Питательный субстрат для выращивания растений

Изобретение относится к сельскому хозяйству. Питательный субстрат для выращивания растений включает в своем составе следующие компоненты: калиево-аммониево-водородная полиионная форма природного клиноптилолита, малорастворимые соли кальция и/или магния и фосфорной и/или серной кислоты, набор микроэлементов, в качестве которых присутствуют, по меньшей мере, железо, марганец, медь, цинк, кобальт, никель, молибден, в виде гидроксидов и/или малорастворимых солей указанных соединений, предпочтительно ортофосфатов, и бор в виде малорастворимой соли, при этом субстрат также необязательно содержит мицелий микоризного гриба, причем субстрат характеризуется размером частиц 0,1-10 мм и растворимостью компонентов, обеспечивающих суммарную концентрацию ионов в контактирующем с субстратом водном растворе 0,1-50,0 м-экв/дм3. Все компоненты взяты при определенном соотношении. Изобретение позволяет увеличить биологическую продуктивность субстрата, что приводит к улучшению усвоения растением питательных веществ, а также улучшить внешний вид растений. 5 з.п. ф-лы, 5 табл.

 

Область техники

Изобретение относится к области сельскохозяйственного и декоративного растениеводства, в частности, к питательным субстратам для выращивания растений в закрытом и открытом грунте, которые содержат полный набор питательных элементов (макро- и микро-) для роста растений в высокой концентрации и предназначены для длительного использования без дополнительного внесения удобрений при поливе слабоминерализованной водой. Может быть использовано в бытовом, сельскохозяйственном, высокотехнологичном и специализированном растениеводстве, в том числе: в качестве субстрата для замкнутых экологических систем (автономные оранжереи, фито- и ландшафтный дизайн, комнатное и декоративное растениеводство, клонирование и адаптация растений и т.д.), для улучшения плодородия и корректировки ионного состава обедненных почв, восстановления почвенного комплекса деградированных и истощенных грунтов, придания питательных свойств пескам и песчаным почвам.

Уровень техники

Субстраты в общем виде - это природные компоненты или их заменители, заменяющие растению почву и имеющие пористую структуру, обеспечивая растению больший приток кислорода. Увеличение пористого пространства, стимулирует бурный рост растения, корням не приходится пробивать себе путь, как в грунте, а сэкономленную энергию, растение использует для развития и укрепления иммунитета.

На данный момент изготовление субстратов является весьма актуальной темой и постоянно развивается.

Известен способ получения ионообменных субстратов для выращивания растений [SU 211935, дата публикации 19.11.1968], в котором полученная питательная среда состоит из смеси синтетических катионообменных и анионообменных смол, насыщенных катионами и анионами биогенных элементов из питательных растворов различного состава до состояния равновесия. Способ получения ионитных субстратов по этому методу универсален и позволяет использовать для этих целей синтетические иониты любых типов. Недостатком этого способа являются: использование больших объемов пропускаемого питательного раствора (как минимум 1 000 л раствора на 1 кг субстрата) и длительностью процесса; невозможность использования данной среды для корректировки ионного состава почв в природных условиях, что обусловлено санитарно-гигиеническими ограничениями и запретами на внесение в почву синтетических полимеров; затруднительностью утилизации использованного субстрата; дороговизной, обусловленной в том числе высокой стоимостью исходных ионитов.

Известен более технологичный способ получения ионитных субстратов такого типа, реализованный путем последовательного насыщения смеси катионита и анионита в статических условиях солями биогенных элементов [«Ионитные почвы» - B.C. Солдатов, Н.Г. Перышкина, Р.П. Хорошко - Изд. «Наука и Техника», Минск, 1978, 271 стр. - Стр. 157-172]. Это позволяет сократить объем насыщающих растворов и время процесса получения субстратов, однако большинство перечисленных выше недостатков остаются.

Известна питательная среда для выращивания растений [SU 1395217, дата публикации 15.05.1988], получаемая путем смешения синтетических катионита и анионита, насыщенных катионами и анионами биогенных элементов, и природного минерала из группы цеолитов - клиноптилолита, в калиевой или калиево-аммонийной ионной форме. В этом случае снижается стоимость получаемого субстрата за счет введения в его состав недорогого компонента - клиноптилолита. Однако недостатки, связанные с экологичностью и утилизируемостью, по-прежнему остаются.

