Способ гуматизации минеральных удобрений

Авторы патента:

Тетерин Владимир Сергеевич (RU)

Панферов Николай Сергеевич (RU)

Митрофанов Сергей Владимирович (RU)

Гапеева Наталья Николаевна (RU)

Благов Дмитрий Андреевич (RU)

C05G3/50 - Смеси одного или нескольких удобрений с веществами, не являющимися удобрениями

C05G1/00 - Смеси удобрений, относящихся к разным подклассам класса C05

Владельцы патента RU 2767637:

Федеральное государственное бюджетное научное учреждение «Федеральный научный агроинженерный центр ВИМ» (ФГБНУ ФНАЦ ВИМ) (RU)

Изобретение относится к сельскому хозяйству. Способ гуматизации минеральных удобрений характеризуется тем, что для гуматизации минерального удобрения – нитроаммофоски используют жидкий гуминовый препарат Экорост с содержанием гуминовых веществ 50,68 г/л, а также полиэтиленгликоль-400, используемый в качестве прилипателя. Все компоненты взяты при определенном соотношении. Изобретение позволяет увеличить урожайность культур за счет повышения доступности элементов питания, входящих в состав минеральных удобрений и снизить потери водорастворимых элементов питания, входящих в состав минеральных удобрений, вследствие их вымывания. 3 табл., 1 пр.

Изобретение относится к производству удобрений, в частности минеральных, и может быть использовано для изготовления минеральных удобрений в оболочках из гуминовых препаратов.

Дефицит и дороговизна использования традиционных форм минеральных удобрений заставляет изыскивать способы повышения их эффективности и включать в современные технологии производства и применеия. В сельскохозяйственной практике нередки случаи, когда применение даже высоких доз минеральных удобрений не всегда приводит к прогнозируемому увеличению урожая, так как погодные условия вегетационного периода оказывают настолько сильное влияние на продукционные процессы, что в неблагоприятные годы (как засушливые, так и чрезмерно влажные) минеральные удобрения вообще не влияют на урожайность или даже вызывают ее снижение. Коэффициенты использования питательных веществ из минеральных удобрений резко отличаются в зависимости от погодных условий вегетационного периода. Особенно велики потери питательных веществ из почв более плодородных, из легких парующих (получающих повышенные дозы удобрений), а также при увеличении количества атмосферных осадков или норм оросительной воды и т. д.

Одним из направлений повышения эффективности минеральных удобрений является их биологическая модификация, в том числе гуматизация. Эффективность данного приема обусловлена взаимодействием различных функциональных групп, входящих в состав гумусовых кислот, с минералами и металлами.

Известны различные способы модификации минеральных удобрений гуматами.

Самый простой способ – перемешивание гранулированных минеральных удобрений с сухим порошком гуминовых удобрений. Для этого можно использовать смесители барабанного типа, тукосмесительные машины и бетономешалки в условиях хозяйства. Недостатком данного способа является низкая адгезия порошка гуматов на поверхности гранул минералки.

Известен способ получения комплексного органоминерального удобрения, включающий изготовление гранул из минерального удобрения и гумата щелочного металла препаратов (RU 2184103 C1, 04.07.2001, МПК C05G 1/00, C05F 11/02). Минеральное удобрение предварительно нагревают до температуры плавления, после чего вносят в него гумат щелочного металла в виде водного раствора в количестве 0,15-1,0 мас. % по действующему веществу, а затем расплав подвергают грануляции в вертикальной грануляционной колонне во взвешенном состоянии при продувании холодным воздухом. В качестве гуматсодержащего вещества может быть использован низинный фрезерный торф или бурый уголь. В качестве минерального удобрения могут быть использованы карбамид, или аммиачная селитра, или аммофос, или диаммонийфосфат, или сульфат аммония, или нитрофоска. Недостатками данного способа являются высокие энергозатраты, необходимые для плавления минеральных удобрений, их последующего гранулирования и охлаждения.

