Искусственная почвосмесь на основе коракомпоста
Владельцы патента RU 2785960:
федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "Самарский государственный аграрный университет" (RU)
Изобретение относится к сельскому хозяйству. Искусственная почвосмесь на основе коракомпоста включает диатомит, зоогумус - биокомпост Черной Львинки, коракомпост и золу древесную. Все компоненты взяты при определенном соотношении. Изобретение позволяет создать искусственную почвосмесь с высокими показателями плодородия, обеспечивающую биозащиту от болезней и вредителей, а также способствующую получению высокой урожайности культур как в открытом, так и закрытом грунте. 6 табл.
Изобретение относится к сельскому хозяйству и может быть использовано для создания искусственных почвосмесей, предназначенных для выращивания сельскохозяйственных и декоративных культур в открытом и закрытом грунте, а также для биологического этапа рекультивации природно- (солонцы и другие) и техногеннонарушенных территорий.
Известна почвенная смесь на основе торфа [Патент RU №2067969, опубл. 10.08.2000. Бюл. №22], содержащая верховой торф, песок, глину, минеральные удобрения и снижающие кислотность торфа вещества при следующем соотношении компонентов (в расчете на 1 л смеси), г: глина 50-60; песок 120-160; суперфосфат 1,5-2,0; безбалластное комплексное удобрение 2,0-5,0; верховой торф, нейтрализованный до рН 5,5-6,0, остальное. Недостатком является обязательное использование дорогостоящих минеральных удобрений и нейтрализация торфа, так как без этих условий сами компоненты не обеспечивают получения питательной почвосмеси, содержащей сбалансированное количество элементов, обеспечивающих оптимальный рост и развития растений, и, как следствие, не обеспечивают высокий урожай. Данное техническое решение не учитывает возможность использования побочных продуктов промышленных производств, и органических компонентов.
Известна искусственная почвосмесь [Патент RU №2651819 опубликован 24.04.2018 Бюл. №12]. Искусственная почвосмесь включает песок, глину, дефекат, отходы мокрой магнитной сепарации, растительные остатки при следующем содержании компонентов, мас.%: песок 15-20, глина 30-40, дефекат 10-15, отходы мокрой магнитной сепарации 15-20, растительные остатки - остальное. Существенным признаком данного состава является обязательное использование растительных остатков, как компонента органической части, так как без этих условий сами компоненты не обеспечивают получение питательной почвосмеси, содержащей сбалансированное количество элементов обеспечивающих оптимальный рост и развития растений, и как следствие не обеспечивают высокий урожай.
Наиболее близким техническим решением, принятым за прототип, является органоминеральное удобрение - искусственная почвосмесь (Патент №2735422 C05F 11/00, C05F 3/00, C05G 3/00 Опубл. 02.11.2020 Бюл. №31), включающая глину, отходы мокрой магнитной сепарации обогащения железной руды, песок, отличающаяся тем, что содержит диатомит, цитрогипс, биокомпост Черной Львинки, при следующем содержании компонентов, мас.%:
глина 30-35,
диатомит 10-15,
цитрогипс 15-20,
биокомпост Черной Львинки 20-25,
отходы мокрой магнитной сепарации обогащения железной руды 10-15,
песок - остальное.
Недостатком данного удобрения является то, что глина и песок составляют 40-55% содержания удобрения, но при этом не являются продуктами утилизации органических отходов и сырья.
Изобретение направленно на создание искусственной почвосмеси, расширяющей ассортимент искусственных почвосмесей с высокими показателями плодородия, обеспечивающих биозащиту от болезней и вредителей, а также способствующих получению высокой урожайности культур как в открытом, так и закрытом грунте.
Данный эффект достигается тем, что искусственная почвосмесь содержит отходы промышленной переработки древесины - коракомпост, переработанные личинками двукрылого насекомого «Черная Львинка» органические отходы - зоогумус (биокомпост Черной Львинки), диатомит (природный минерал биогенного происхождения) и утилизированные органические (древесные) отходы - золу древесную при следующем содержании компонентов, % по массе: коракомпост - 60, зоогумус - 20, диатомит - 15 и зола древесная - 5.
