon-cellulose membrane using silicon fertilizers is one of the most important mechanisms for increasing the resistance of plants to external adverse factors: diseases, insect pests, drought, winds, etc. It is believed that the main protective role in this case belongs to silica, which accumulates in epidermal tissues (Aleshin, Avakyan, 1978, 1984, 1985; Aleshin and others, 1985, 1987) and external hairs on leaf plates (Hodson, Sangster, 1988, 1989 )

Показано, что внесение кремниевых удобрений обеспечивает повышение содержания сахара в сахарной свекле и сахарном тростнике. Кроме того, кремниевые удобрения способствуют повышению содержания витаминов в плодах растений (Воронков, Кузнецов, 1983; Кцоева, Ермолаев, 1990). Использование кремниевых удобрений на цитрусовых ускоряло рост деревьев на 30-80% и созревание плодов на 2-4 недели, а также увеличивало количество плодов. Причем скорость роста и число побегов увеличивались как у молодых, так и у взрослых растений после внесения кремниевых удобрений. Кремниевые удобрения повышают морозоустойчивость лимонов (Тарановская, 1940) и жизнеспособность молодых сосен (Emadian, Newton, 1989).It has been shown that the application of silicon fertilizers provides an increase in the sugar content in sugar beets and sugar cane. In addition, silicon fertilizers increase the content of vitamins in the fruits of plants (Voronkov, Kuznetsov, 1983; Ktsoeva, Ermolaev, 1990). The use of silicon fertilizers on citrus fruits accelerated tree growth by 30-80% and fruit ripening by 2-4 weeks, and also increased the number of fruits. Moreover, the growth rate and the number of shoots increased in both young and adult plants after the application of silicon fertilizers. Silicon fertilizers increase the frost resistance of lemons (Taranovskaya, 1940) and the vitality of young pines (Emadian, Newton, 1989).

Существует мнение о том, что кремний способен стимулировать естественные защитные реакции растений на различные стрессы, тем самым принимая активное участие в метаболизме растений (Пашкевич, Кирюшин, 2008).There is an opinion that silicon is able to stimulate the natural protective reactions of plants to various stresses, thereby taking an active part in plant metabolism (Pashkevich, Kiryushin, 2008).

Таким образом, основной функцией кремния в растении можно считать повышение устойчивости к неблагоприятным условиям, выражающееся в утолщении эпидермальных тканей (механическая защита), ускорении роста и усилении корневой системы (физиологическая защита) и увеличении устойчивости к абиотическим стрессам (биохимическая защита).Thus, the main function of silicon in a plant can be considered to be increased resistance to adverse conditions, expressed in thickening of epidermal tissues (mechanical protection), accelerated growth and strengthening of the root system (physiological protection) and increased resistance to abiotic stresses (biochemical protection).

Улучшение кремниевого питания повышало устойчивость растений к неблагоприятным условиям (Пашкевич, Кирюшин, 2008; Потатуева, 1968). Негативное влияние на растения высокой концентрации нитратов в почве можно уменьшить путем внесения кремниевых удобрений (Mitsui & Takaton, 1963).Improving silicon nutrition increased plant resistance to adverse conditions (Pashkevich, Kiryushin, 2008; Potatueva, 1968). The negative effect on plants of a high concentration of nitrates in the soil can be reduced by applying silicon fertilizers (Mitsui & Takaton, 1963).

Известно множество технических решений, посвященных способам получения органоминеральных удобрений с содержанием кремния.There are many technical solutions devoted to methods for producing organic fertilizers with a silicon content.

Известно органоминеральное удобрение, содержащее низинный торф и природный цеолит, модифицированный селенит ионами (пат. РФ №2422413, кл. C05D 9/02, 2010).Known organomineral fertilizer containing lowland peat and natural zeolite, modified selenite ions (US Pat. RF No. 2422413, CL C05D 9/02, 2010).

Известно многокомпонентное органоминеральное удобрение (пат. РФ №2566684, кл. C05F 7/00, 2014), содержащее карбонатный сапропель, торф, минеральные удобрения и аморфный кремнезем в виде коллоидного диоксида кремния при следующем соотношении компонентов, мас. %: карбонатный сапропель - 60, торф - 30, минеральные удобрения (NPK) - 5, коллоидный диоксид кремния - 5.Known multicomponent organomineral fertilizer (US Pat. RF No. 2566684, class C05F 7/00, 2014) containing carbonate sapropel, peat, mineral fertilizers and amorphous silica in the form of colloidal silicon dioxide in the following ratio of components, wt. %: carbonate sapropel - 60, peat - 30, mineral fertilizers (NPK) - 5, colloidal silicon dioxide - 5.

Известно гранулированное комплексное удобрение, полученное путем смешивания и гранулирования суглинка, керамзита, каолинита, фосфогипса, аэросила с добавками торфа и природного цеолита в качестве сорбентов азота и фосфора в количестве 3,0-3,5 мас. % (А.с. СССР №1302646, кл. C05G 5/00, 1985).Known granular complex fertilizer obtained by mixing and granulating loam, expanded clay, kaolinite, phosphogypsum, aerosil with the addition of peat and natural zeolite as sorbents of nitrogen and phosphorus in the amount of 3.0-3.5 wt. % (A.S. USSR No. 1302646, class C05G 5/00, 1985).

Известен способ приготовления органоминеральной удобрительной смеси (пат. РФ №2227129, кл C05F 3/00, 2001), включающий смешивание песка цеолита с частично обезвоженным осадком навозных или пометных стоков в пропорции 1:2-1:3 и термообработку смеси для полного обезвоживания. Смешивание проводят посредством послойного напуска осадка на площадку, огороженную инвентарными съемными стенками и оборудованную дренами, и равномерного рассеивания песка цеолита по поверхности каждого слоя осадка и по мере его напуска, первый слой песка цеолита наносят на основание площадки с предварительно установленным первым ярусом дрен, термообработку проводят замораживанием при естественных температурах в холодный период года, торцы дрен выполняют открытыми, сообщающимися с атмосферой и устанавливают их в шахматном порядке в 2-3 яруса одновременно с рассеиванием цеолита на уровне каждого слоя.A known method of preparing an organic mineral fertilizer mixture (US Pat. RF No. 2227129, CL C05F 3/00, 2001), comprising mixing zeolite sand with partially dehydrated sediment of manure or manure waste in a ratio of 1: 2-1: 3 and heat treatment of the mixture for complete dehydration. Mixing is carried out by layer-by-layer inlet of sediment on the site, fenced with inventory removable walls and equipped with drains, and uniform dispersion of zeolite sand on the surface of each sediment layer and as it is poured, the first layer of zeolite sand is applied to the base of the site with the first installed drainer tier; freezing at natural temperatures in the cold season, the ends of the drains are open, communicating with the atmosphere and set them in a checkerboard pattern 2-3 tiers simultaneously with dispersion of zeolite at each layer.

Известно полное комплексное органоминеральное удобрение (пат. РФ №2223250, кл. C05D 9/02, 2002), состоящее из органического удобрения, минерального NPK удобрения и природного цеолитсодержащего компонента. В качестве цеолитсодержащего компонента удобрение содержит природный цеолитсодержащий трепел, включающий макро- и микроэлементы, кальций и магний - раскислители почв, цеолиты-адсорбенты в следующем соотношении: минеральный компонент NPK: органический компонент торф: природный цеолитсодержащий трепел 1,7-1,5:0,65-0,75:0,65-0,75 соответственно при следующем содержании действующих веществ в удобрении, мас. %: азот - 6,5-8; фосфор - 8-10,5; калий - 8,5-11; кальций - 4-5; магний - 0,4-0,5; органическое вещество торф с гуминовыми соединениями - 20-25; цеолиты-адсорбенты - 6-7; микроэлементы, мг/кг: марганец - 100-125; бор - 1,5-2; медь - 100-110; цинк - 4-5; кобальт - 0,1-0,2; молибден 0,5-0,6.A complete complex organic mineral fertilizer is known (US Pat. RF No. 2223250, class C05D 9/02, 2002), consisting of organic fertilizer, mineral NPK fertilizer and natural zeolite-containing component. As a zeolite-containing component, the fertilizer contains natural zeolite-containing tripoli, including macro- and microelements, calcium and magnesium - deoxidizing agents, adsorbent zeolites in the following ratio: mineral component NPK: organic component peat: natural zeolite-containing tripoli 1.7-1.5: 0 , 65-0.75: 0.65-0.75, respectively, with the following content of active substances in the fertilizer, wt. %: nitrogen - 6.5-8; phosphorus - 8-10.5; potassium - 8.5-11; calcium - 4-5; magnesium - 0.4-0.5; organic matter peat with humic compounds - 20-25; adsorbent zeolites - 6-7; trace elements, mg / kg: manganese - 100-125; boron - 1.5-2; copper - 100-110; zinc - 4-5; cobalt - 0.1-0.2; molybdenum 0.5-0.6.