Известен способ получения гранулированных органо-минеральных наноудобрений, включающий смешение сухих исходных минеральных компонентов, выбранных из ряда: карбамид, аммофос, диаммонийфосфат, фосфоритная мука, аммиачная селитра, суперфосфат, двойной суперфосфат, сульфат аммония, сульфат калия, хлорид калия, поташ; минеральных компонентов, содержащих микроэлементы: Mg, В, Mn, Zn, Cu, Ni, Со, Cr, Мо и гуминовых веществ, их гранулирование и рассев гранул (RU 2479559 C2, 20.04.2013, МПК C05G 1/00, B82B 3/00). Гранулирование проводят в роторном пресс-грануляторе в термобарическом режиме: давление в зоне прессования 20-35 МПа, температура 100-125°С, что приводит к протеканию механо-химических процессов с образованием наноразмерных комплексов гуминовых веществ с минеральными компонентами (от 100 до 10 нм), обладающих свойствами стимуляторов роста, пролонгированным действием и повышенной биоактивностью, сохраняющейся длительное время, так как биоактивные нанокомплексы, инкапсулированные в жесткую матрицу – гранулу ОМУ, не агрегируются. Недостатком данного способа является использование роторного пресс-гранулятора, имеющего высокое энергопотребление.

Известен способ получения гранулированного комплексного удобрения на основе карбамида с гуматом (RU 2226427 C2, 10.04.2004, МПК B01J 2/30, C05C 9/00, C05F 11/02). Навеску карбамида помещают во вращающийся со скоростью 32 об/мин смеситель, наклоненный под углом 5-22 к горизонту, и заливают водой, взятой в соотношении 0,0096-0,0104 от навески карбамида, вращают в течение 20-30 секунд. Добавляют порцию гумата и вращают в течение 90-130 секунд. Затем смесь поступает во вращающуюся сушилку, где смесь сушат горячим воздухом, нагретым до температуры 90-100 С. Высушенная смесь до влажности 0,4-0,8% поступает в секторный питатель и высыпается в бункер, где охлаждается в течение 30-35 минут. Недостатками данного способа является ограниченный ассортимент возможных к обработке удобрений – только карбамид, отслоение гуминовой оболочки от гранул удобрения в процессе хранения, транспортировки и внесения удобрения в почву.

Наиболее близким по технологической сущности к заявляемому способу является способ получения гуматизированного минерального удобрения (RU 2110503 C1, 10.05.1998, МПК C05C 9/02, C05G 3/00). Минеральную основу удобрения, например карбамид в виде гранул размером 1-3 мм, обрабатывают порошкообразным гуматом калия влажностью 12% при их совместном перемешивании во вращающемся барабане (плакирование). Перемешивание минеральной основы удобрения с гуматом калия осуществляют при их соотношении 25-30:1 до приобретения гранулами черного или темно-коричневого цвета. Плакированные гуматовой оболочкой гранулы удобрения опрыскивают при интенсивном перемешивании 10%-ным раствором гумата калия и карбамидоформальдегидной смолы, обволакивая им первичную гуматовую оболочку вторым слоем. Гуматизированное удобрение высушивают и затем подают на расфасовку. Обработка гранул гуматизированного минерального удобрения водным раствором гумата щелочного металла и карбамидоформальдегидной смолы обеспечивает проникновение гуматов в структуру минеральной основы удобрения и предотвращает отслоение гуматовой оболочки от ее поверхности.

Недостатками известного способа являются достаточно высокая сложность, многостадийность и энергозатратность. Кроме того, применяемая карбамидоформальдегидная смола является токсичной, что обусловлено наличием в ней свободного формальдегида (класс опасности 2 по ГОСТ 12.1.007 и ГОСТ 12.1.005). Формальдегид обладает раздражительным и общетоксичным действием, является сильным аллергеном. Уже при концентрации формальдегида равной 0,12 мг/м³ происходит раздражение слизистых оболочек глаз, появляется першение в горле, кашель. В связи с чем использование карбамидоформальдегидной смолы опасно для людей, как при обработке удобрений, так и в случае попадания формальдегида в продукты растениеводства из удобрений.