Известен способ получения искусственной почвы на основе клиноптилолита [RU 2115301, дата публикации 20.07.1998]. Искусственная почва, получаемая по этому способу, состоит только из химически модифицированного клиноптилолита. Она представляет собой смесь катионных форм клиноптилолита с композиционным материалом на основе клиноптилолита, содержащем в своем составе фосфаты магния, и выполняющем роль анионообменного компонента. Недостатком рассматриваемого способа является высокая трудоемкость, обязательное термостатирование (обусловлено необходимостью введения ионов магния в клиноптилолит при повышенных температурах (не менее 50°С), с последующей обработкой раствором гидрофосфата металла при температуре не более 35°С), а также длительной финальной обработкой полученной смеси слабо концентрированными питательными гидропонными растворами.

Известна искусственная почва и способ ее получения [US 2015128671 А1, дата публикации 14.05.2015], в которой предлагается использовать синтетические и природные иониты в качестве компонетов-наполнителей, представляющих собой композиты, в которых частицы ионитов, насыщенные биогенными ионами, распределяются в объеме гидрогеля - альгината натрия. Основными недостатками данных сред является низкая обменная емкость описанных искусственных почв (не более 0,2 м-экв/г в сумме по катионам и анионам), сложность процесса получения и опасность бактериального роста патогенной микрофлоры на органическом гидрогеле.

Наиболее близким по технической сущности и достигаемому техническому результату является питательный субстрат для выращивания растений (прототип) [RU 2662772, дата публикации 30.07.2018], представляющий собой механическую смесь моноионных калиевой (10-89 масс. %), аммониевой (20-79 масс. %) и водородной (0-30 масс. %) форм природного клиноптилолита и малорастворимых солей кальция, магния и фосфорной и/или серной кислоты (0÷10 масс. %). Основными недостатками данного субстрата являются присутствие основных элементов питания растений (ионы калия и аммония) в разных частицах клиноптилолита (механическая смесь моноионных форм), отсутствие в составе субстрата полного набора микроэлементов, необходимых для эффективного роста растения.

Раскрытие изобретения

Задача изобретения - создание высокопродуктивного и экологичного питательного субстрата для ионитопоники на основе полиионных форм природных ионитов (цеолитов), насыщенных полным комплексом биологических макро- и микроэлементов, при равновесии с водой образующих питательный раствор.

Технический результат заключается в увеличении биологической продуктивности субстрата, что приводит к улучшению усвоения растением питательных веществ, в частности фосфора.

Поставленная задача решается тем, что предложен питательный субстрат для выращивания растений, состоящий из а) калиевой, аммониевой, водородной полиионных форм природного клиноптилолита (1-98 мас. %), б) малорастворимых солей кальция и/или магния и фосфорной и/или серной кислоты (каждого 0-10 мас. %); в) набора микроэлементов (железо, бор, марганец, медь, цинк, кобальт, никель, молибден) в виде малорастворимых солей и/или гидроксидов в количестве до 0,1 масс. % каждого. При этом субстрат характеризуется размером частиц 0,1-10 мм и растворимостью компонентов, обеспечивающих суммарную концентрацию ионов в контактирующем с субстратом водном растворе 0,1-50 м-экв/дм3. Также может быть добавлен в) мицелий микоризного гриба в количестве до 1 мас. % от массы субстрата. Субстрат содержит полный комплекс макро- и микроэлементов, а все элементы питания содержатся одновременно в одной элементарной частице субстрата. Субстрат улучшает усвоение растением питательных веществ, в частности фосфора.

При этом заявляемый питательный субстрат содержит следующие компоненты в следующем соотношении (масс. %):

- K+-NH4+-H+полиионная форма клиноптилолита - 1÷98;

примеры малорастворимых солей кальция и/или магния

- СаНРO4 - 0÷1;
- MgHPO4 - 0÷7;
- Са3(РO4)2 - 0÷10;
- Mg3(PO4)2 - 0÷2;
- CaSO4 - 0÷3;
- NH4MgPO4 - 0÷10;
- Доломит - 0÷2;
- Фосфорит - 0÷2;

примеры микроэлементов в виде солей и/или гидроксидов

- Железо (Fe(OH)3 или FePO4) - 0÷0,1;
- Бор (СаВO4 или MgBO4) - 0÷0,1;
- Марганец (Мn(ОН)2 или Мn3(РO4)2 - 0÷0,1;
- Медь (Сu(ОН)2 или Сu3(РO4)2) - 0÷0,1;
- Цинк (Zn(OH)2 или Zn3(PO4)2) - 0÷0,1;
- Кобальт (Со(ОН)2 или Со3(РO4)2) - 0÷0,1;
- Никель (Ni(OH)2 или Ni3(PO4)2) - 0÷0,1;
- Молибден (Мо(ОН)3 или Мо3(РO4)2) - 0÷0,1;

дополнительный компонент

- Мицелий микоризного гриба -0÷1.

