ОРГАНОМИНЕРАЛЬНАЯ ГРАНУЛА ШАРОВИДНОЙ ФОРМЫ И СПОСОБ ЕЕ ИЗГОТОВЛЕНИЯ
ORGANO-MINERAL GRANULA OF SPHERICAL SHAPE AND ITS PRODUCTION METHOD

Область техники
Изобретение относится к сельскому хозяйству, а именно к области растениеводства, и может быть использовано при выращивании растениеводческих культур, в том числе овощных, картофеля, а также саженцев деревьев и кустарников. Кроме того, органоминеральная гранула обеспечивает улучшение свойств почвы, восстановление ее плодородия.
Уровень техники
Из уровня техники известен биоконтейнер, содержащий прессованную оболочку из биокомпоста или порошка торфа (патент RU 2314666 С1, А01С 1/06, опубл. 20.01.2008 г.). В биоконтейнере шарообразной формы диаметром 40 мм выполнена глухая полость для размещения семени растения. Биоконтейнер содержит также выполненный из формообразующего биологически усваиваемого вещества уплотняющий элемент, в удаленной от семени части размещены минеральные элементы, а также биологически активные вещества.
В качестве формообразующего биологически усваиваемого вещества использовали измельченные до порошкообразного вида с размерами частиц не более 2,5×2,5 мм и подсушенные до состояния сыпучести биокомпост, торф, преимущественно верховой, или их смеси в пропорции, обеспечивающей наилучшую спрессовываемость и формоподдержание при хранении и транспортировке биоконтейнеров. С учетом возможных естественных примесей биокомпост, торф или их смесь составляет не менее 97% массы формообразующего биологически усваиваемого вещества в пересчете на сухое вещество, используемого при прессовании биоконтейнера. Дополнительные связующие вещества в составе материала биоконтейнера ответствуют, поскольку они ухудшают прорастание семян и замедляют последующее развитие растений, необходимые прочность и транспортабельность биоконтейнера обеспечиваются за счет выбора режимов прессования его оболочки.
Однако достоинства известного биоконтейнера не исключают определенных недостатков. Главный недостаток заключается в том, что при запечатывании глухой полости прямым прессованием формообразующего вещества возможны случаи повреждающих воздействий на семена усилиями щадящего режима осаживания, вследствие чего семена теряют способность к репродукции растений.
При отсутствии связующих и клеящих компонентов в структуре формообразующего вещества усилия прессования биоконтейнера значительны, что приводит к переуплотнению его сухого материала, который затруднительно диспергируется в естественных условиях посадочного грунта.
Опытная проверка изготовления биоконтейнеров из порошкового вещества с влажностью 12-14% показала, что сформированный несущий монолит изделия не функционален при посадке в почву без дополнительной обработки, например увлажнения, так как он долго разрушается, заметно задерживая всхожесть.
Известен также способ выращивания овощей и картофеля на крупных органоминеральных гранулах, наиболее близких по технической сущности заявленному изобретению. Такая работа велась в Ленинградском агрофизическом институте еще в конце 1940 года. В 1949 году она активизировалась и продолжалась практически до 1957 года. Этой проблемой активно занимались Ф.Е. Колясев, Д.Н. Прянишников, А.Е. Зайкевич, Г.Д. Лысенко и др.
Вначале работа развивалась в области создания органоминеральных смесей, а затем перешла в область разработки приемов, способствующих лучшему поступлению в растение питательных веществ из удобрений с помощью гранул. Первоначально гранулы представляли собой комочки размером 3-10 мм, содержащие органику в виде торфа и навоза, а также минеральные добавки. Испытания гранул в 50-х годах показали их перспективность. Была поставлена задача наряду с созданием очага пищи создать постоянный очаг воды для растворения питательных веществ удобрения. Этой цели соответствовал разработанный прием локального внесения удобрений под овощные культуры и картофель в виде крупных органоминеральных гранул от 100 до 200 грамм сухого веса, состоящих из торфа, перегноя и минеральных удобрений. Был проведен широкий крупномасштабный эксперимент, давший положительные результаты.
В настоящее время, когда широкое развитие получает органическое земледелие, а избыток химических препаратов, применяемых в сельском хозяйстве, продолжает наносить непоправимый ущерб здоровью человека, вновь встала проблема развития применения органоминеральных гранул для выращивания качественных овощей, картофеля и другой растениеводческой продукции. По данным Союза садоводов России в стране насчитывается 60 миллионов огородников и садоводов. Для этой категории населения крупногабаритные органоминеральные гранулы помогут решить массу проблем, связанных с экономией удобрений, воды, получением высоких урожаев овощей и картофеля.