Заявляемая искусственная почвосмесь отличается тем, что дополнительно содержит отходы промышленной переработки древесины - коракомпост и утилизированные органические (древесные) отходы - золу древесную. Таким образом, заявляемое решение соответствует критерию изобретения «новизна».
Сравнение заявленного решения с другими известными техническими решениями в данной области техники не подтвердило наличия в последних признаков, совпадающих с его отличительными признаками, или признаков, влияющих на достижение указанного технического результата. Это позволило сделать вывод о соответствии изобретения критерию «изобретательский уровень».
При таком составе искусственной почвосмеси за счет физико - химических свойств компонентов смеси образуется плодородная почвосмесь с заданными характеристиками, при этом происходит утилизация органических отходов различных производств, что снижает антропогенную нагрузку на окружающую среду и сокращает выбросы парниковых газов. Также использование отходов промышленных производств позволяет создавать мало- и безотходные углеродсберегающие технологии.
Характеристика компонентов.
Коракомпост - отходы промышленной переработки древесины хвойных и лиственных пород в виде коры, щепы и опилок, разное время находившиеся в отвалах промышленных отходов предприятий. Химический состав представлен в таблице 1.
Зоогумус - биокомпост Черной Львинки, получаемый в результате переработки органических отходов и сырья (сельскохозяйственных, пищевых, бытовых и так далее) личинками двукрылого насекомого «Черная Львинка» Hermetia Illucens. От первичной органики отделяется упаковка любого типа, затем происходит измельчение и гомогенизация, затем в однородную субстанцию добавляются личинки, которые в течение 7-10 дней перерабатывают субстрат, в котором находятся. В конце этого периода с помощью просеивания происходит отделение личинок из переработанных отходов. Химический состав представлен в таблице 2.
| Таблица 1 | |||
| Химический состав коракомпоста | |||
| Содержание элементов, % | |||
| Массовая доля общего азота |
Массовая доля общего фосфора |
Массовая доля общего калия |
Массовая доля органического вещества в пересчете на углерод |
| 2,2 | 1,4 | 0,17 | 38,4 |
| Таблица 2 | |||
| Химический состав зоогумуса | |||
| Содержание элементов, % | |||
| Массовая доля общего азота |
Массовая доля общего фосфора |
Массовая доля общего калия |
Массовая доля органического вещества в пересчете на углерод |
| 5,63 | 4,17 | 4,28 | 79,1 |
Диатомит - природное сырье биогенного происхождения - опал - кристобалитовая осадочная порода, практически полностью сложенная створками диатомовых водорослей, которые представляют собой микроскопические растения с внешним опаловым скелетом, и мелкими округлыми зернами кремнезема. Панцири диатомовых водорослей представляют собой полые внутри микроскопические опаловые тельца. Количество цельных панцирей диатомовых водорослей колеблется в различных сортах диатомита в широких пределах - от 1,17 до 30 млн. шт. в 1 см3, что создает высокую пористость диатомитов (до 90 - 95%, в среднем - 80%), размер пор от 1 до сотен нм. Химический состав - в таблице 3.
| Таблица 3 | ||||||
| Химический состав диатомита | ||||||
| Содержание компонентов, % | ||||||
| SiO2 | Al2O3 | Fe2O3 | K2O | MgO | CaO | прочие |
| 84,86 | 6,65 | 3,30 | 2,25 | 0,725 | 0,439 | остальное |
Зола древесная - производится в процессе сжигания, по специальной технологии, отходов производства по переработке древесины на целлюлозно-бумажных комбинатах. Химический состав представлен в таблице 4.
| Таблица 4 | ||||||
| Химический состав золы древесной | ||||||
| Содержание компонентов, % | ||||||
| P2O3 | K2O | CaO | MgO | массовая доля общей серы |
массовая доля воды, не более |
прочие |
| 3,2 | 2,8 | 32,2 | 1,2 | 2,2 | 12,6 | остальное |
Важным условием приготовления искусственной почвосмеси является тщательное перемешивание исходных компонентов. Изготовление почвосмеси основано на механическом смешении в однообразную сыпучую массу неоднородных компонентов, которые значительно различаются по своим физическим, химическим и биологическим характеристикам.