Содержание калия, аммония и водорода в полиионных формах клиноптилолита обусловлено соотношением K/N и рН равновесного с субстратом раствора, соответствующей: физиологическим потребностям растений; оптимальной массе полезной части или декоративным свойствам растений; химическому составу, обусловливающему пищевую ценность с/х растений и принятой в практике растениеводства [«Агрохимия» - В.В. Кидин, С.П. Торшин - М.: Проспект, 2016. - 608 с.].

В заявляемом питательном субстрате источником калия и азота для растений и регулятором кислотности ризосферы является клиноптилолит, содержащий в ионообменном осмотически неактивном состоянии ионы калия, аммония, водорода. Необходимые пропорции данных элементов в полиионной форме получают путем управления химическим составом модифицирующего раствора при его производстве.

Количество клиноптилолита в субстрате составляет от 1 до 98 масс. % в расчете на массу субстрата. Данный интервал подразумевает и промежуточные значения, а также дробные значения, например, количество клиноптилолита может составлять 10, 20, 30, 40, 50, 60, 70, 80 или 90 масс. %, либо дробные числа, например, 15,5, 27,5, 33,3, 78,5, 95,7 масс. %.

В настоящей заявке анионы (фосфор и сера), а также микроэлементы, вводят в субстрат в виде малорастворимых солей, гидроксидов или природных минералов, растворимость которых не превышает таких значений, при которых суммарная концентрация электролитов в субстратном растворе не превысит значений, неприемлемых для роста растений. Доза введения минералов в питательный субстрат достаточно велика, чтобы субстратный раствор был насыщен по отношению к каждой из этих солей, что обеспечивает постоянство концентраций введенных ионов независимо от количества введенных добавок. Этим гарантируется невозможность передозировки данных ионов в растворе при превышении их необходимого количества в субстрате.

Количество малорастворимых солей указано в расчете на массу субстрата и данная форма записи «каждого 0-10 мас. %) означает, что в составе субстрата может присутствовать несколько солей в количестве до 10 мас. %, либо все присутствующие соли могут составлять 10 мас. %. Вид малорастворимой соли не ограничен приведенными выше примерами и включает любые другие подходящие растворимые соли и минералы, обеспечивающие высвобождение ионов.

Добавление в состав микроэлементов, а именно, по меньшей мере, железа, бора, марганца, меди, цинка, кобальта, никеля, молибдена, в виде солей и/или гидроксидов позволяет увеличить продуктивность предлагаемых субстратов (количество выращенной биомассы растений (как сырой, так и сухой) увеличивается минимум на 10-20% по сравнению с прототипом (таблицы 1-5)), а также улучшить внешний вид растений (надземной и корневой частей), в частности, содержание хлорофилла в листовых пластинах увеличивается на 20-30% по сравнению с прототипом (таблицы 2-3). Также допускается добавление других микроэлементов, полезных для растений, в том же количестве. Такие элементы известны специалистам.

Для увеличения роста корневой системы растения и улучшения усвоения растением питательных веществ, в частности фосфора, в качестве добавки к субстрату может быть использован мицелий микоризного гриба. Вид гриба микоризы определяется областью применения субстрата.

Достижение технического результата характеризуется получением урожая тест-растений (выражаемой в количестве выращенной на субстрате биомассы), сопоставленной с прототипом.

Ниже приведены примеры экспериментальных исследований эффективности предложенного субстрата.

Осуществление изобретения

Результаты биологических экспериментов представлены примерами. Примеры иллюстрируют, но не ограничивают заявляемое изобретение.

Условия испытаний:

- Экспериментальная культура указана в каждом конкретном примере.

- Питательная среда для растений: смесь испытуемого субстрата 2 масс. % и кварцевого песка 98 масс. % (отмыт 2М НСl от кислоторастворимых примесей). Сверху питательная среда мульчировалась черной полиэтиленовой крошкой для подавления роста одноклеточных водорослей.

- Вегетационные сосуды: черные пластиковые вазоны высотой 8 см и почвенной площадью 49 см2. Объем питательной среды 290 см3, масса питательной среды 330 г.

- Освещенность в вегетостате: 10 000 Люкс, лампы - светильник светодиодный ДСП08-6x24-001 УХЛ4.2. Фотопериод: 18 часов свет.

- Температура воздуха: днем 21÷23°С, ночью 16÷18°С.

- Полив: водопроводная вода подачей воды снизу в поддон, состав:

Количественными критериями оценки продуктивности субстратов являлась сырая и сухая (сушка при 60°С до постоянного веса) биомассы выращенных на них растений, для цветов - количество бутонов цветов. В качестве контроля использовали наиболее близкий по технической сущности прототип [RU 2662772] в смеси с таким же песком и с таким же процентным содержанием.

