Торфяное удобрение и способ его получения

 

Изобретение предназначено для получения торфяного удобрения с добавлением минеральных компонентов для обогащения почвы и подкормки растений в период вегетации. Удобрение содержит азот, фосфор и калий в связанном с органическим веществом виде при следующем соотношении компонентов, мас.%: торф (сухое вещество) 17,3 - 17,6, азот 0,50 - 0,51, фосфор в пересчете на P₂O₅ 0,20 - 0,25, калий в пересчете на K₂O 0,56 - 0,60, вода остальное. Способ получения удобрения осуществляется путем ферментации смеси измельченного торфа с минеральными компонентами и водой за счет собственной микрофлоры при температуре 25 - 40^oC до образования однородной массы и снижения концентрации азота, фосфора и калия в жидкой фазе до постоянной величины. Торф используют с влажностью 20 - 50 мас.%. Получаемое удобрение обеспечивает в почве оптимальную для растений концентрацию питательных веществ и компонентов гумуса - солей гуминовых кислот, а также снижение их потерь. 2 с.п.ф-лы, 3 табл.

Изобретение относится к области переработки нефти и может быть использовано в сельском хозяйстве для обогащения почвы перед посевом органическими и минеральными веществами и для подкормки растений в период вегетации.

Известны органо-минеральные удобрения (авт. св. NN 320471, 540853, 589238, 627113, 655694, 682489, 882978, 1542944, 1576521 и патент СССР N 1777596).

Недостатком известных удобрительных составов является то, что они, являясь механической смесью, и под действием атмосферных осадков, легко теряют питательные вещества.

При этом до 50% их уносится безвозвратно, не используются растениями и загрязняют близлежащие водные источники.

Кроме того, в первоначальный момент внесения из-за легкости вымывания в прикорневой зоне создается повышенная концентрация элементов питания, что отрицательно сказывается на росте растений и качестве продукции (увеличение содержания нитратов и др. элементов).

Цель предлагаемого изобретения состоит в создании вещества, обеспечивающего в почве оптимальную для растений концентрацию питательных веществ, компонентов гумуса (солей гуминовых кислот), снижение их потерь и способа их получения.

Поставленная цель достигается тем, что смесь торфа с определенным количеством минеральных компонентов и воду подвергается ферментации при повышенной до 25 - 40^oC температуре (t) до образования однородной массы удобрения и снижения концентрации калия, фосфора и азота в жидкой фазе (после центрифугирования) до постоянной величины.

В качестве основных минеральных компонентов берут мочевину, двойной суперфосфат и поташ в соотношении основных элементов, мас.%: Азот - 0,50 - 0,51 Фосфор (в пересчете на P₂O₅) - 0,20 - 0,25 Калий (в пересчете на K₂O) - 0,56 - 0,60.

Причем в предлагаемом удобрении соотношение основных элементов питания соответствует оптимальному для растений (навоз, перегной), что не требует при их внесении корректировки содержания элементов питания другими удобрениями.

Кроме того, в предлагаемом удобрении обеспечивается гарантированный перевод гуминовых соединений торфа в более активную и усвояемую растениями форму - гуматы калия и кальция.

Температура ферментации 25 - 40^oC предлагаемого способа ведет к усилению образования при ферментации необходимой микрофлоры и наоборот к угнетению нежелательной микрофлоры.

Торфяное удобрение представляет собой вязкотекучую пастообразную массу от коричневого до черного цвета с содержанием влаги (W) 80 - 85 мас.%, при соотношении компонентов, мас.%: Торф (сухое вещество) - 17,3 - 17,6 Азот - 0,50 - 0,51 Фосфор (в пересчете на P₂O₅) - 0,20 - 0,25 Калий (в пересчете на K₂O) - 0,56 - 0,60 Вода - Остальное В табл. 1 приведен сравнительный анализ предложенного состава и известного (патент СССР N 1777596, кл. C 05 F 11/02, 1992).

Из табл. 1 следует, что в предложенном составе соотношение основных элементов питания N : P₂O₅ : K₂O равно 1 : 0,5 : 1, т.к. содержание подвижного фосфора в 2 раза меньше содержания азота и подвижного калия, что соответствует их соотношению в природных органических удобрениях (навоз, перегной).

В известном составе содержание подвижного фосфора в несколько раз больше содержания азота и подвижного калия. Несбалансированное содержание элементов питания при их внесении требует корректировки другими удобрениями.

Получение торфяного удобрения осуществляется следующим способом.

Торф со степенью разложения 20 - 40 мас.%, влагой 20 - 50 мас.% и зольностью 2 - 20 мас.% смешивается с минеральными добавкам и водой, а затем выдерживается (ферментируется) при постоянном перемешивании и температуре 25 - 40^oC до образования однородной вязкотекучей массы и снижения концентрации питательных веществ (N, P, K) в жидкой фазе до постоянной величины. Время выдержки составляет при 25^oC не менее 16 ч, а при 40^oC не менее 2-х ч.

Если процесс проходит при температуре ниже 25^oC, то он затягивается во времени и может длиться несколько месяцев, что экономически нецелесообразно. Кроме того, не достигается требуемого качества продукта, т.е. происходит потеря питательных веществ при внесении в почву под действием атмосферных осадков, ферментация не идет до конца.

Если процесс проходит при температуре выше 40^oC, то происходит угнетение микрофлоры, наблюдается процесс саморазогревания и минерализация органического вещества, требуемое качество вещества не достигается.