Задачами изобретения являются увеличение урожайности культур за счет повышения доступности элементов питания, входящих в состав минеральных удобрений и снижение потерь водорастворимых элементов питания, входящих в состав минеральных удобрений, вследствие их вымывания.

Технический результат достигаются тем, что в способе гуматизации минеральных удобрений включающем обработку гранулированного минеральног удобрения гуматом щелочного металла, согласно изобретения, для гуматизации минеральных удобрений используют жидкие гуминовые препараты с содержанием гуминовых веществ более 5%, либо высококонцентрированных порошкообразных водорастворимых гуминовых препаратов с содержанием гуминовых веществ 80-90%, а также полиэтиленгликоль-400, используемый в качестве прилипателя, при следующем соотношении компонентов, мас.%:

при использовании жидких гуминовых препаратов

минеральное удобрение – 97,96;

гуминовый препарат с содержанием д.в. – более 5% – 1,96;

полиэтиленгликоль-400 – 0,08.

при использовании порошкообразных гуминовых препаратов, мас. %:

минеральное удобрение – 98,04;

вода – 1,76;

гуминовый препарат с содержанием д.в. – 80-90% – 0,12;

полиэтиленгликоль-400 – 0,08.

В качестве минеральных удобрений применяются гранулированные и крупнокристаллические удобрения, комплексные минеральные удобрения – нитроаммофоска, аммофос, диаммонийфосфат; простые удобрения и их тукосмеси – мочевина, натриевая селитра, суперфосфат двойной, суперфосфат простой, сульфат аммония, сульфат аммония-натрия, цианамид кальция, хлорид аммония, сернокислый калий, хлористый калий крупнокристаллический, калимагнезия.

Обработка гранул минеральных удобрений происходит путем мелкодисперсного опрыскивания их раствором высококонцентрированных гуминовых препаратов и низкомолекулярного полиэтиленгликоля-400. Обеспечивается проникновение раствора в структуру минеральной основы удобрения, образуя вокруг гранул осматически активной оболочки, что в свою очередь позволяет уменьшить агдезию и снизить потери водорастворимых минеральных удобрений.

Использование высококонцентрированных гуминовых препаратов позволяет снизить объем необходимых рабочих растворов – 1,96-2,04 (мас. %), что облегчает процесс сушки.

В качестве оборудования могут быть использованы смесительные машины различных типов, оборудованные системами мелкодисперсного опрыскивания.

Пример.

На тукосмесительной машине ТСМ-20, оборудованной системой мелкодисперсного опрыскивания, производят обработка гранул нитроаммофоски жидким гуминовым препаратом Экорост (содержание гуминовых веществ 50,68 г/л). Машина оснащена двухшнековым смесителем, в котором происходит интенсивное перемешивание и одновременное транспортирование удобрений в приемный лоток отгружающего шнека.

Соотношение компонентов, мас. %:

Нитроаммофоска – 97,96;

Гуминовый препарат Экорост – 1,96;

Полиэтиленгликоль-400 – 0,08.

Эффективность полученных удобрений установлена в ходе проведения двухлетних полевых опытов.

Схема опыта включала три фона минерального питания: 1) без применения минеральных удобрений; 2) N₃₀Р₃₀К₃₀; 3) N₃₀Р₃₀К₃₀+ гумат Экорост. Поперек фонов располагаются восемь вариантов с обработками семян, включающие гуминовые и биопрепараты, жидкие комплексные микроудобрения и их смеси.

Полевые опыты проведены на серых лесных почвах колхоза (СПК) им. Ленина Старожиловского района Рязанской области в звене полевого севооборота – чистый пар, озимая пшеница, кукуруза на силос, ячмень.

Почвы опытных участков – среднесуглинистые, хорошо окультуренные за счет освоения севооборота, систематического внесения органических и минеральных удобрений.

Опытные участки располагались на убранных в конце августа – начале сентября полях со спокойным рельефом (склон 1, южной экспозиции). Проведена осенняя обработка дискаторами, в сентябре – вспашка на зябь на глубину 20-22 см.