Известно кремнийсодержащее комплексное удобрение (пат. РФ №2525582, кл. C05G 1/00, 2011), включающее кремниевый компонент, в качестве которого используют золу рисовых растительных остатков - шелуху (лузгу), содержащую 88-99% оксида кремния SiO₂, азот, калий, фосфор и микроэлементы, содержащиеся соответственно при следующем соотношении компонентов в мас. %: 0,20-0,44; 0,90-2,80; 0,12-0,60 и 0,05-5,0 мас. % микроэлементов - солей цинка, марганца, железа, кальция, магния, титана, алюминия. Изобретение позволяет получить органоминеральное удобрение с высоким содержанием органического кремниевого компонента, обеспечивающего высокую степень усвояемости растениями фосфора, обеспечить значительное повышение урожайности подкармливаемых сельскохозяйственных культур, снизить экологическую нагрузку на почву и природные воды.Known silicon-containing complex fertilizer (US Pat. RF No. 2525582, class C05G 1/00, 2011), including a silicon component, which is used as rice plant residues - husk (husk) containing 88-99% silicon oxide SiO ₂ , nitrogen , potassium, phosphorus and trace elements contained respectively in the following ratio of components in wt. %: 0.20-0.44; 0.90-2.80; 0.12-0.60 and 0.05-5.0 wt. % of trace elements - salts of zinc, manganese, iron, calcium, magnesium, titanium, aluminum. The invention allows to obtain organic fertilizer with a high content of organic silicon component, providing a high degree of assimilation by plants of phosphorus, to significantly increase the yield of fed crops, to reduce the environmental burden on soil and natural water.

Известно кремниевое удобрение (пат. РФ №2658376, кл. C05G 1/00, C05D 9/02, 2017), выполненное в виде смеси сухого остатка, равномерно распределенного в полиэтиленгликоле с содержанием полиэтиленгликоля 20-50% по массе от массы сухого остатка, где сухой остаток содержит минеральные вещества в мелкодисперсном состоянии и в пересчете на элементы содержит в % по массе сухого остатка: железо - 5-10; цинк 1-5; азот 1-10; калий 1-10; медь 1-5 и кремний - остальное до 100%.Silicon fertilizer is known (US Pat. RF No. 2658376, class C05G 1/00, C05D 9/02, 2017), made in the form of a dry residue mixture evenly distributed in polyethylene glycol with a content of polyethylene glycol of 20-50% by weight of the dry residue, where the dry residue contains minerals in a finely divided state and in terms of elements it contains in% by weight of the dry residue: iron - 5-10; zinc 1-5; nitrogen 1-10; potassium 1-10; copper 1-5 and silicon - the rest is up to 100%.

Известно комплексное водорастворимое микроудобрение (А.с. СССР №743641, кл. A01G 31/00, C05D 9/02, 1978); включает 15 микроэлементов, в числе которых (в весовых %) метасиликат калия или натрия (0,30-0,35). В качестве хелатообразователя - азотную или лимонную кислоту, которую берут в количестве, необходимом для установления реакции раствора до рН 5,5-6,0.Complex water-soluble micronutrient fertilizers are known (A.S. USSR No. 743641, class A01G 31/00, C05D 9/02, 1978); includes 15 trace elements, including (in weight%) potassium or sodium metasilicate (0.30-0.35). As a chelating agent - nitric or citric acid, which is taken in the amount necessary to establish the reaction of the solution to a pH of 5.5-6.0.

Известен способ приготовления органоминеральных удобрений на основе птичьего помета и цеолита (Дрыганов В.Н., Плескачевская Л.Ф. Технология приготовления органоминеральных удобрений на основе птичьего помета и цеолита / Ресурсосберегающие экологически безопасные технологии мелиорации земель и сельскохозяйственного производства. Плодородие почв // Каталог паспортов. Научно-технические достижения в мелиорации и водном хозяйстве, Кн. 1. вып. 20, - М.: ЦНТИ "Мелиоводинформ". 1998, с. 3 и 4), включающий смешивание цеолита и птичьего помета в объемной пропорции 1:3 буртованием при предварительном снижении влажности помета до 55-60%, подсушиванием при активном вентилировании и последующем компостировании при естественных температурах воздуха. Полученное удобрение обладает пролонгирующим действием за счет связывания питательных веществ цеолитом, экологически чистое и содержит комплекс питательных элементов: органического вещества 65-70%, подвижных форм фосфора и калия 0,4 и 1,0% соответственно.There is a method of preparing organic fertilizers based on bird droppings and zeolite (Dryganov V.N., Pleskachevskaya LF Technology for preparing organic fertilizers based on bird droppings and zeolite / Resource-saving environmentally friendly technologies for land reclamation and agricultural production. Soil fertility // Passport catalog Scientific and technological advances in land reclamation and water management, Book 1. Issue 20, Moscow: Central Scientific and Research Institute “Meliodovinform. 1998, p. 3 and 4), including mixing zeolite and bird droppings in volumetric proportions of 1: 3 by cultivation with a preliminary decrease in litter humidity to 55-60%, drying with active ventilation and subsequent composting at natural air temperatures. The resulting fertilizer has a prolonging effect due to the binding of nutrients by zeolite, is environmentally friendly and contains a complex of nutrients: organic matter 65-70%, mobile forms of phosphorus and potassium 0.4 and 1.0%, respectively.

Известные удобрения обеспечивают высокую защиту сельскохозяйственных культур от возбудителей основных болезней и повышают засухоустойчивость, зимостойкость и урожайность растений. Однако недостатками многих из них являются существенная сложность технологического процесса их получения (RU, №2227129), сложный компонентный состав (SU, №1302646; RU, №2658376; RU, №2525582; RU, №2566684), малое содержание органики и элементов питания для растений (RU, 2658376; SU, №743641). Количество микроэлементов возможно сократить без ущерба для эффективности удобрения, при этом снижется его себестоимость.Known fertilizers provide high protection of crops from the causative agents of major diseases and increase drought tolerance, winter hardiness and crop yields. However, the disadvantages of many of them are the significant complexity of the technological process for their preparation (RU, No. 2227129), complex component composition (SU, No. 1302646; RU, No. 2658376; RU, No. 2525582; RU, No. 2566684), low organic content and nutrients for plants (RU, 2658376; SU, No. 743641). The number of trace elements can be reduced without compromising the effectiveness of the fertilizer, while reducing its cost.

Наиболее близким по технической сущности является способ получения органоминерального удобрения на основе свиного навоза и цеолита (А.с. СССР №1240757, кл. C05F 3/00, 1985, прототип), включающий смешивание свиного навоза и калийзащищенного цеолита с последующим нагревом смеси и дополнительным перемешиванием при температуре нагрева.The closest in technical essence is a method of producing organic fertilizer based on pig manure and zeolite (AS USSR No. 1240757, class C05F 3/00, 1985, prototype), including mixing pig manure and potassium-protected zeolite with subsequent heating of the mixture and additional stirring at heating temperature.

Навоз и помет, получаемый на животноводческих и птицеводческих фермах, являются исходным сырьем для приготовления органических удобрений. Имея повышенную влажность, зараженность патогенной микрофлорой и гельминтами, засоренность всхожими семенами сорных растений, резкий неприятный запах, он нуждается в предварительной обработке. В настоящее время наиболее перспективным способом приготовления экологически чистых органических удобрений является твердофазная биоферментация отходов птицеводческих и животноводческих комплексов.Manure and litter from livestock and poultry farms are the raw material for the preparation of organic fertilizers. Having increased humidity, infection with pathogenic microflora and helminths, contamination with germinating seeds of weeds, a sharp unpleasant odor, it needs preliminary treatment. Currently, the most promising way of preparing environmentally friendly organic fertilizers is solid-phase biofermentation of waste from poultry and livestock complexes.

