ОРГАНОМИНЕРАЛЬНОЕ УДОБРЕНИЕ ДЛЯ ОВОЩНЫХ КУЛЬТУР
ORGANIC MINERAL FERTILISER FOR VEGETABLE CROPS

Область техники, к которой относится изобретение
Изобретение относится к сельскому хозяйству, в частности к органоминеральному удобрению для овощных культур, и может быть использовано при производстве высокоэффективных органоминеральных удобрений, например для выращивания огурцов.
Уровень техники
2
5
2
Известно органоминеральное удобрение, полученное по способу стимуляции выращивания огурцов в зимних остекленных теплицах, включающее определенную систему питания растений, которое заключается в том, что перед посадкой в лунку укладывают запаянную емкость со стенками - мембранами, содержащую минеральные или органоминеральные удобрения в соотношении N:PO:КО от 1:1:1 до 1,5:1:1,5, а затем через 2-3 дня после посадки растения на поверхность почвы в зоне размещения растения вносят органоминеральное удобрение, содержащее фекальный компонент, водный аммиак, бурый уголь, комплексное бесхлорное удобрение и золу в определенном соотношении компонентов в количестве 1400-1600 кг/га, при этом способ обеспечивает при снижении потребления удобрений ускоренный рост и плодоношение огурцов (см. пат. RU №2071710, МПК A01G 9/00, опубл. 20.01.1997 г.).
Недостатком данного органоминерального удобрения является недостаточно сбалансированное питание всеми питательными элементами для огурцов.
Известно органоминеральное удобрение, содержащее влажное безазотистое вещество птичьего, преимущественно куриного помета, при этом оно дополнительно содержит кальциевые соли азотсодержащих органических кислот, а в качестве минеральной составляющей используется гидрат окиси кальция.
В органоминеральном удобрении его компоненты находятся в следующем соотношении, мас. %:
Гидрат окиси кальция
49-63
Кальциевые соли органических кислот
8-10
Безазотистое вещество птичьего помета
7-23
Вода
остальное
В органоминеральном удобрении его компоненты находятся в следующем соотношении, мас. %:
Гидрат окиси кальция
31-48
Кальциевые соли органических кислот
12-14
Безазотистое вещество птичьего помета
8-27
Вода
остальное
В способе получения органоминерального удобрения, содержащего влажное безазотистое вещество птичьего, преимущественно куриного помета, путем добавления вещества, поглощающего влагу и связывающего азотсодержащие кислоты, и последующего перемешивания, при этом к 10 весовым частям свежего птичьего помета добавляют от 10 до 5 весовых частей молотой негашеной извести.
В способе компоненты перемешивают в течение 20-40 мин, а в течение последних 10-20 мин операции перемешивания компонентов удобрение разогревают до температуры от 80 до 120ºС (см. http://naT.RU №2191764, МПК C05F 3/00, C05G 1/00, опубл. 27.10.2002 г.).
Недостатком данного удобрения является недостаточное количество макро- и микроэлементов для нормального роста и развития овощных культур.
Наиболее близким по технической сущности и достигаемому положительному эффекту и принятое авторами за прототип является биоорганическое удобрение, содержащее переработанный микробиологической ферментацией помет птиц с микроэлементами, включая медь, кобальт и цинк, а также макроэлементы: азот, фосфор и калий в связанной форме, при этом биологическая и органическая составляющие совмещены, а компоненты удобрения находятся в следующем соотношении:
Макроэлементы, мас. % на абсолютно сухое вещество
Азот общий 4,0…7,0
В т.ч. аммонийный азот 2,5…4,0
2
5
Фосфор (PO) 7,0…12,0
2
Калий (KO) 1,0…3,0
Микроэлементы, массовая концентрация мг/л, не более:
Медь 3,0
Кобальт 5,0
Цинк 23,0
Вода, мас. % 85…95
(см. http://naT.RU №2248955, МПК C05F 3/00, опубл. 27.03.2005 г.).
Недостатком данного удобрения является недостаточное количество всех элементов минерального питания, снижающих качество и пищевую ценность овощных культур.