Это обусловило продолжение научно-исследовательских и практических работ по совершенствованию конструкции крупных органоминеральных гранул по современной технологии и их изготовление и применение.
Сущность изобретения
Задача, на решение которой направлено предложенное изобретение, заключается в устранении отмеченных недостатков, создании продукта, позволяющего обеспечить рост растений, в существенном сокращении поливочных работ, улучшении свойств почвы с восстановлением ее плодородия, технологичности при изготовлении и надежности при хранении.
Технический результат заключается в создании нового типа органоминеральной гранулы для обеспечения выращиваемых растений влагой и рациональным питанием на основе внутрипочвенного полива, аккумулирования в грануле воды и органоминеральных элементов, а также прямом взаимодействии гранулы с корневой системой растения для доставки питательных элементов, повышении качественных характеристик продукции, повышении плодородия почвы, повышении урожайности сельскохозяйственных культур за счет наличия в грануле сбалансированного состава необходимых питательных веществ, микроэлементов и биологически активных веществ, последовательно используемых растением в вегетационном периоде роста, снижении расхода органических и минеральных удобрений, вносимых в почву, а также снижении себестоимости получаемой продукции.
Задача решается за счет того, что крупная органоминеральная гранула для питания и водообеспечения растений, а также последующего улучшения состава почвы, имеет форму шара диаметром от 70 до 80 мм, содержит перепревший конский навоз, торф низинный, чернозем, минеральные элементы и наружную армирующую уплотненную оболочку толщиной 2,5-3 мм из биокомпоста вперемешку с рубленой соломой длиной 3-5 мм, от 20 до 25% своей массы состоит из набора шарообразных пористых гранул диаметром от 10 до 20 мм из тех же компонентов при следующем соотношении составляющих частей, масс. %:
- перепревший конский навоз от 65,0 до 90,0
- торф низинный от 10,0 до 35,0
- чернозем от 10,0 до 15,0
- минеральные элементы от 15,0 до 20,0.
Способ изготовления большой органоминеральной гранулы включает перемешивание перепревшего конского навоза и торфа низинного с водой в смесителе, выгрузку их из смесителя и вылеживание в течение 1,5-2 часов, добавление чернозема до 25% от массы влажной смеси и перемешивание в миксере в течение 20-30 минут до степени образования агропластилина, помещение в экструдер для получения готового сырья, формовку органоминеральной гранулы диаметром от 70 до 80 мм, обкатку крупной гранулы в сыром виде в биокомпосте с рубленой соломой для нанесения слоя армирующего материала толщиной 2,5-3 мм, сушку при температуре 40-45 градусов Цельсия, при этом перед формовкой крупной органоминеральной гранулы в агропластилин дополнительно закладывают шарообразные пористые гранулы диаметром от 10,0 до 20,0 мм.
В ходе экспериментов автором изобретения было обнаружено, что шарообразная форма крупной органоминеральной гранулы естественным образом вбирает в себя, аккумулирует влагу из окружающего пространства. Когда внутри крупной гранулы помещают несколько малых гранул также шарообразной формы, получается синергетический эффект впитывания и удержания влаги внутри малых шаров, окруженных наружной оболочкой крупной органоминеральной гранулы. Впоследствии было установлено, что концентрация влаги внутри армирующей уплотненной оболочки из биокомпоста вперемешку с рубленой соломой существенно повышается. Это позволило сделать вывод и проверить его на практике о том, что для успешного выращивания растений в закрытом грунте достаточно использовать только подпочвенный полив. При этом для стабильного полива и питания по потребности корни рассады выращиваемых растений должны располагаться непосредственно на поверхности гранулы, которая в процессе вегетации со временем окажется внутри корневой системы растения.
Малые гранулы через пористую наружную оболочку крупной гранулы вбирают в себя влагу, сохраняя ее до передачи выращиваемым растениям по их потребностям.
При потреблении растениями питательного раствора в больших гранулах создается разряжение, которое обусловливает подпитку влаги в них их почвы. И так процесс идет непрерывно.
Для изготовления крупной органоминеральной гранулы берется перепревший конский навоз, а также торф низинный, чернозем и биокомпост с измельченной соломой длиной 3,5-5 мм при следующем соотношении составляющих частей, масс. %:
- перепревший конский навоз от 65,0 до 90,0
- торф низинный от 10,0 до 35,0
- чернозем от 10,0 до 15,0
- минеральные элементы от 15,0 до 20,0.
Все компоненты просеиваются.
