Экочернозем и концентрированный почвенный раствор, способ и устройство для их получения

Изобретения относятся к области сельского хозяйства и почвоведения. Экочернозем состоит из почвогрунта с содержанием гумуса 5-8%. Структура почвогрунта образована мелкими - 0,1-0,3 мм и крупными - до 10 мм комками, с цветом от светло-коричневого до черного и кислотностью рН 6-8. Экочернозем заселяют дождевыми червями и микрофлорой, характерной для девственных черноземов и включающей целлюлозоразрушающие грибы, литотрофные микроорганизмы, молочнокислые бактерии, азотфиксирующие бактерии и деструкторы азотистых соединений. Концентрированный почвенный раствор состоит из водной вытяжки экочерноземов, содержащей растворенные компоненты гумуса и микрофлору и имеющей цвет от светло-желтого до темно-коричневого и кислотность рН 6-8. В способе в изолированных емкостях создают систему дренажа, размещают над ней горизонтальный слой, содержащий органоминеральную смесь. В горизонтальный слой вносят экочернозем, содержащий черноземообразующие организмы, в количестве 5-20% от общего объема слоя. Поддерживают оптимальные условия для переработки, а после завершения переработки проливают горизонтальный слой водой и собирают фильтрат. Устройство содержит размещенные в помещении емкости с проницаемым для жидкости дном, устройства для полива и сбора фильтрата, средства подачи и подогрева воздуха. Емкости снабжены устройствами контроля температуры и влажности. Устройства для полива снабжены средствами распыления жидкости. Внутри каждой емкости снизу вверх размещены дренирующий слой, слой органоминеральной смеси, в углублении которого помещен начальный объем экочернозема, и перерабатываемый слой органоминеральной смеси. Группа изобретений позволяет повысить плодородие и производить растительную продукцию на небольших площадях. 4 н. и 5 з.п. ф-лы, 2 ил.

 

Изобретения относятся к сельскому хозяйству, в частности к производству средств повышения плодородия и улучшения экологии, и могут быть использованы как в частных мелкотоварных производствах, так и в крупнотоварном промышленном производстве.

Основным средством для производства растительной продукции является почва. Из всех видов почв наибольшей биологической активностью обладает естественный чернозем, черный цвет которому придает повышенное содержание гумуса. Чернозем отличается не только повышенным содержанием гумуса, но и составом почвенных обитателей, и комковатой воздухо- и влагопроницаемой структурой, создающей комфортные условия проживания этим обитателям, при этом на поверхности почвенных комочков обитают аэробные почвенные микроорганизмы, а внутри комочков - анаэробные почвенные организмы. В современных условиях в естественных черноземах длительно идет процесс снижения содержания гумуса и, как следствие, убывания естественного плодородия почвы. Сейчас хорошей считается почва с содержанием гумуса 2%. Поддержание производительности с помощью удобрений снижает качество и полезность продуктов, т.е. ухудшает экологию.

Цель изобретения состоит в получении качественно новых продуктов - структурированной почвы и водной вытяжки из нее, и в разработке технологии, пригодной для мелкотоварного производителя и промышленного производства.

В работе по повышению плодородия были собраны образцы нетронутых плугом черноземов и воссоздана культура черноземообразующих организмов, с помощью которых была создана структурированная почва, превосходящая по биологической активности естественный чернозем. Эта почва названа экочерноземом (ЭЧ).

Экочернозем - это почва с цветом от светло-коричневого до черного с кислотностью Ph 6…8, структура которой образована мелкими 0,1…0,3 мм и крупными до 10 мм комками с содержанием гумуса 5…8% и более, заселенная дождевыми червями и микрофлорой, характерной для девственных черноземов и включающей целлюлозоразрушающие грибы, литотрофные микроорганизмы, молочнокислые бактерии, азотфиксирующие бактерии и деструкторы азотистых соединений. Был получен и экочернозем с более значительным содержанием гумуса, но при увеличении содержания гумуса более чем 8% изменения плодородия не столь значительны, поэтому они экономически неоправданны.

Также получена водная вытяжка из экочернозема, названная концентрированный почвенный раствор (КПР). Концентрированный почвенный раствор сохраняет свойства положительного воздействия на растения и при значительном разбавлении, например 1 к 100.

КПР достоверно повышает иммунитет растений к микробным и вирусным заболеваниям, достоверно ускоряет рост и развитие растений.