Кроме того, известно, что при проведении научных экспериментов по выявлению механизмов влияния соединений кремния на систему почва-растение чаще всего используют синтетические кремниевые удобрения, получаемые при помощи химического синтеза (Матыченков, 2008). Известно использование метасиликата натрия в составе комплексного водорастворимого микроудобрения (SU, №743641).In addition, it is known that when conducting scientific experiments to identify the mechanisms of the effect of silicon compounds on the soil-plant system, synthetic silicon fertilizers obtained by chemical synthesis are most often used (Matychenkov, 2008). It is known to use sodium metasilicate as part of a complex water-soluble microfertilizer (SU, No. 743641).

Задача, решаемая данным изобретением, заключается в разработке кремний-органического удобрения.The problem solved by this invention is to develop a silicon-organic fertilizer.

Технический результат от решения поставленной задачи заключается в расширении ассортимента удобрений с протекторными свойствами. Применение нового удобрения позволит предотвратить негативные факторы для растений, повысив их устойчивость к стрессовым условиям, результатом чего являются высокие урожаи сельскохозяйственных культур.The technical result from solving the problem lies in expanding the range of fertilizers with tread properties. The use of a new fertilizer will prevent negative factors for plants, increasing their resistance to stressful conditions, resulting in high crop yields.

Поставленная в изобретении задача решена тем, что в способе приготовления кремний-органического удобрения, включающем смешивание органического и кремнийсодержащего компонентов, в качестве органического компонента используют продукт твердофазной ферментации в течение 5 суток торфонавозной смеси при соотношении компонентов 50×50, характеризующийся содержанием N_общ - 1,00…3,00% а.с.в.; P₂O₅ - 1,20…1,70% а.с.в., K₂O - 1,20…1,70% а.c.в., С - 28…40% а.с.в., pH_KCl - 6,3…7,0, в качестве кремнийсодержащего компонента - метасиликат натрия пяти водный Na₂SiO₃ * 5H₂O, в соотношении компонентов, масс.: 9,3:1,0, которые перемешивают в лопастном смесителе со скоростью 80 об./мин. в течение 30 мин. с последующими выдержкой смеси в течение 24 часов и перемешиванием ее в течение 15 мин. со скоростью 40 об./мин. для получения однородного состава.The object of the invention is solved by the fact that in the method of preparing silicon-organic fertilizer, comprising mixing organic and silicon-containing components, the solid phase fermentation product is used as an organic component for 5 days in a peat mixture with a component ratio of 50 × 50, characterized by a content of N _total - 1 , 00 ... 3.00% a.s.w .; P ₂ O ₅ - 1.20 ... 1.70% a.s.v., K ₂ O - 1.20 ... 1.70% a.s.v., C - 28 ... 40% a.s. ., pH _KCl - 6.3 ... 7.0, as a silicon-containing component - sodium metasilicate of five aqueous Na ₂ SiO ₃ * 5H ₂ O, in the ratio of components, mass .: 9.3: 1.0, which are mixed in a paddle mixer at a speed of 80 rpm within 30 minutes followed by exposure of the mixture for 24 hours and stirring it for 15 minutes at a speed of 40 rpm. to obtain a homogeneous composition.

В ходе разработки нового способа приготовления кремний-органического удобрения были проведены исследования по выбору компонентов данного удобрения, их количественного соотношения и режимов технологического процесса приготовления нового удобрения.During the development of a new method for preparing silicon-organic fertilizer, studies were conducted on the selection of the components of this fertilizer, their quantitative ratio and the modes of the technological process for preparing a new fertilizer.

В качестве органического компонента используют продукт твердофазной ферментации в течение 5 суток торфонавозной смеси при соотношении компонентов 50×50, характеризующийся содержанием N_общ - 1,00…3,00% а.с.в.; P₂O₅ - 1,20…1,70% а.с.в., K₂O - 1,20…1,70% а.с.в., С - 28…40% а.с.в., pH_KCl - 6,3…7,0, в качестве кремнийсодержащего компонента - метасиликат натрия пяти водный Na₂SiO₃ * 5H₂O.The solid component fermentation product is used as an organic component for 5 days in a peat mix with a component ratio of 50 × 50, characterized by a content of N _total - 1.00 ... 3.00% a.s.w .; P ₂ O ₅ - 1.20 ... 1.70% a.s.v., K ₂ O - 1.20 ... 1.70% a.s.w., C - 28 ... 40% a.s. ., pH _KCl - 6.3 ... 7.0, as a silicon-containing component - sodium metasilicate of five aqueous Na ₂ SiO ₃ * 5H ₂ O.

Ценность и преимущество продукта твердофазной ферментации как удобрения заключается в нескольких факторах: высокой питательности, физиологичности, экологичности и биогенности. При использовании продукта твердофазной ферментации в растениеводстве регулирование процесса ферментации при его получении направлено на создание наиболее качественного продукта с хорошей доступностью для растений элементов питания и обладающего повышенной активностью микрофлоры, способной целевым образом изменять эффективное почвенное плодородие и способствовать повышению продуктивности сельскохозяйственных культур, весьма требовательных не только к качеству, но и к дозировке удобрений как при использовании их в виде основного удобрения, так и в качестве подкормки.The value and advantage of a solid-phase fermentation product as a fertilizer lies in several factors: high nutrition, physiology, environmental friendliness and biogenicity. When using a solid-phase fermentation product in crop production, the regulation of the fermentation process upon its preparation is aimed at creating the highest quality product with good nutrient availability for plants and with increased microflora activity, capable of targeting changing effective soil fertility and contributing to higher crop productivity, which is not only demanding to quality, but also to the dosage of fertilizers as when using them in the form of basic about fertilizer, and as a top dressing.

Натрий метасиликат - неорганическое соединение, натриевая соль метакремниевой кислоты, белый порошок с бесцветными кристалликами, без запаха. Также его часто называют силикатом натрия или кремнекислым натрием. Формула - Na₂SiO₃. Являясь растворимым силикатом, относится к классу веществ с общим названием «жидкое стекло». Получают его кристаллизацией щелочных кремнеземистых растворов. Активно поглощает из воздуха влагу и углекислоту. Хорошо растворяется в воде при комнатной температуре, образует кристаллогидраты с пятью и девятью молекулами воды. Разлагается при нагревании и в горячей воде. Вещество не слеживается при хранении, кристаллики механически прочные (не образует пылеобразного порошка). Водный раствор является выражено щелочным. Реактив взаимодействует с кислотами и щелочами, углекислым газом. Взаимодействие водного раствора с кислотами приводит к выделению гелеобразной кремниевой кислоты. Концентрированные растворы образуют густую жидкость - коллоидный раствор, натриевое жидкое стекло (http://alternativa-sar.ru/unikons/31-uninstr/151-bobovye).Sodium metasilicate is an inorganic compound, sodium salt of metasilicic acid, a white powder with colorless crystals, odorless. It is also often called sodium silicate or sodium silicate. The formula is Na ₂ SiO ₃ . Being a soluble silicate, it belongs to the class of substances with the general name "liquid glass". Get it by crystallization of alkaline silica solutions. Actively absorbs moisture and carbon dioxide from the air. It is well soluble in water at room temperature, forms crystalline hydrates with five and nine water molecules. It decomposes on heating and in hot water. The substance does not cake during storage, the crystals are mechanically strong (does not form a dusty powder). The aqueous solution is pronounced alkaline. The reagent interacts with acids and alkalis, carbon dioxide. The interaction of an aqueous solution with acids leads to the release of gel-like silicic acid. Concentrated solutions form a thick liquid - a colloidal solution, sodium liquid glass (http://alternativa-sar.ru/unikons/31-uninstr/151-bobovye).