Первоначально в смеситель из перечисленных компонентов закладывают только навоз и торф, перемешивают, смачивают водой. Хорошо перемешанный торф с навозом выгружают из смесителя и на 1,5-2 часа закладывают в емкость для совместного вылеживания. За это время смесь должна «дойти». После этого ее закладывают в миксер, добавляют чернозем до 25% от массы влажной смеси из перепревшего навоза и торфа, тщательно перемешивают в течение 20-30 минут. Чернозем в этой смеси является связующим материалом. Чернозем будет также играть роль загустителя смеси до консистенции пластилина.
Полученный таким образом агропластилин помещают в экструдер, пройдя через который получается готовое сырье для формовки крупной органоминеральной гранулы диаметром 70-80 мм.
В подготовленный агропластилин закладывают заранее подготовленные из тех же элементов пористые гранулы диаметром 10-20 мм, после чего смесь агропластилина с гранулами проходит формовку до требуемого диаметра гранулы 70-80 мм. Этот размер обусловлен тем, что выращиваемому растению требуется на весь вегетационный срок порядка 120-130 грамм органики. Находящаяся в сыром состоянии смесь весит порядка 200-210 грамм. После просушки получается крупная органоминеральная гранула весом 120-140 грамм. Это количество органики вполне достаточно для питания растений.
После того как крупная гранула сформована, ее еще в сыром виде обкатывают в биокомпосте с рубленой соломой. Таким образом, по всей шаровидной поверхности гранулы наносится слой армирующего уплотненного материала толщиной 2,5-3 мм. Сушку сформованных крупных органоминеральных гранул с нанесенным на них армированным слоем проводят при температуре 40-45 градусов Цельсия.
В результате, созданная из смеси органических материалов и минеральных компонентов, требующихся для питания выращиваемых растений, крупная органоминеральная гранула имеет жесткую, пористую конструкцию, включающую набор мелких пористых гранул, находящихся в общей массе. Она приобретает свойство впитывать из окружающего пространства влагу, создавая очаг органоминерального питания для растения. При этом крупная гранула питает растение по его потребности на протяжении всего вегетативного периода развития.
В связи с питанием растений от органоминеральной гранулы, расположенной внутри почвы, верхний слой почвы вокруг растения остается всегда рыхлым и воздухопроницаемым. Это дает возможность воздуху поступать в корневую систему, стимулируя ее развитие. Процесс идет естественным образом. В процессе посадки гранулу помещают в лунку, сделанную в почве глубиной 25-30 см, заливают доверху водой - стартовый полив - и на нее опускают корни рассады, присыпают землей. После этого весь вегетационный период не поливают, так как начинает работать система «почва - гранула - растение - солнце». Солнце испаряет полученную растениями влагу через листья, те создают вакуум в грануле, гранула впитывает влагу из почвы и окружающей среды. При этом воздух проникает до корней, в холодной почве образуется конденсат, который насыщает гранулу.
Такая технология позволяет надолго сохранять органические и минеральные компоненты вблизи корневой системы, составляющие органоминеральную гранулу, создавая кладовую питательных веществ и влаги для равномерно обеспечения ими выращиваемых растений по их потребности.
В связи с тем, что процесс питания и водообеспечения растений идет внутри почвы, то влага и питание полностью достается конкретному выращиваемому растению, лишая сорняки продуктов жизнеобеспечения.
Данная технология отличается от традиционной (подкормка, полив), при которой растению достается только часть требуемой ему влаги и питания, так как остальное вымывается и проходит мимо корневой системы растения вглубь почвы. При этом значительную часть получают сорняки. Это автоматически приводит к решению двух важнейших проблем в растениеводстве: отпадает необходимость в прополке сорняков и становится не нужной технологическая операция рыхления почвы вокруг растений после каждого их полива.
Качественный и количественный состав формообразующего материала крупных органоминеральных гранул был рассчитан по математической модели планирования эксперимента, после чего необходимое количество таких гранул было изготовлено в ООО «Научная лаборатория здоровой пищи».
В 2015 году на этих гранулах выращивались огурцы, помидоры, сельдерей листовой и корневой, перец сладкий и горький, картофель 4-х сортов.
Сущность предложенного изобретения поясняется чертежом, который имеет чисто иллюстративную цель и не ограничивает объем притязаний формулы.
На фиг. 1 представлена конструктивная схема крупной органоминеральной гранулы в разрезе. Цифрами обозначены:
1 - Основа органоминеральной гранулы из перепревшего конского навоза, торфа низинного и чернозема, пропитанного минеральными удобрениями;
2 - набор шарообразных пористых гранул диаметром от 10,0 до 20,0 мм из перепревшего конского навоза, торфа низинного и чернозема, пропитанного минеральными удобрениями;
3 - армированная оболочка из уплотненного биокомпоста с рубленой соломой.