Общеизвестно, что гумус водой не растворяется, поэтому для получения питательных растворов гумус растворяют, к примеру, щелочью, а потом нейтрализуют кислотой, или наоборот - растворяют кислотой, а нейтрализуют щелочью. При получении КПР все происходит так же, но в микродозах. Одни микроорганизмы растворяют гумус щелочью, другие кислотой. Сообщество почвенных микроорганизмов сбалансировано таким образом, что КПР получается нейтральным.

КПР - это жидкость с цветом от светло-желтого до темно-коричневого, Ph 6…8, содержит растворенные в воде компоненты гумуса и микрофлору, характерную для девственных черноземов, включающую целлюлозоразрушающие грибы, литотрофные микроорганизмы, молочнокислые бактерии, азотфиксирующие бактерии и деструкторы азотистых соединений. КПР может храниться в закрытой таре без наблюдаемого изменения свойств не менее года, так как анаэробные микроорганизмы в КПР содержатся живыми, а аэробные микроорганизмы содержатся в виде спор.

Способы приготовления экочернозема и концентрированного почвенного раствора неизвестны ввиду новизны самих веществ. Аналогами по используемым операциям могут служить способы приготовления органического удобрения из отходов.

Наиболее близким по технической сущности является способ приготовления органического удобрения из отходов, заключающийся в том, что смесь, состоящую из отходов и наполнителя, располагают горизонтальным слоем над закрытыми сеткой каналами, затем укладывают слой заселенного червями субстрата, периодически поливают его водой, снизу прогоняют подогретый воздух и отводят просочившуюся воду (патент РФ №2092469).

Известно также устройство для приготовления органического удобрения из отходов, содержащее размещенные в помещении емкости, над которыми расположены средства для полива и загрузки, при этом дно емкостей выполнено дренированным, имеются каналы для удаления воды, а помещение имеет средства для подачи и подогрева воздуха (патент РФ №2092469).

Способ приготовления экочернозема и концентрированного почвенного раствора состоит в том, что в изолированных емкостях с проницаемым дном укладывают горизонтальный слой, содержащий органоминеральную смесь, подготовленную к переработке, вносят в углубление на его поверхноости начальный объем экочернозема, содержащий черноземообразующие почвенные организмы, сверху укладывают второй горизонтальный слой органоминеральной смеси, увлажняют при необходимости, поддерживают оптимальные условия для переработки, после завершения переработки проливают водой и собирают фильтрат, причем структурированную почву вносят в количестве 5…20% от общего объема слоев.

С целью ускорения процессов переработки и обеспечения ее равномерности все компоненты горизонтального слоя предварительно измельчают до размеров 1…2 мм.

Для улучшения условий жизнедеятельности черноземообразующих организмов и достижения достаточной воздухо- и влагопроницаемости в смесь добавляют сорбирующие компоненты в количестве от 10 до 60% от общего объема.

Для повышения качества продукта периодически орошают горизонтальный слой мелко распыленной водой.

Создание оптимальных условий переработки состоит в измерении температуры и влажности в помещении, поддержании относительной влажности более 65% путем периодического орошения горизонтального слоя, и поддержании температуры в помещении в пределах 20…25°С.

Процесс переработки заканчивают после достижения прозрачности фильтрата и отсутствия в нем механических примесей.

Реализацию способа рассмотрим на примере работы устройства.

На чертеже показан разрез устройства для получения ЭЧ и производства КПР, где в помещении 1 установлены емкости 2 (показана одна из них) с дном 3, имеющим отверстия 4, на котором уложен дренирующий слой 5. Над ним располагается слой органоминеральной смеси 6, в углублении которого размещаются начальный объем 7 экочернозема с находящимися в нем черноземообразующими организмами, а над объемом 7 и слоем 6 уложен перерабатываемый слой 8 органоминеральной смеси. Распылитель 9 жидкости расположен над емкостью 2. В помещении 1 установлен также вентилятор 10, который входом сообщается с воздухом вне помещения, а выходом - с калорифером 11, из последнего воздух попадает в помещение 1. Под отверстиями 4 расположен наклонный лоток 12, по которому жидкость стекает в емкость 13 для сбора фильтрата.

Устройство работает следующим образом. После загрузки нового перерабатываемого слоя 8 в него перемещаются черви из объема 7 и переносят с собой грибы и микроорганизмы. Все вместе они перерабатывают органоминеральную смесь в экочернозем и при этом размножаются.

Содержимое емкости 2 периодически проливают водой из распылителя 9.

Периодичность проливки может быть, например, 1 раз в 10 дней. В помещении 1 вблизи емкостей 2 установлены датчики температуры и влажности (на чертеже не показаны).