При создании нового кремний-органического удобрения авторы использовали водорастворимую соль кремния - метасиликат натрия пятиводный Na₂SiO₃ * 5Н₂0, который, вступая в реакцию с водой, растворяется по следующей схеме: Na₂SiO₃+H₂O→NaOH+SiO₂+H₂O.When creating a new silicon-organic fertilizer, the authors used a water-soluble silicon salt - sodium metasilicate pentahydrate Na ₂ SiO ₃ * 5Н ₂ 0, which, when reacted with water, dissolves according to the following scheme: Na ₂ SiO ₃ + H ₂ O → NaOH + SiO ₂ + H ₂ O.

Растения поглощают кремний из почвенного раствора в виде оксид-ионов, поэтому при разработке нового удобрения, авторы апеллировали концентрацией оксида кремния. По данным научной литературы нормы применения оксида кремния при возделывании сельскохозяйственных культур варьируются от 30 кг до 3 т на га, наиболее эффективными являются дозы в пределах 100-500 кг/га в зависимости от возделываемой культуры. Вынос кремния растениями различен, например, картофель выносит до 70 кг/га SiO₂, зерновые - до 300 кг/га.Plants absorb silicon from the soil solution in the form of oxide ions; therefore, when developing a new fertilizer, the authors appealed for the concentration of silicon oxide. According to the scientific literature, the standards for the use of silicon oxide in the cultivation of crops vary from 30 kg to 3 tons per ha, the most effective doses are in the range of 100-500 kg / ha, depending on the cultivated crop. The removal of silicon by plants is different, for example, potatoes carry up to 70 kg / ha SiO ₂ , cereals - up to 300 kg / ha.

Проанализировав изученные материалы, выбор остановлен на двух дозах SiO₂ - 3% и 5% (массовых), которые в виде метасиликата натрия пятиводного Na₂SiO₃ * 5H₂O (далее метасиликата натрия) смешивали с органическим удобрением, являющимся продуктом твердофазной ферментации (ПФ) в соотношении компонентов ПФ: (Na₂SiO₃ * 5H₂O), масс. 9,3:1,0 и 5,6:1,0 соответственно. В результате в обоих вариантах получали новое кремний-органическое удобрение, при внесении каждого из которых в норме 12 т/га, например под пшеницу, оксида кремния будет внесено соответственно 350 и 570 кг/га, при локальном внесении в норме 4 т/га под картофель - 110 и 200 кг/га, при внесении 1,5 т/га под салат - 40 и 70 кг/га.After analyzing the studied materials, the choice was limited to two doses of SiO ₂ - 3% and 5% (mass), which in the form of sodium metasilicate pentahydrate Na ₂ SiO ₃ * 5H ₂ O (hereinafter sodium metasilicate) were mixed with organic fertilizer, which is a product of solid-phase fermentation ( PF) in the ratio of PF components: (Na ₂ SiO ₃ * 5H ₂ O), mass. 9.3: 1.0 and 5.6: 1.0, respectively. As a result, in both variants, a new silicon-organic fertilizer was obtained, with each of them applying normally 12 t / ha, for example, for wheat, silicon oxide will be applied respectively 350 and 570 kg / ha, with local application of 4 t / ha under normal potatoes - 110 and 200 kg / ha, with the addition of 1.5 t / ha for salad - 40 and 70 kg / ha.

Для оценки эффективности каждого из полученных удобрений проводился лабораторный эксперимент путем моделирования стрессовых условий для растений пшеницы, по результатам которого предпочтение отдано варианту приготовления кремний-органического удобрения путем смешивания продукта твердофазной ферментации (ПФ) с метасиликатом натрия пятиводного Na₂SiO₃ * 5H₂O в соотношении компонентов ПФ: (Na₂SiO₃ * 5H₂O), масс. 9,3:1,0, что соответствует содержанию SiO₂ 3%.To evaluate the effectiveness of each of the obtained fertilizers, a laboratory experiment was carried out by modeling stress conditions for wheat plants, according to which the preference was given to the option of preparing silicon-organic fertilizer by mixing the solid-phase fermentation product (PF) with sodium metasilicate pentahydrate Na ₂ SiO ₃ * 5H ₂ O in the ratio of the components of the PF: (Na ₂ SiO ₃ * 5H ₂ O), mass. 9.3: 1.0, which corresponds to a SiO ₂ content _of 3%.

Введением в продукт твердофазной ферментации метасиликата натрия, благодаря усилению процессов аммонификации и нитрификации, ощелачиванию продукта ферментации, получено новое твердофазное кремний-органическое удобрение с повышенным содержанием нитратов, гуминовых кислот и соединений кремния (табл. 1), обеспечивающим новому кремний-органическому удобрению протекторные свойства.The introduction of solid-phase fermentation of sodium metasilicate, due to the intensification of ammonification and nitrification processes, alkalization of the fermentation product, obtained a new solid-phase silicon-organic fertilizer with a high content of nitrates, humic acids and silicon compounds (Table 1), providing protective properties to the new silicon-organic fertilizer .

Изобретение иллюстрируется чертежами.The invention is illustrated by drawings.

На фиг. 1 показана активность фермента дегидрогеназы в кремний-органических удобрениях с содержанием SiO₂ 3% и 5%; на фиг. 2 - влияние кремний-органических удобрений с содержанием SiO₂ 3% и 5% на биометрические показатели сырой массы проростков пшеницы при имитировании стрессового условия - засухи; на фиг. 3 - влияние кремний-органических удобрений с содержанием SiO₂ 3% и 5% на биометрические показатели сухой массы проростков пшеницы при имитировании стрессового условия - засухи; на фиг. 4 влияние кремний-органических удобрений с содержанием SiO₂ 3% и 5% на биометрические показатели сырой массы проростков пшеницы при имитировании стрессового условия - избыточной влажности; на фиг. 5 - влияние кремний-органических удобрений с содержанием SiO₂ 3% и 5% на биометрические показатели сухой массы проростков пшеницы при имитировании стрессового условия - избыточной влажности; в таблице 1 приведена агрохимическая характеристика кремний-органических удобрений с содержанием SiO₂ 3% и 5% через 24 часа после смешивания компонентов, входящих в их состав; в таблице 2 приведены биометрические показатели растений пшеницы в оптимальных условиях и при имитировании стрессовых условий, где введены следующие обозначения: Опт. - оптимальные условия, Т. пос. - понижение температуры после посева, Т. вех. - понижение температуры после всходов, Влаж. - избыточная влажность.In FIG. 1 shows the dehydrogenase enzyme activity in silicon-organic fertilizers with a SiO ₂ content _of 3% and 5%; in FIG. 2 - the effect of silicon-organic fertilizers with SiO ₂ content _of 3% and 5% on the biometric indicators of the wet weight of wheat seedlings when simulating a stress condition - drought; in FIG. 3 - the effect of silicon-organic fertilizers with a SiO ₂ content _of 3% and 5% on the biometric indicators of the dry mass of wheat seedlings when simulating a stress condition - drought; in FIG. 4 the effect of silicon-organic fertilizers with a content of SiO ₂ 3% and 5% on the biometric indicators of the wet mass of wheat seedlings when simulating a stress condition - excess moisture; in FIG. 5 - the effect of silicon-organic fertilizers with a SiO ₂ content _of 3% and 5% on the biometric indicators of the dry weight of wheat seedlings when simulating a stress condition - excess moisture; table 1 shows the agrochemical characteristics of silicon-organic fertilizers with a SiO ₂ content _of 3% and 5% 24 hours after mixing the components included in their composition; table 2 shows the biometric parameters of wheat plants under optimal conditions and when simulating stress conditions, where the following notation is introduced: Opt. - optimal conditions, T. pos. - lowering the temperature after sowing, T. milestone. - lowering the temperature after germination, Humidity. - excess moisture.