Субстрат согласно изобретению в отличие от прототипа дополнительно содержал набор микроэлементов (железо, бор, марганец, медь, цинк, кобальт, никель, молибден) в виде малорастворимых солей и/или гидроксидов в количестве до 0,1 мас. % каждого в расчете на массу субстрата.

Данные питательные среды могут иметь различный состав в широком интервале соотношения элементов питания и добавок мицелия микоризного гриба, что позволяет получать большой перечень специализированных питательных сред для нужд конкретных растений. Полученный питательный субстрат с высокой эффективностью может быть использован в качестве субстратов для ионитопоники, корректирующих добавок к почвам, грунтам и пескам различного происхождения.

Существенными преимуществами заявляемого изобретения являются:

- одновременное наличие всех элементов питания растений в элементарной частице субстрата;

- наличие в субстрате полного перечня микро- и макроэлементов;

- введение в питательную среду мицелия микоризного гриба для эффективного стимулирования развития корневой системы и листового аппарата растения;

- экологичность получения и применения;

- отсутствие высокотемпературных стадий обработки;

- возможность получения питательной среды, практически не содержащей в своем составе нитратов.

1. Питательный субстрат для выращивания растений, который включает в своем составе следующие компоненты, мас. %:

- калиево-аммониево-водородная полиионная форма природного клиноптилолита 1-98,

- малорастворимые соли кальция и/или магния и фосфорной и/или серной кислоты 0-10 каждой соли,

- набор микроэлементов, в качестве которых присутствуют, по меньшей мере, железо, марганец, медь, цинк, кобальт, никель, молибден, в виде гидроксидов и/или малорастворимых солей указанных соединений, предпочтительно ортофосфатов, и бор в виде малорастворимой соли в количестве до 0,1 каждого,

при этом субстрат также необязательно содержит мицелий микоризного гриба в количестве до 1 мас. % и субстрат характеризуется размером частиц 0,1-10 мм и растворимостью компонентов, обеспечивающих суммарную концентрацию ионов в контактирующем с субстратом водном растворе 0,1-50,0 м-экв/дм3.

2. Питательный субстрат по п. 1, отличающийся тем, что он содержит полный комплекс макро- и микроэлементов, находящийся одновременно в одной элементарной частице субстрата.

3. Питательный субстрат по п. 1 или 2, отличающийся тем, что малорастворимые соли представлены в следующем составе (мас. %):

CaHPO4 0÷1
MgHPO4 0÷7
Са3(PO4)2 0÷10
Mg3(PO4)2 0÷2
CaSO4 0÷3
NH4MgPO4 0÷10
Доломит 0÷2
Фосфорит 0÷2

4. Питательный субстрат по п. 1 или 2, отличающийся тем, что микроэлементы представлены в следующем составе (мас. %):

Железо (Fe(OH)3 или FePO4) 0÷0,1
Бор (CaBO4 или MgBO4) 0÷0,1
Марганец (Mn(ОН)2 или Mn3(PO4)2) 0÷0,1
Медь (Cu(ОН)2 или Cu3(PO4)2) 0÷0,1
Цинк (Zn(OH)2 или Zn3(PO4)2) 0÷0,1
Кобальт (Со(ОН)2 или Со3(PO4)2) 0÷0,1

Никель (Ni(OH)2 или Ni3(PO4)2) 0÷0,1

Молибден (Мо(ОН)3 или Мо3(PO4)2) 0÷0,1

5. Питательный субстрат по п. 3, отличающийся тем, что содержит полный набор макро- и микроэлементов, содержащий дополнительно мицелий микоризного гриба до 1 мас. % в расчете на массу субстрата.

6. Питательный субстрат по п. 4, отличающийся тем, что содержит полный набор макро- и микроэлементов, содержащий дополнительно мицелий микоризного гриба до 1 мас. % в расчете на массу субстрата.



 

Похожие патенты:

Изобретение относится к сельскому хозяйству, в частности к возделыванию ярового рапса с применением органоминерального удобрения на черноземе выщелоченном в условиях лесостепи Центрального Черноземного региона. Способ включает основную и предпосевную подготовку почвы и семян, уход за посевами и уборку.