Жидкость, достигшая дна 3 (фильтрат), через отверстия 4 стекает в лоток 12 и по нему - в емкость 13. Процесс ведут описанным выше образом до тех пор, пока стекающий по лотку 12 фильтрат не станет прозрачным, т.е. в нем не будет механических примесей. После этого емкость 13 опорожняют, вновь производят проливку и собирают в емкости 13 КПР. Добавляют сверху новую порцию органоминеральной смеси в перерабатываемый слой 8 и описанный выше цикл повторяется. Повторение циклов идет до заполнения емкости 2. После заполнения емкости 2 экочерноземом его выгружают, загружают новый перерабатываемый слой 8 и весь процесс повторяется.

Слой 6 органоминеральной смеси также перерабатывается, но значительно медленнее. Часть слоя 6 может быть использована в качестве перерабатываемого слоя 8 в последующих циклах.

Органоминеральная смесь может содержать отходы жизнедеятельности крупного рогатого скота (навоз) в смеси с соломой, опилками, торфом. Она измельчается перед загрузкой в емкость 2 до размера частиц 1…2 мм. Если смесь недостаточно воздухо- и влагопроницаема, в нее добавляют сорбирующие компоненты.

Эффективность ЭЧ и КПР неоднократно была проверена экспериментально. В частности, было проведено прорастание семян кресс-салата, помещенных на ЭЧ или смоченных КПР. Ростки в ЭЧ достигли длины 51,9 мм, смоченные КПР - 55,6 мм, тогда как контрольные (в дистиллированной воде) достигли 45,3 мм.

На фотографии показаны ростки пшеницы, выращенные на экочерноземе, и для сравнения на покупной почвосмеси и на почве с полей ТСХА.

Использование изобретений позволяет производить корма и полноценные продукты питания в промышленных объемах на сравнительно небольших площадях.

1. Экочернозем - структурированная почва с содержанием гумуса 5-8%, структура которой образована мелкими 0,1-0,3 мм и крупными до 10 мм комками, с цветом от светло-коричневого до черного и кислотностью рН 6-8, заселенная дождевыми червями и микрофлорой, характерной для девственных черноземов и включающей целлюлозоразрушающие грибы, литотрофные микроорганизмы, молочнокислые бактерии, азотфиксирующие бактерии, деструкторы азотистых соединений.

2. Концентрированный почвенный раствор - водная вытяжка из экочерноземов, содержащая растворенные в воде компоненты гумуса и микрофлору, включающую целлюлозоразрушающие грибы, литотрофные микроорганизмы, молочнокислые бактерии, азотфиксирующие бактерии и деструкторы азотистых соединений, имеющая цвет от светло-желтого до темно-коричневого и кислотность рН 6-8.

3. Способ получения экочернозема и концентрированного почвенного раствора, состоящий в том, что в изолированных емкостях создают систему дренажа, размещают над ней горизонтальный слой, содержащий органоминеральную смесь, отличающийся тем, что в горизонтальный слой вносят экочернозем, содержащий черноземообразующие организмы, в количестве 5-20% от общего объема слоя, поддерживают оптимальные условия для переработки, а после завершения переработки проливают горизонтальный слой водой и собирают фильтрат.

4. Способ по п.3, отличающийся тем, что для достижения воздухопроницаемости смеси в горизонтальный слой добавляются сорбирующие компоненты в количестве 10-60% общего объема слоя.

5. Способ по п.3, отличающийся тем, что для ускорения процессов переработки все компоненты горизонтального слоя предварительно измельчаются до размера частиц 1-2 мм.

6. Способ по п.3, отличающийся тем, что для сохранения структуры экочернозема его проливают мелкораспыленной водой.

7. Способ по п.3, отличающийся тем, что поддержание оптимальных условий для переработки выполняют измерением температуры и влажности в помещении и поддержанием в помещении температуры 20-25°С и относительной влажности более 65%.

8. Способ по п.3, отличающийся тем, что завершение переработки определяют по достижению прозрачности фильтрата.

9. Устройство для получения экочернозема и концентрированного почвенного раствора, содержащее размещенные в помещении емкости с проницаемым для жидкости дном, устройства для полива и сбора фильтрата, средства подачи и подогрева воздуха, отличающееся тем, что емкости снабжены устройствами контроля температуры и влажности, устройства для полива снабжены средствами распыления жидкости, внутри каждой емкости снизу вверх размещены дренирующий слой, слой органоминеральной смеси, в углублении которого помещен начальный объем экочернозема, и перерабатываемый слой органоминеральной смеси.