Пример 1. Для получения 100 г удобрения с влагой 80% требуется, г:
Торф (сухое вещество) - 17,6
Минеральные добавки:
Мочевина - 1,08
Поташ - 0,88
Двойной суперфосфат - 0,44
Вода - Остальное
соотношении элементов питания, мас.%:
Азот - 0,50
Калий (в пересчете на K₂O) - 0,60
Фосфор (в пересчете на P₂O₅) - 0,25
В зависимости от того, какие вещества берутся для получения торфяного удобрения, будет меняться масса внесенных компонентов при соотношении N : P₂O₅ : K₂O равным 1 : 0,5 : 1.

Пример 2. 216,3 кг измельченного торфа W = 20 мас.% обрабатывают 27,0 кг минеральных компонентов, растворенных в 756,7 л воды. Смесь перемешивают при температуре 25^oC в течение 16 ч. Полученный продукт расфасовывают в полиэтиленовые или стеклянные банки и используют в качестве торфяного удобрения.

Пример 3. 346,0 кг измельченного торфа W = 50 мас.% обрабатывают 27,0 кг минеральных компонентов, растворенных в 627 л воды. Смесь перемешивают при температуре 40^oC в течение 2 ч. Полученный продукт расфасовывают и используют аналогично примеру 2.

Пример 4. Измельченный торф непрерывно подают в реактор, снабженный перемешивающим устройством и обогревом. Туда же одновременно насосом подают раствор минеральных компонентов. Подачу компонентов прекращают при заполнении реактора. Затем реакционную массу перемешивают в реакторе при температуре 33^oC в течение 9 ч. Полученный продукт выгружается, расфасовывается и используется аналогично примеру 2.

Качество продукта определяют по его консистенции и содержанию подвижного калия в исходном продукте и жидкости (после центрифугирования).

Определение проводят следующим образом. Берут исходный продукт и его центрифугируют в течение 15 мин со скоростью 4000 об/мин. Происходит разделение на твердую и жидкую фазы. Определяют содержание элементов питания в жидкой фазе, а также и в твердой после центрифугирования. Можно в твердой фазе после центрифугирования определение NPK не проводить, тогда NPK определяют в исходном продукте.

Если содержание подвижного калия в исходном продукте на 100 г сухого вещества в 5 - 10 раз больше, чем содержание подвижного калия в 100 мл жидкости, то процесс ферментации прошел и продукт получился требуемого качества.

Приводим сравнительный анализ предложенного способа и известного (патент СССР N 1777596, кл. C 05 F 11/02, 1992) (см. табл. 2 и 3).

Из табл. 2 следует, что в предлагаемом способе содержание подвижных элементов питания (в основном калия и фосфора) на 100 г сухого вещества или мас.% в исходном продукте или твердом веществе после центрифугирования в пять и более раз больше содержания этих элементов в 100 см³ жидкости (мас.%), чем в прототипе, следовательно процесс ферментации прошел полностью, продукт получился требуемого качества, произошло взаимодействие гуминового комплекса торфа с соединениями калия.

Кроме того, содержание подвижного калия в образце, полученном при температуре 25^oC и времени ферментации в течение 15 ч, в исходном продукте и твердом веществе (после центрифугирования) составляет соответственно 3055 и 1155 мг/100 г сухого вещества или 0,611 и 0,231 мас.%, а в жидкости - 475 мг/100 см³ (г) раствора (0,380 мас.%). Это указывает на частичное связывание калия при данных условиях с гуминовым комплексом торфа.

Сравнительные данные предложенного способа и известного приведены в табл. 3.

Из табл. 3 следует, что в предлагаемом способе используют торф с влагой 20 - 50 мас.%, ферментацию осуществляют при температуре 25 - 40^oC до образования однородной массы и снижения концентрации азота, фосфора и калия в жидкой фазе до постоянной величины при следующем соотношении компонентов, мас. %:
Торф (в пересчете на сухое вещество) - 0,050 - 0,100
Азот - 0,020 - 0,102
Фосфор (в пересчете на P₂O₅) - 0,020 - 0,050
Калий (в пересчете на K₂O) - 0,020 - 0,112
Вода - Остальное
Таким образом предлагаемое вещество обеспечит в почве оптимальную для растений концентрацию питательных веществ и снижение их потерь и может быть использовано для обогащения почвы перед посевом органическими и минеральными веществами.

Формула изобретения

1. Удобрение, содержащее торф, минеральные компоненты и воду, отличающееся тем, что в качестве минеральных компонентов оно содержит азот, фосфор и калий в связанном с органическим веществом виде при следующем соотношении компонентов, мас.%:
Торф (сухое вещество) - 17,3 - 17,6
Азот - 0,50 - 0,51
Фосфор в пересчете на P₂O₅ - 0,20 - 0,25
Калий в пересчете на K₂O - 0,56 - 0,60
Вода - Остальное
2. Способ получения удобрения, включающий смешивание измельченного торфа с минеральными компонентами и водой и ферментацию смеси за счет собственной микрофлоры при повышенной температуре, отличающийся тем, что в качестве минеральных компонентов используют азот, фосфор и калий, торф используют с влажностью 20 - 50 мас.%, а ферментацию осуществляют при 25 - 40^oC до образования однородной массы и снижения концентрации азота, фосфора и калия в жидкой фазе до постоянной величины при следующем соотношении компонентов мас.%:
Торф (сухое вещество) - 17,3 - 17,6
Азот - 0,50 - 0,51
Фосфор в пересчете на P₂O₅ - 0,20 - 0,25
Калий в пересчете на K₂O - 0,56 - 0,60
Вода - Остальноер

РИСУНКИ

Рисунок 1, Рисунок 2, Рисунок 3