Заявленное изобретение включает следующие операции:The claimed invention includes the following operations:

- смешивание органического и кремнийсодержащего компонентов в соотношении, масс. 9,3:1,0 путем перемешивания их в лопастном смесителе со скоростью 80 об./мин. в течение 30 мин.; в качестве органического компонента берут продукт твердофазной ферментации в течение 5 суток торфонавозной смеси при соотношении компонентов 50×50, характеризующийся содержанием N_общ - 1,00…3,00% а.с.в.; P₂O₅ - 1,20…1,70% а.с.в., K₂O - 1,20…1,70% а.с.в., С - 28…40% а.с.в., pH_KCl - 6,3…7,0; в качестве кремнийсодержащего компонента - метасиликат натрия пяти водный Na₂SiO₃ * 5H₂O;- mixing organic and silicon-containing components in the ratio, mass. 9.3: 1.0 by mixing them in a paddle mixer at a speed of 80 rpm. within 30 min .; solid organic fermentation product is taken as an organic component for 5 days in a peat mix with a component ratio of 50 × 50, characterized by a content of N _total - 1.00 ... 3.00% a.s.w .; P ₂ O ₅ - 1.20 ... 1.70% a.s.v., K ₂ O - 1.20 ... 1.70% a.s.w., C - 28 ... 40% a.s. ., pH _KCl - 6.3 ... 7.0; as a silicon-containing component - sodium metasilicate of five aqueous Na ₂ SiO ₃ * 5H ₂ O;

- выдержку полученной смеси в течение 24 часов;- exposure of the mixture for 24 hours;

- перемешивание полученного кремний-органического удобрения в лопастном смесителе со скоростью 40 об./мин. в течение 15 мин.- mixing the obtained silicon-organic fertilizer in a paddle mixer at a speed of 40 rpm./min within 15 minutes

Полученное кремний-органическое удобрение готово к использованию.The resulting silicon-organic fertilizer is ready for use.

Пример конкретного выполнения.An example of a specific implementation.

Для оценки эффективности кремний-органических удобрений с содержанием SiO₂ 3% и 5% проводился лабораторный эксперимент путем моделирования стрессовых условий для растений пшеницы.To assess the effectiveness of silicon-organic fertilizers with a SiO ₂ content _of 3% and 5%, a laboratory experiment was conducted by modeling stress conditions for wheat plants.

Новые кремний-органические удобрения с содержанием SiO₂ 3% и 5% получали смешиванием соответственно:New silicon-organic fertilizers with a SiO ₂ content _of 3% and 5% were obtained by mixing, respectively:

1. твердофазного продукта ферментации, характеризующегося влажностью 63%, N_общ - 1,13% а.с.в.; P₂O₅ - 1,21% а.с.в.; K₂O - 1,32% а.с.в.; С - 29,0%; pH_KCl - 6,53, а также содержанием макро- и микроэлементов: Са, Mg, Fe, Cu, Zn, Mn, и метасиликата натрия пяти водного Na₂SiO₃ * 5H₂O, имеющего следующие характеристики: сухая масса - 57%; содержание диоксида кремния (SiO₂) - 28%; размер гранул - 0,20-1,25 мм; насыпная плотность - 0,89 г/см³, в соотношении, масс. 9,3:1,0 в течение 30 мин. в лопастном смесителе со скоростью 80 об./мин.1. solid-phase fermentation product, characterized by a moisture content of 63%, N _total - 1.13% a.s.w .; P ₂ O ₅ - 1.21% a.s.w .; K ₂ O - 1.32% a.s.w .; C - 29.0%; pH _KCl - 6.53, as well as the content of macro- and microelements: Ca, Mg, Fe, Cu, Zn, Mn, and sodium metasilicate of five aqueous Na ₂ SiO ₃ * 5H ₂ O, having the following characteristics: dry weight - 57% ; the content of silicon dioxide (SiO ₂ ) - 28%; granule size - 0.20-1.25 mm; bulk density - 0.89 g / cm ³ in the ratio, mass. 9.3: 1.0 for 30 minutes in a paddle mixer at a speed of 80 rpm.

2. твердофазного продукта ферментации, характеризующегося влажностью 63%, N_общ - 1,13% а.с.в.; P₂O₅ - 1,21% а.с.в.; K₂O - 1,32% а.c.в.; С - 29,0%; pH_KCl - 6,53, а также содержанием макро- и микроэлементов: Са, Mg, Fe, Cu, Zn, Mn, и метасиликата натрия пяти водного Na₂SiO₃ * 5H₂O, имеющего следующие характеристики: сухая масса - 57%; содержание диоксида кремния (SiO₂) - 28%; размер гранул - 0,20-1,25 мм; насыпная плотность - 0,89 г/см³, в соотношении, масс. 5,6:1,0 в течение 30 мин. в лопастном смесителе со скоростью 80 об./мин.2. solid-phase fermentation product, characterized by a moisture content of 63%, N _total - 1.13% a.s.w .; P ₂ O ₅ - 1.21% a.s.w .; K ₂ O - 1.32% a.c.v .; C - 29.0%; pH _KCl - 6.53, as well as the content of macro- and microelements: Ca, Mg, Fe, Cu, Zn, Mn, and sodium metasilicate of five aqueous Na ₂ SiO ₃ * 5H ₂ O, having the following characteristics: dry weight - 57% ; the content of silicon dioxide (SiO ₂ ) - 28%; granule size - 0.20-1.25 mm; bulk density - 0.89 g / cm ³ in the ratio, mass. 5.6: 1.0 for 30 minutes in a paddle mixer at a speed of 80 rpm.

В обоих вариантах смесь выдерживали в течение 24 часов для полного растворения гранул метасиликата натрия и прохождения процесса аммонификации.In both versions, the mixture was kept for 24 hours to completely dissolve the sodium metasilicate granules and undergo the ammonification process.

В первые часы после смешивания ПФ с метасиликатом натрия наблюдали растворение гранул метасиликата натрия, сопровождающееся резким запахом аммиака, что свидетельствует об активно идущих процессах аммонификации.In the first hours after mixing PF with sodium metasilicate, dissolution of granules of sodium metasilicate was observed, accompanied by a pungent odor of ammonia, which indicates actively ongoing ammonification processes.

Проведенный через 24 часа после смешивания компонентов агрохимический анализ показал, что в полученных кремний-органических удобрениях с содержанием SiO₂ 3% и 5%, масс. снизилось содержание общего азота по сравнению с содержанием общего азота в исходном твердофазном продукте ферментации, но при этом возросло количество нитратов (табл. 1). Это свидетельствует о том, что часть аммонийного азота, образовавшегося в процессе аммонификации, участвовала в процессе нитрификации, а часть улетучивалась в виде потерь.Agrochemical analysis carried out 24 hours after mixing the components showed that in the obtained silicon-organic fertilizers with a SiO ₂ content _of 3% and 5%, mass. the total nitrogen content decreased in comparison with the total nitrogen content in the initial solid-phase fermentation product, but the amount of nitrates increased (Table 1). This indicates that part of the ammonia nitrogen formed during the ammonification process participated in the nitrification process, and part disappeared in the form of losses.

Снижение содержания общего азота прямо пропорционально зависело от количества добавленного метасиликата натрия - от 5%, масс. снижение было больше, чем от 3%, и наоборот, количество нитратов увеличилось с возрастанием дозы метасиликата натрия (табл. 1). Схожая тенденция наблюдалась при анализе кремний-органических удобрений через месяц после смешивания.The decrease in the total nitrogen content was directly proportional to the amount of added sodium metasilicate - from 5%, mass. the decrease was more than 3%, and vice versa, the amount of nitrates increased with increasing dose of sodium metasilicate (Table 1). A similar trend was observed in the analysis of silicon-organic fertilizers a month after mixing.

Нитраты являются важнейшим компонентом питания растений, поскольку входящий в них азот - главный строительный материал клетки. В связи с этим увеличение содержания нитратов в удобрениях является положительным фактором при возделывании сельскохозяйственных культур, особенно в стрессовых условиях.Nitrates are an essential component of plant nutrition, since the nitrogen that enters them is the main building material of the cell. In this regard, an increase in the content of nitrates in fertilizers is a positive factor in the cultivation of crops, especially under stressful conditions.

Окисление аммиачных солей до азотистой кислоты, а затем и до азотной подтверждается высокими значениями активности фермента дегидрогеназы, который участвует в процессах отщепления водорода от окисляемых субстратов (фиг. 1).The oxidation of ammonia salts to nitrous acid, and then to nitric acid, is confirmed by the high values of the activity of the enzyme dehydrogenase, which is involved in the processes of hydrogen cleavage from oxidizable substrates (Fig. 1).