Агрохимическая характеристика опытных участков свидетельствует о довольно низких показателях содержание гумуса, которое стабилизировалось на уровне 1,0-2,0%. Обеспеченность доступным фосфором 256-269 мг/кг почвы и обменным калием 81-120 мг/кг почвы высокая, реакция почвенной среды среднекислая (2016 г.) и слабокислая (2015 г.).

В ходе исследований установлено, что использование обработки минеральных удобрений жидким гуматом Экорост независимо от способов предпосевной обработки семян увеличивает воздушно-сухую массу растений в фазу кущения и колошения таблица 1, продуктивную кустистость таблица 2 и урожайность ячменя ярового таблица 3.

Таблица 1 – Влияние способов обработки семян и удобрений на воздушно-сухую массу растений в фазу колошения (2015-2016 г.), г/м²

Фон Вариант	Без внесения удобрений	N₃₀Р₃₀К₃₀	N₃₀Р₃₀К₃₀ + Экорост	Разница с абсолютным контролем по фонам, %
Без обработки семян	556	628	698	-	12,9	25,5
Гумат Экорост	735	857	923	32,2	54,1	66,0
Микромак	764	868	961	37,4	56,1	72,8
Райкат Старт	940	978	1010	69,1	75,9	81,7
Нутри - Файт РК	944	974	895	69,8	75,2	61,0
Гумат Экорост + Микромак	987	1002	1007	77,5	80,2	81,1
Гумат Экорост + Райкат Старт	998	1092	1140	79,5	96,4	105,0
Гумат Экорост + Нутри - Файт РК	871	928	998	56,7	66,9	79,5

Использование минеральных удобрений обеспечило повышение урожайности в среднем за 2015-2016 г. на 1,7 ц/га, а внесение удобрений, обработанных гуминовым препаратом, – 4,7 ц/га (см. таблицу 3).

Таблица 2 - Густота продуктивного стеблестоя в зависимости от способов обработки семян и удобрений (2015-2016 г.), шт/м²

Фон Вариант	Без внесения удобрений	N₃₀Р₃₀К₃₀	N₃₀Р₃₀К₃₀ + Экорост	Разница с абсолютным контролем по фонам, %
Без обработки семян	361	402	443	-	11,4	22,7
Гумат Экорост	452	460	521	25,2	27,4	44,3
Микромак	410	440	463	13,6	21,9	28,3
Райкат Старт	405	435	462	12,2	20,5	28,0
Нутри - Файт РК	448	467	466	24,1	29,4	29,1
Гумат Экорост + Микромак	392	444	455	8,6	23,0	26,0
Гумат Экорост + Райкат Старт	465	385	436	28,8	6,6	20,8
Гумат Экорост + Нутри - Файт РК	395	417	455	9,4	15,5	26,0

Анализ структуры урожая позволил установить, что прибавки урожая складывались, в первую очередь, за счет увеличения числа продуктивных колосьев. Наиболее сильное влияние на данный показатель оказало внесение минеральных удобрений, обработанных гуматом Экоростом. В среднем по вариантам за 2015-2016 г. число продуктивных колосьев на фоне без внесения удобрений составило – 416; на фоне (NPK)₃₀ – 420; на фоне (NPK)₃₀ + Экорост – 463 шт/м².

Таблица 3 – Урожайность ячменя ярового в зависимости от способов обработки семян и удобрений, т/га (средняя за 2015-2016 г.)

Фон Вариант	Без внесения удобрений	N₃₀Р₃₀К₃₀	N₃₀Р₃₀К₃₀ + гумат Экорост	Прибавки урожая к абсолютному контролю по фонам, т/га
Без обработки семян	2,30	2,56	2,94	-	0,26	0,64
Гумат Экорост	2,73	2,98	3,38	0,43	0,68	1,08
Микромак	2,68	2,77	3,09	0,38	0,47	0,79
Райкат Старт	2,44	2,54	2,86	0,14	0,24	0,56
Нутри - Файт РК	2,67	2,76	3,04	0,37	0,46	0,74
Гумат Экорост + Микромак	2,46	2,96	3,31	0,16	0,66	1,01
Гумат Экорост + Райкат Старт	2,60	2,55	2,67	0,30	0,25	0,37
Гумат Экорост + Нутри - Файт РК	2,43	2,52	2,70	0,13	0,22	0,40
НСР₀₅=0,28 т/га (2015 г.)
НСР₀₅=0,29 т/га (2016 г.)