Были приготовлены 5 составов искусственной почвосмеси, компонентное содержание которых представлено в табл.5.
| Таблица 5 | ||||
| Соотношения ингредиентов искусственной почвосмеси, % по массе | ||||
| Состав | Коракомпост | Диатомит | Зоогумус | Зола древесная |
| Контроль | Чернозем типичный тяжелосуглинистый, гумус - 5,9% (центральная зона Самарской области) |
|||
| 1 | 25 | 25 | 25 | 25 |
| 2 | 50 | 25 | 15 | 10 |
| 3 | 60 | 20 | 15 | 5 |
| 4 | 70 | 10 | 10 | 10 |
| 5 | 80 | 10 | 5 | 5 |
Все составы почвосмеси проверялись на фитотоксичность: все образцы являются не токсичными, так как фитотоксичность не превышает 20%. Соответственно, все образцы могут использоваться для производства искусственных почвосмесей [MP 2.1.7.2297-07 «Обоснование класса опасности отходов производства и потребления по фитотоксичности»].
Коракомпост смешивали с диатомитом в лопастной мешалке втечение 5 - 7 минут, затем добавляли зоогумус и золу древесную и перемешивали еще в течение 5-7 минут, до получения однообразной сыпучей массы.
Полученная почвосмесь выдерживалась с последующей оценкой качественных показателей в лабораторном эксперименте [ГОСТ 24026-80 «Исследовательские испытания. Планирование эксперимента. Термины и определения»]. Лабораторный эксперимент, или искусственный эксперимент, это вид эксперимента, который проводится в искусственно созданных условиях (в рамках научной лаборатории), и в котором по мере возможности обеспечивается взаимодействие исследуемых субъектов только с теми факторами, которые интересуют экспериментатора.
Составы почвосмеси в четырехкратной повторности помещали в сосуды (по 2 кг смеси) для исследований, в которые высевали тест - объект (растение - биоиндикатор) - культуру кресс - салат, сорт «Дукат» (норма высева - 1 г/м2, глубина посева - 0,5 см). Растения кресс-салата убирали через 10 дней после полных всходов, и определяли урожайность (таблица 6).
| Таблица 6 | ||
| Урожайность составов искусственной почвосмеси | ||
| Состав | Урожайность, кг/сосуд | Прибавка урожая, % |
| Контроль | 0,37 | - |
| 1 | 0,20 | - 46,9 |
| 2 | 0,35 | - 4,4 |
| 3 | 0,57 | +54,1 |
| 4 | 0,51 | +37,8 |
| 5 | 0,48 | +29,7 |
Исследования показали, что наибольшая прибавка урожайности обеспечивается составом №3 при соотношении компонентов почвосмеси, %: коракомпост - 60, диатомит - 20, зоогумус - 15 и зола древесная - 5.
Четвертая и пятая составы почвосмеси также превосходят по урожайности контроль и могут быть использованы для выращивания растений на производстве. Кроме того, составы почвосмеси №3, 4 и 5 могут быть использованы при рекультивации техногеннонарушенных почв.
Созданная искусственная почвосмесь (№3): позволяет утилизировать путем переработки различные органические отходы и сырье, что снижает экологическую нагрузку на окружающую среду, снижает выбросы парниковых газов, способствует восстановлению углеродного баланса, позволяет предприятиям решать вопросы утилизации отходов в соответствии с экологическим законодательством, а также позволяет получать органическую продукцию в соответствии с «органическими» стандартами.
Созданная почвосмесь способствует росту и развитию растений без дополнительного внесения удобрений и стимуляторов роста.
Искусственная почвосмесь на основе коракомпоста, характеризующаяся тем, что включает диатомит, зоогумус - биокомпост Черной Львинки, коракомпост и золу древесную при следующем содержании компонентов, % по массе:
коракомпост – 60;
зоогумус – 20;
диатомит – 15;
зола древесная – 5.