Дегидрогеназная активность в кремний-органических удобрениях на основе ПФ возросла от введения 3%, масс. SiO₂ в 6 раз, от 5%, масс. SiO₂ - в 8 раз.The dehydrogenase activity in silicon-organic fertilizers based on PF increased from the introduction of 3%, mass. SiO ₂ 6 times, from 5%, mass. SiO ₂ - 8 times.

Щелочь, полученная при растворении метасиликата натрия в продукте ферментации, привела к повышению рН кремний-органических удобрений до 12 (табл. 1), через месяц после смешивания его значение упало до 10.The alkali obtained by dissolving sodium metasilicate in the fermentation product led to an increase in the pH of silicon-organic fertilizers to 12 (Table 1); a month after mixing, its value dropped to 10.

Ощелачивание продукта ферментации (ПФ) способствовало значительному увеличению содержания гуминовых кислот в кремний-органических удобрениях (табл. 1). С увеличением дозы введенного метасиликата натрия возрастало и количество гуминовых кислот, максимальное содержание отмечали в кремний-органическом удобрении с содержанием 5% SiO₂ - 13,38%.Alkalization of the product of fermentation (PF) contributed to a significant increase in the content of humic acids in silicon-organic fertilizers (Table 1). With an increase in the dose of sodium metasilicate introduced, the amount of humic acids also increased; the maximum content was noted in silicon-organic fertilizer with a content of 5% SiO ₂ - 13.38%.

Известно, что гуминовые кислоты способны устранять стресс у растений при неблагоприятных погодных условиях (засуха, заморозки) (Бурмистрова, Т.И. Оценка влияния гуминового препарата на урожайность и качество яровой пшеницы // Т.И. Бурмистрова, Т.П. Алексеева, Н.М. Трунова, Н.Н. Терещенко Н.Н. // Вестник Алтайского государственного аграрного университета. - 2016. - №10(144). - С. 20-24; Чистяков, А.В. Гуматы нового поколения / А.В. Чистяков // Защита и карантин растений. - 2012. - №3. - С. 5-6.). Гуминовые кислоты в данном случае выступают как транспортный насос, связываясь с необходимыми в данном случае элементами питания и облегчая их проникновение в растение (Куликова, Н.А. Защитное действие гуминовых веществ по отношению к растениям в водной и почвенной средах в условиях абиотических стрессов: автореф. дис… докт. биол. наук 03.00.16, 03.00.27 / Куликова Наталья Александровна. МГУ им. М.В. Ломоносова, 2008. - 48 с).It is known that humic acids are able to eliminate stress in plants under adverse weather conditions (drought, frost) (Burmistrova, T.I. Evaluation of the effect of the humic preparation on the yield and quality of spring wheat // T.I. Burmistrova, T.P. Alekseeva, N.M. Trunova, N.N. Tereshchenko N.N. // Bulletin of the Altai State Agrarian University. - 2016. - No. 10 (144). - P. 20-24; Chistyakov, A.V. Gumats of the new generation / A.V. Chistyakov // Protection and Quarantine of Plants. - 2012. - No. 3. - S. 5-6.). In this case, humic acids act as a transport pump, binding to the nutrients necessary in this case and facilitating their penetration into the plant (Kulikova, N.A. Protective effect of humic substances in relation to plants in aquatic and soil environments under abiotic stresses: abstract .dis ... doctor of biological sciences 03.00.16, 03.00.27 / Kulikova Natalya Alexandrovna, Moscow State University named after MV Lomonosov, 2008. - 48 p).

Таким образом, введение в ПФ метасиликата натрия усилило процессы аммонификации и нитрификации, способствовало его ощелачиванию, в результате были получены твердофазные кремний-органические удобрения с содержанием SiO₂, масс. 3% и 5% с повышенным содержанием нитратов, гуминовых кислот и, естественно, соединений кремния. При стрессе у растений запускается ряд биохимических реакций, направленных на скорейшую компенсацию негативных воздействий и требующих дополнительных затрат на питание и энергию, которые и призвано скомпенсировать новое кремний-органическое удобрение с протекторными свойствами.Thus, the introduction of sodium metasilicate into PF enhanced the processes of ammonification and nitrification, facilitated its alkalization, and as a result, solid-phase silicon-organic fertilizers with a SiO ₂ content of mass were obtained. 3% and 5% with a high content of nitrates, humic acids and, naturally, silicon compounds. Under stress in plants, a number of biochemical reactions are launched, aimed at quickly compensating for the negative effects and requiring additional costs for food and energy, which are designed to compensate for a new silicon-organic fertilizer with protective properties.

После выдерживания смеси в течение 24 часов полученные кремний-органические удобрения подвергали перемешиванию в течение 15 мин. со скоростью 40 об./мин. для получения однородного состава. После этого полученные кремний-органические удобрения с содержанием SiO₂, масс. 3% и 5% соответственно, готовы к использованию.After keeping the mixture for 24 hours, the obtained silicon-organic fertilizers were mixed for 15 minutes. at a speed of 40 rpm. to obtain a homogeneous composition. After that, the obtained silicon-organic fertilizers with a content of SiO ₂ , mass. 3% and 5%, respectively, are ready to use.

Дерново-подзолистую почву, имеющую агрохимическую характеристику: рН - 4,36, P₂O₅ - 222,7; K₂O - 145,1; Nлг. - 58,1 мг/кг, С - 2,99%, высушивали до воздушно-сухого состояния, просеивали, раскладывали в пластиковые контейнеры по 150 г с площадью контейнера 0,0063 м², увлажняли до 70% от НВ.Sod-podzolic soil with an agrochemical characteristic: pH 4.36, P ₂ O ₅ 222.7; K ₂ O - 145.1; Nlg. - 58.1 mg / kg, C - 2.99%, dried to an air-dry state, sieved, laid out in 150 g plastic containers with a container area of 0.0063 m ² , moistened to 70% of HB.

В почву вносили кремний-органические удобрения в количестве 7,56 г на контейнер с содержанием SiO₂ 3% и SiO₂ 5% и исходный твердофазный продукт ферментации (ПФ), из расчета 12 т/га. Кроме этого, исследовано два варианта с внесением только метасиликата натрия в количестве, соответствующем их содержанию в кремний-органических удобрениях: 0,73 г (что соответствовало 3%-ному содержанию SiO₂ в новом удобрении) и 1,15 г (что соответствовало 5%-ному содержанию SiO₂ в новом удобрении). Контролем служил вариант без удобрения. Эксперимент проводили в течение 2-х недель, для поддержания заданной влажности осуществляли регулярный полив, повторность опыта трехкратная.Silicon-organic fertilizers were introduced into the soil in the amount of 7.56 g per container with a content of SiO ₂ 3% and SiO ₂ 5% and the initial solid-phase fermentation product (PF), at the rate of 12 t / ha. In addition, two variants were studied with only sodium metasilicate added in the amount corresponding to their content in silicon-organic fertilizers: 0.73 g (which corresponded to 3% SiO ₂ in the new fertilizer) and 1.15 g (which corresponded to 5 % SiO ₂ in the new fertilizer). Control was the option without fertilizer. The experiment was carried out for 2 weeks, to maintain a given humidity, regular watering was carried out, the experiment was repeated three times.

Моделировались следующие стрессовые факторы:The following stress factors were modeled:

- постепенное понижение температуры после посева с 23°С до 7°С, обеспечивая естественное природное понижение температуры, стресс имитировали в течение двух суток;- a gradual decrease in temperature after sowing from 23 ° C to 7 ° C, providing a natural natural decrease in temperature, stress was simulated for two days;

- постепенное понижение температуры в фазу всходов растений пшеницы (на 5-е сутки после посева) с 23°С до 7°С, обеспечивая естественное природное понижение температуры, стресс имитировали в течение двух суток;- a gradual decrease in temperature during the seedling phase of wheat plants (on the 5th day after sowing) from 23 ° C to 7 ° C, providing a natural natural decrease in temperature, stress was simulated for two days;

- избыточную влажность в фазу всходов (на 5-е сутки после посева) путем дополнительного полива, стресс имитировали в течение двух суток до наступления 140% от НВ;- excess moisture in the seedling phase (on the 5th day after sowing) by additional irrigation, stress was simulated for two days before the onset of 140% of HB;

- засуху, которую имитировали путем прекращения полива растений на 5-е сутки после посева, стресс продолжали до начала увядания растений пшеницы (влажность почвы 10% от НВ), затем почву увлажнили до 70% от НВ.- drought, which was simulated by stopping watering the plants on the 5th day after sowing, the stress continued until the wheat plants withered (soil moisture 10% of HB), then the soil was moistened to 70% of HB.