Приведенные исследований говорят о повышении урожайности культур за счет обработки минеральных удобрений гуминовыми препаратами предлагаемым способом.

Способ гуматизации минеральных удобрений, характеризующийся тем, что для гуматизации минерального удобрения – нитроаммофоски используют жидкий гуминовый препарат Экорост с содержанием гуминовых веществ 50,68 г/л, а также полиэтиленгликоль-400, используемый в качестве прилипателя, при следующем соотношении компонентов, мас. %:

минеральное удобрение – нитроаммофоска	97,96
жидкий гуминовый препарат Экорост	1,96
полиэтиленгликоль-400	0,08

Изобретение относится к сельскому хозяйству, в частности к получению гранулированного удобрения. Гранулированная композиция удобрения содержит гранулы, сформированные из компактированного хлористого калия, где указанная композиция содержит хлористый калий (MOP), имеющий содержание K2O в пределах от 48 до 62 процентов массовых, первый источник бора, имеющий первую растворимость, где первый источник бора представляет собой тетраборат натрия, и второй источник бора, имеющий вторую растворимость, которая ниже, чем первая растворимость, где второй источник бора представляет собой колеманит (CaB3O4(OH)3⋅(H2O)).

Применение комплексов металла и аскорбиновой кислоты // 2764545

Изобретение относится к сельскому хозяйству, в частности к средствам для улучшения доступа микроэлементов к растениям. Комплекс металла и аскорбиновой кислоты общей формулы MO(OH)z(Asc)x⋅yH2O, где M представляет собой металл, который представляет собой титан или ванадий; Asc представляет собой C6H7O6, x представляет собой целое число от 1 до 4; y представляет собой целое число от 0 до 5; z равняется 0 или 1; молярное соотношение M и Asc составляет от 1:1 до 1:4, применяют для биостимуляции растений и снижения вероятности появления вредителей растений и патогенов, где вредители выбраны из группы, состоящей из скрытнохоботника рапсового семенного, кукурузного мотылька, пьявицы красногрудой.

Жидкое комплексное удобрение // 2764468

Изобретение относится к сельскому хозяйству. Жидкое комплексное удобрение содержит коллоидное серебро и комплекс макро- и микроэлементов в солевой форме, а также в форме хелатов - металл-этилендиаминтетрауксусная кислота, при этом оно дополнительно содержит талловый амфополикарбоксиглицинат натрия, поливинилпирролидон, воду, предварительно структурированную шунгитом.

Комплексное удобрение // 2762361

Изобретение относится к сельскому хозяйству. Органоминеральное комплексное удобрение – мелиорант – характеризуется тем, что содержит раздробленные и совместно подвергнутые мокрому помолу в среде угольной кислоты природный минерал серпентинит и бурый уголь, при этом содержание бурого угля составляет от 20 до 40 % от массы серпентинита, а указанное удобрение представляет собой пастообразную массу.

Грунтошламовая фиторемедиационная смесь (гфс) // 2761250

Изобретение относится к сельскому хозяйству. Грунтошламовая фиторемедиационная смесь (ГФС) содержит нефтяной шлам, торф, мелиоранты биодеструкторы, причем она дополнительно содержит диатомит, сапропель, смесь трав.

Способ получения биологически активных веществ // 2760481

Изобретение относится к сельскому хозяйству. Способ получения биологически активных веществ - пестицидов и регуляторов роста - включает смешивание гумусодержащего сырья с растворителем, экстрагирование в реакторе с получением готового продукта, причем в качестве гумусодержащего сырья используют образовавшиеся в результате переработки органических субстратов личинками насекомых подотряда Brachycera Orthorrhapha зоогумус или смеси зоогумуса с подмором личинок и куколок насекомых в соотношении зоогумус: подмор 1:(0,01-2), при этом сырье перед смешиванием с растворителем измельчают с получением фракции от 0,01 до 20 мм, обрабатывают щелочными или кислотными растворами для создания рН смеси от 4,0 до 9, выдерживают в закрытых или открытых промежуточных емкостях в течение 0,1-24 часов, а смешивание сырья с растворителем проводят в соотношении от 1:1 до 1:100.