Изобретение относится к области сельского хозяйства, в частности к способам выращивания риса. Способ включает одноразовую некорневую обработку растения на фоне минерального питания в фазе кущения водным раствором микроудобрения, содержащего янтарную и лимонную кислоты, гидроксид калия, соединения цинка и меди.
Изобретение относится к сельскому хозяйству. Состав для нейтрализации кислых почв включает мелиорант в виде известьсодержащего отхода производства, причем в качестве мелиоранта используют известняковый щебень фракции от 8 до 25 мм, равномерно перемешанный с торфом и кислой почвой.
Изобретение относится к сельскому хозяйству. Способ приготовления комплексного сорбционно-стимулирующего препарата для снижения аллелотоксичности почвы характеризуется тем, что водные растворы бентонита, гумата калия или натрия, автолизата пивных дрожжей (АПД) и полиэтиленгликоля (ПЭГ) смешивают в массовом соотношении 4:0,9-1,1:2,8-3,2:0,35-0,45, соответственно, при непрерывном перемешивании в течение 5-6 часов с получением суспензии, которую высушивают до получения сухого остатка с последующим его измельчением в порошок.
Изобретение относится к сельскому хозяйству. Способ получения сорбционно-стимулирующего препарата для снижения аллелотоксичности почвы характеризуется тем, что водные растворы бентонита, гумата натрия или калия и автолизата пивных дрожжей (АПД) смешивают в массовом соотношении 4:0,9-1,1:2,8-3,2 соответственно при непрерывном перемешивании в течение 5-6 часов с получением суспензии, которую высушивают до получения сухого остатка с последующим его измельчением в порошок.

Изобретение относится к виноградной отрасли. Способ защиты виноградных растений от вымерзания включает в себя получение и выборку гравиленовых кубиков, которые использовались ранее при выращивании огурцов, посадку виноградных саженцев в кубиках гравилена, предварительно увлажненных, изготовление посадочных ям ямокопателем, высадку вегетирующих саженцев в ямку, причем с целью зашиты виноградных растений от вымерзания, улучшения условий произрастания растений под саженец укладывается 10 кг торфа + 40 грамм Грин ГО 8-16-24+10, при этом торф вместе с гравиленом образуют утепляющую полость, с помощью которой создается на корнештамбе и корнях изолирующая прослойка из гравилена, который укладывается вокруг штамба саженца, а также с помощью которой улавливается парообразная влага, восходящая от грунтовых вод, подтягиваемая торфом и гравиленом в зону корней, а теплоизоляционные свойства гравилена в зимний период снижают темпы промораживания корнештамба и корней виноградного куста, что сохраняет их от вымерзания.

Изобретение относится к сельскому хозяйству. Способ получения почвогрунта на основе органических компонентов, которые предварительно измельчают и перемешивают, причем в качестве органических компонентов используют отходы льнопроизводства - негуминифицированную льнокостру и пенькокостру, которые активируют путем обработки 10-20% раствором фосфорной кислоты, полученную смесь перемешивают и проводят дополнительную активацию, обрабатывая ее раствором дигидрофосфата аммония, а из гумифицированной пенькокостры технической конопли и льнокостры льна-долгунца, взятых в равном соотношении, добавляя раствор гидроксида калия, получают гуминово-фульватный комплекс, который фильтруют, отделяя фильтрат от твердой фазы, при этом в качестве фильтра используют биомассу ранее активированной негуминифицированной льнокостры и пенькокостры, полученные твердые фракции перемешивают, добавляют в смесь до 4% нитрата аммония и 1% мелкодисперсной серы, перемешивают и подсушивают до воздушно-сухого состояния.

Изобретение относится к области сельского хозяйства, в частности к растениеводству. Способ включает протравливание семян, посев и обработку посевов органоминеральными активными веществами, причем в качестве препаратов используют «Аминокат-30», или «Биоплант Флора» с нормой расхода препарата соответственно 0,3 л/га и 1 л/га, или Лигногумат 60 г/га + Мивал Агро 10 г/га.
Изобретение относится к составу материала для тепловой мелиорации почвы. Предлагаемый материал содержит минеральный компонент.

Изобретения относятся к сельскому хозяйству. Гранулированное серосодержащее азотно-калийное удобрение включает азотсодержащий компонент и сульфат калия, при этом дополнительно содержит нитрат калия при массовом соотношении сульфата и нитрата калия 1:(1,1÷1,2), а азотсодержащий компонент представляет собой сульфатонитрат аммония состава (NH4)2SO4⋅2NH4NO3 при его содержании в удобрении 60-70 мас.%.

Настоящее изобретение относится к области биотехнологии. Изобретение представляет собой применение композиции, содержащей эффективное количество по меньшей мере одного липопептида, продуцируемого по меньшей мере одним штаммом Bacillus sp, в качестве биостимулятора для роста растений, где липопептид выбран из итурина, сурфактина и фенгицина или их смеси.
Наверх