Произрастание без стресса (влажность 70% от НВ, температура 20-23°С).Growth without stress (humidity 70% of HB, temperature 20-23 ° C).

Внесение продукта ферментации (ПФ) способствовало увеличению биометрии растений, средний прирост длины проростков по сравнению с контролем в вариантах с внесением ПФ составил 3%, сырой массы - 20%, сухой массы - 17% (табл. 2).The introduction of the fermentation product (PF) contributed to an increase in plant biometry; the average increase in the length of seedlings compared to the control in the variants with PF was 3%, wet weight - 20%, dry weight - 17% (Table 2).

Эффективность воздействия на растения кремний-органических удобрений с содержанием SiO₂ 3% и SiO₂ 5%, полученных с использованием метасиликата натрия, целесообразно оценивать, сравнивая варианты их применения с применением твердофазного продукта ферментации (ПФ).The effectiveness of exposure to plants of silicon-organic fertilizers with a content of SiO ₂ 3% and SiO ₂ 5% obtained using sodium metasilicate, it is advisable to evaluate by comparing the options for their application using solid-state fermentation product (PF).

Применение кремний-органических удобрений с содержанием SiO₂ 3% и SiO₂ 5% способствовало улучшению биометрических показателей пшеницы, особенную разницу в значениях отмечали по сырой массе проростков - прибавка составила 9-10%, по сравнению с вариантом ПФ. Также отмечали и увеличение сухой массы проростков, но достоверной разницы между удобрением (ПФ) и кремний-органическими удобрениями с содержанием SiO₂ 3% и SiO₂ 5% не отмечали. Значительные приросты сырой массы, по сравнению с сухой, можно объяснить тем, что в растительной клетке кремний образует гидрофильные силикатно-галактозные комплексы, связывающие свободную воду и тем самым повышающие водоудерживающую способность клетки и растения в целом.The use of silicon-organic fertilizers with a content of SiO ₂ 3% and SiO ₂ 5% contributed to the improvement of biometric indicators of wheat, a special difference in the values was noted for the fresh weight of seedlings - the increase was 9-10%, compared with the PF variant. An increase in the dry weight of seedlings was also noted, but no significant difference between fertilizer (PF) and silicon-organic fertilizers with a content of SiO ₂ 3% and SiO ₂ 5% was noted. Significant increases in wet weight, compared with dry, can be explained by the fact that silicon in a plant cell forms hydrophilic silicate-galactose complexes that bind free water and thereby increase the water retention capacity of the cell and the plant as a whole.

Внесение в почву только метасиликата натрия, также благоприятно отразилось на биометрии растений пшеницы: массы и длина проростков были выше контрольного варианта, но меньше, чем в вариантах с внесением кремний-органических удобрений.The introduction of only sodium metasilicate into the soil also had a favorable effect on the biometry of wheat plants: the mass and length of the seedlings were higher than the control variant, but less than in the variants with the addition of silicon-organic fertilizers.

Стресс - засуха.Stress is a drought.

При имитировании стрессовых условий - засуха, наблюдали снижение всех биометрических показателей пшеницы по сравнению с оптимальными условиями. При внесении кремний-органических удобрений с содержанием SiO₂ 3% и SiO₂ 5% данное снижение было менее значимым: если в варианте без удобрений (б/у) длина проростков уменьшилась на 9%, то в вариантах с кремний-органическими удобрениями - на 7-8%; снижение сухой массы в контроле составило 15%, в обоих вариантах с кремний-органическими удобрениями на основе ПФ-10% (табл. 2).When simulating stressful conditions - drought, a decrease in all biometric indicators of wheat was observed compared to optimal conditions. When applying silicon-organic fertilizers with a content of SiO ₂ 3% and SiO ₂ 5%, this decrease was less significant: if in the variant without fertilizers (used) the length of seedlings decreased by 9%, then in the variants with silicon-organic fertilizers - by 7-8%; the decrease in dry weight in the control was 15%, in both cases with silicon-organic fertilizers based on PF-10% (table. 2).

В условиях стресса (засуха) действие кремний-органических удобрений с содержанием SiO₂ 3% и SiO₂ 5% было более выраженным, но так же, как и при оптимальных условиях, наибольшую разницу в значениях отмечали по сырой массе проростков (табл. 2). Данное обстоятельство подтверждает способность кремния повышать водоудерживающую способность растения. В отличие от оптимальных условий, здесь наблюдали прирост и сухой массы проростков, увеличение которой свидетельствует о накоплении органических соединений и минеральных элементов растениями, в том числе и кремния, а также наращивании волокнистой части (остова) растений.Under stress (drought), the effect of silicon-organic fertilizers with a content of SiO ₂ 3% and SiO ₂ 5% was more pronounced, but just as under optimal conditions, the greatest difference in values was noted for the wet weight of the seedlings (table. 2) . This circumstance confirms the ability of silicon to increase the water-holding ability of the plant. In contrast to optimal conditions, an increase was also observed in the dry mass of seedlings, an increase in which indicates the accumulation of organic compounds and mineral elements by plants, including silicon, as well as the growth of the fibrous part (skeleton) of plants.

Применение кремний-органического удобрения с содержанием 3% SiO₂ способствовало увеличению сырой массы на 7,1%, с 5% SiO₂ - на 8,4% по сравнению с вариантом ПФ (фиг. 2). Прирост сухой массы проростков составил соответственно: 6,0% и 7,6% (фиг. 3).The use of silicon-organic fertilizer with a content of 3% SiO ₂ contributed to an increase in wet weight by 7.1%, from 5% SiO ₂ by 8.4% compared with the PF variant (Fig. 2). The increase in dry weight of the seedlings was respectively: 6.0% and 7.6% (Fig. 3).

Применение метасиликата натрия в чистом виде также оказало положительный результат на биометрические показатели пшеницы: увеличение сырой массы в среднем составило 15%, а сухой 16,5%, по сравнению с вариантом без удобрений, но эффект был ниже, чем от использования его в смеси с ПФ.The use of pure sodium metasilicate also had a positive result on the biometric indicators of wheat: the average increase in fresh weight was 15% and the dry weight was 16.5% compared to the version without fertilizers, but the effect was lower than when used in a mixture with PF.

Стресс - избыточная влажность.Stress - excess moisture.

При создании условий избыточной влажности в вариантах с кремний-органическими удобрениями с содержанием SiO₂ 3% и SiO₂ 5% отмечали увеличение длины проростков при сравнении с теми же вариантами в оптимальных условиях. Увеличение длины проростков в вариантах с содержанием 3 масс. % SiO₂ составило 6,7%, а с 5% SiO₂ - 3,6% (табл. 2). При этом в вариантах с ПФ, с метасиликатом натрия в чистом виде и в контроле такой разницы не наблюдали (они находились на том же уровне). Также отмечали рост сырой и сухой массы по сравнению с оптимальными условиями.When creating conditions of excess moisture in options with silicon-organic fertilizers with a content of SiO ₂ 3% and SiO ₂ 5%, an increase in the length of seedlings was noted when compared with the same options under optimal conditions. The increase in the length of seedlings in options containing 3 mass. % SiO ₂ was 6.7%, and with 5% SiO _{2 it} was 3.6% (Table 2). Moreover, in variants with PF, with pure sodium metasilicate and in control, no such difference was observed (they were at the same level). Wet and dry mass growth was also noted compared to optimal conditions.

Увеличение сырой массы проростков в вариантах с кремний-органическим удобрением с содержанием 3% SiO₂ составило 10%, а применение кремний-органического удобрения с 5%-ным содержанием - 7,4%, по сравнению с исходным ПФ (фиг. 4). Данное обстоятельство подтверждает способность кремния повышать водоудерживающую способность растения.The increase in the fresh weight of seedlings in versions with silicon-organic fertilizer with a content of 3% SiO ₂ was 10%, and the use of silicon-organic fertilizer with 5% content was 7.4%, compared with the initial PF (Fig. 4). This circumstance confirms the ability of silicon to increase the water-holding ability of the plant.