Компост, полученный с использованием плодородного субстрата // 2760361

Изобретение относится к сельскому хозяйству. Способ получения компоста характеризуется тем, что он получен путем обработки осадков сточных вод препаратом, содержащим в качестве исходных компонентов растительное сырье в виде зерна риса или зерна пшеницы, сульфат меди пятиводный, гидроксид натрия и воду.

Биостимулирующая композиция для роста растений, содержашая липопептиды // 2760289

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.

Применение плодородного субстрата для изготовления компоста // 2760161

Изобретение относится к сельскому хозяйству. Применение плодородного субстрата характеризуется тем, что плодородный субстрат получен путем обработки осадков сточных вод препаратом, содержащим в качестве исходных компонентов растительное сырье в виде зерна риса или зерна пшеницы, сульфат меди пятиводный, гидроксид натрия и воду.

Композиции с улучшенным эффектом ингибирования уреазы, которые содержат триамид (тио)фосфорной кислоты и дополнительные соединения, такие как амины и красители // 2759183

Изобретение относится к сельскому хозяйству, в частности к композициям для стабилизации удобрений. Композиция для стабилизации азотсодержащих удобрений содержит: (А) смесь, которая содержит по меньшей мере один триамид (тио)фосфорной кислоты согласно общей формуле (I) где X представляет собой кислород или серу; R1 представляет собой группу С1-С20 алкила, С3-С20 циклоалкила, С6-С20 арила или диалкиламинокарбонила; R2 представляет собой Н или R1 и R2 вместе с атомом азота, который связывает их, обозначают 5- или 6-членный насыщенный или ненасыщенный гетероциклический радикал, который необязательно содержит 1 или 2 дополнительных гетероатома, выбранных из группы, которая состоит из азота, кислорода и серы, и (L14) полиэтиленимин согласно общей формуле (V) который имеет среднюю молярную массу (MW) от 200 до 1000000 г/моль и в котором R1-R6 независимо друг от друга представляют собой водород, линейный или разветвленный радикал С1-С20-алкила, -алкокси, -полиоксиалкилена, -полиоксиэтилена, -гидроксиалкила, -(алкил)карбокси, -фосфоноалкила, -алкиламино, С2-С20-алкенильные радикалы или радикалы С6-С20-арила, -арилокси, -гидроксиарила, -арилкарбокси или -ариламино, которые являются необязательно дополнительно замещенными, и R2, R3 и R5 могут независимо друг от друга необязательно представлять собой дополнительные полиэтилениминные полимерные цепи, и R1 может необязательно представлять собой NR3R4 или NH2 радикал, и х, у и z независимо друг от друга представляют собой 0 или целое число, где сумма х, у и z должна быть выбрана таким образом, чтобы средняя молярная масса находилась в указанном диапазоне; и дополнительно содержит смесь пропан-1,2-диола (альфа-пропиленгликоля) и ДМСО.

Удобрение на основе сульфата аммония с водорастворимыми питательными микроэлементами // 2762745

Изобретения относятся к сельскому хозяйству. Композиция удобрения на основе сульфата аммония содержит твердые гранулы, из которых каждая содержит гомогенную смесь сульфата аммония, водонерастворимого оксида металлического питательного микроэлемента цинка и водорастворимого сульфата металлического питательного микроэлемента цинка, где каждая из твердых гранул содержит по меньшей мере 80 мас.% сульфата аммония, по меньшей мере 1,0 мас.% водонерастворимого оксида металлического питательного микроэлемента цинка и по меньшей мере 0,5 мас.% водорастворимого сульфата металлического питательного микроэлемента цинка, по отношению к полной массе композиции удобрения.