В условиях повышенной влажности увеличение сухой массы к исходному ПФ от кремний-органического удобрения с 3 масс. % SiO₂ составил 15,2%, от 5% SiO₂ - 6,2% (фиг. 5).In conditions of high humidity, an increase in dry mass to the initial PF from silicon-organic fertilizer from 3 mass. % SiO ₂ was 15.2%, from 5% SiO ₂ - 6.2% (Fig. 5).

Применение метасиликата натрия в чистом виде также способствовало увеличению сырой и сухой массы проростков, но в меньшей степени, чем исследуемые кремний-органические удобрения с содержанием SiO₂ 3% и SiO₂ 5%.The use of pure sodium metasilicate also contributed to an increase in the wet and dry weight of seedlings, but to a lesser extent than the studied silicon-organic fertilizers with a content of SiO ₂ 3% and SiO ₂ 5%.

Таким образом, в условиях водных стрессов (засуха и избыточная влажность) была отмечена положительная динамика в отношении биометрических показателей проростков пшеницы при внесении в почву кремний-органических удобрений.Thus, under conditions of water stress (drought and excess humidity), a positive dynamics was noted with respect to the biometric indicators of wheat seedlings when silicon-organic fertilizers were applied to the soil.

Высокая отзывчивость растений на данный стресс связана со способностью кремния повышать водоудерживающую способность растения и подтверждается возрастающей сырой массой проростков. Определенную роль сыграли повышенное количество нитратов и гуминовых кислот в кремний-органических удобрениях, которые способствовали дополнительному усвоению питательных элементов, с нарастанием остова растений, что подтверждается увеличением сухой массы проростков в указанных вариантах.The high responsiveness of plants to this stress is associated with the ability of silicon to increase the water-holding capacity of the plant and is confirmed by the growing raw mass of seedlings. A certain role was played by an increased amount of nitrates and humic acids in silicon-organic fertilizers, which contributed to the additional assimilation of nutrients, with an increase in the plant core, which is confirmed by an increase in the dry mass of seedlings in these variants.

Стресс - понижение температуры после посева.Stress - lowering the temperature after sowing.

При имитировании понижения температуры после посева семян пшеницы наблюдали самые наименьшие биометрические показатели пшеницы по сравнению с другими стрессовыми условиями. Данное обстоятельство свидетельствует о значительном негативном влиянии понижения температуры после посева на рост и развитие растений пшеницы (табл. 2).When simulating a drop in temperature after sowing wheat seeds, the smallest biometric indicators of wheat were observed compared to other stressful conditions. This circumstance indicates a significant negative effect of lowering the temperature after sowing on the growth and development of wheat plants (Table 2).

Реакция растений в условиях «снижение температуры после посева» на внесение в почву кремний-органических удобрений с содержанием SiO₂ 3% и SiO₂ 5% была менее отзывчивая. Кремний-органическое удобрение с 3%-ным содержанием SiO₂ способствовало увеличению сырой и сухой массы растений соответственно на 6,6 и 3,6%, с 5%-ным содержанием SiO₂ - на 5,3 и 5,4%, по сравнению с вариантом ПФ (табл. 2).The reaction of plants under conditions of "lowering the temperature after sowing" to the introduction of silicon-organic fertilizers with a content of SiO ₂ 3% and SiO ₂ 5% into the soil was less responsive. Silicon-organic fertilizer with a 3% content of SiO ₂ contributed to an increase in the wet and dry mass of plants by 6.6 and 3.6%, respectively, with a 5% content of SiO ₂ by 5.3 and 5.4%, respectively. compared with the option PF (table. 2).

Применение метасиликата натрия как самостоятельного удобрения при имитировании снижения температуры после посева не способствовало значительному изменению биометрических показателей пшеницы - наблюдалась тенденция к увеличению сырой массы проростков; длина и сухая масса были на уровне контрольного варианта.The use of sodium metasilicate as an independent fertilizer in simulating a decrease in temperature after sowing did not contribute to a significant change in the biometric parameters of wheat - there was a tendency to increase the fresh weight of seedlings; length and dry weight were at the level of the control option.

Стресс - понижение температуры после всходов.Stress - lowering the temperature after germination.

В условиях стресса увеличение биометрических параметров растений отмечали от всех испытуемых удобрений по сравнению с вариантом без удобрения. Воздействие кремний-органических удобрений с содержанием SiO₂, масс. 3% и 5% было менее заметным, отмечали только тенденции к увеличению сырой массы проростков, возможно, это было связано с недостаточной интенсивностью негативного влияния имитированного стресса, или фаза роста пшеницы имела не критический период воздействия стрессового фактора.Under stress, an increase in the biometric parameters of plants was noted from all tested fertilizers compared to the variant without fertilizer. The impact of silicon-organic fertilizers with a content of SiO ₂ , mass. 3% and 5% were less noticeable, only tendencies toward an increase in the wet weight of seedlings were noted, perhaps this was due to the insufficient intensity of the negative influence of simulated stress, or the wheat growth phase did not have a critical period of exposure to the stress factor.

Следовательно, в условиях температурного стресса применение кремний-органических удобрений с содержанием SiO₂, масс. 3% и 5% способствовали улучшению биометрических показателей проростков, что подтверждает их протекторные свойства в условиях температурного стресса.Therefore, under conditions of temperature stress, the use of silicon-organic fertilizers with a content of SiO ₂ , mass. 3% and 5% contributed to the improvement of the biometric parameters of seedlings, which confirms their protective properties under conditions of temperature stress.

Таким образом, были получены образцы новых кремний-органических удобрений с содержанием SiO₂, масс. 3% и 5% соответственно с усиленным протекторным действием для защиты растений от стрессовых факторов. При этом особо значимых, достоверных различий по биометрии растений при использовании кремний-органических удобрений с 3% или 5%, масс. SiO₂ отмечено не было. Поэтому, исходя из экономической составляющей, наиболее оптимальным является кремний-органическое удобрение с 3%, масс. SiO₂, которое может быть рекомендовано как эффективное кремний-органическое удобрение, расширяющее ассортимент удобрений с протекторными свойствами.Thus, samples were obtained of new silicon-organic fertilizers with a content of SiO ₂ , mass. 3% and 5%, respectively, with enhanced tread action to protect plants from stress factors. Moreover, especially significant, significant differences in plant biometry when using silicon-organic fertilizers with 3% or 5%, mass. SiO ₂ was not noted. Therefore, based on the economic component, the most optimal is silicon-organic fertilizer with 3%, mass. SiO ₂ , which can be recommended as an effective silicon-organic fertilizer, expanding the range of fertilizers with protective properties.

Применение нового кремний-органического удобрения позволит предотвратить негативные факторы для растений, повысив их устойчивость к стрессовым условиям, результатом чего является урожайность сельскохозяйственных культур на уровне их урожайности при отсутствии стрессовых условий.The use of a new silicon-organic fertilizer will prevent negative factors for plants by increasing their resistance to stressful conditions, resulting in crop yields at the level of their productivity in the absence of stressful conditions.

Заявленный способ приготовления кремний - органического удобрения является технологичным, что позволяет провести масштабирование процесса и осуществить его в промышленных условиях.The claimed method of preparing silicon - organic fertilizer is technologically advanced, which allows the process to be scaled and carried out under industrial conditions.

Claims

A method of preparing an organosilicon fertilizer comprising mixing organic and silicon-containing components, characterized in that the solid phase fermentation product is used as an organic component for 5 days at a peat mixture with a component ratio of 50 × 50, characterized by a content of N _total - 1.00 ... 3.00% a.s.w., P ₂ O ₅ - 1.20 ... 1.70% a.s.w., K ₂ O - 1.20 ... 1.70% a.s.w., C - 28 ... 40% a.s.w., pH _KCl - 6.3 ... 7.0, as a silicon-containing component - sodium metasilicate pentahydrate Na ₂ SiO ₃ ⋅ 5H ₂ O, in the ratio of components, mass., 9.3: 1, 0 which e was stirred for 30 min at 80 rev / min, followed by holding for 24 hours and again stirring at a speed of 40 rev / min for 15 min.