Раскрытие изобретения
Задачей предлагаемого изобретения является разработка органоминерального удобрения для овощных культур, обладающего высоким качеством и пищевой ценностью, которое позволяет выполнить требование сбалансированного питания овощных культур всеми питательными веществами, с учетом обеспеченности почв доступными формами элементов питания, других факторов среды, биологических особенностей и особенностей питания овощных культур.
Технический результат, который может быть получен с помощью предлагаемого изобретения, сводится к повышению качества и пищевой ценности органоминерального удобрения для овощных культур.
Технический результат достигается с помощью органоминерального удобрения, включающего микроэлементы: медь, кобальт и цинк, а также макроэлементы: азот, фосфор, калий и воду в связанной форме, при этом оно дополнительно содержит мезоэлементы: кальций, магний и кремний, биологически активные вещества: глутаминовую и аспарагиновую кислоты, эпибрассинолид, а микроэлементы дополнительно включают железо, марганец, бор, молибден, при этом компоненты удобрения находятся в следующем соотношении, мг/л:
Макро- и мезоэлементы, мг/л на абсолютно сухое вещество:
калий - 250-320;
кальций - 200-250;
магний - 60-80;
азот - 170-190;
фосфор - 40-60;
кремний 60-150;
микроэлементы, мг/л не более
железо - 0,75-0,95;
марганец - 0,45-0,64;
цинк - 0,25-0,46;
бор - 0,24-0,35;
медь - 0,04-0,055;
молибден - 0,035-0,05;
йод - 0,0015-0,02;
кобальт - 0,0015-0,02;
биологически активные вещества, мг/л не более
глутаминовая кислота - 0,015-0,025;
аспарагиновая кислота - 0,015-0,025;
эпибрассинолид - 0,0008-0,0012;
вода - остальное.
Таким образом, достижение технического результата достигается за счет обеспечения рационального режима питания, которое является одним из основных и наиболее сложных вопросов в технологии выращивания овощей защищенного грунта.
В условиях интенсивной химизации овощеводства систематическое повышение урожаев культур сопровождается увеличением выноса всех элементов минерального питания, включая макро- и микроэлементы, что обостряет потребность в применении удобрений и регуляторов роста растений. По имеющимся прогнозам, потребность овощеводства в микроэлементах должна на 58-61% обеспечиваться микроэлементами в составе основных удобрений и на 39-47% - за счет технических солей, применяемых для некорневой подкормки и предпосевной обработки семян.
Требование сбалансированного питания овощных культур всеми питательными элементами для обеспечения максимальных сборов высококачественной продукции не только исключает, но, наоборот, резко усугубляет необходимость строго дифференциального подхода к применению удобрений с учетом обеспеченности почв доступными формами элементов питания, других факторов среды, биологических особенностей и особенностей питания овощных культур (Петриченко В.Н. Влияние регуляторов роста растений на накопление микроэлементов в плодах и листьях столовой тыквы / В.Н. Петриченко, А.С. Колобов // Аграрная Россия. - 2014. - №1. - с. 34-42).
Для нормального роста и развития растений необходимы различные элементы питания, особенно это важно в условиях защищенного грунта. Несмотря на резкие различия в количественной потребности, функции каждого необходимого макро- и микроэлемента в растениях строго специфичны, ни один элемент не может быть заменен другим.
Азот - основной биогенный элемент; он входит в состав белка и нуклеиновых кислот. Азот входит в состав таких жизненно важных веществ, как аминокислоты, хлорофилл, фосфатиды, а также таких органических соединений, как алкалоиды, гликозиды и др. Поступившие в растения минеральные формы азота проходят сложный цикл превращений, в конечном итоге включаясь в состав органических соединений.
Для образования аминокислот вначале нитраты и нитриты в тканях растений восстанавливаются до аммиака. Причем, если растение содержит значительное количество углеводов, процесс их восстановления происходит уже в корне. Процесс восстановления нитратов катализируется ферментами и имеет несколько промежуточных стадий. Активность восстанавливающих ферментов зависит от наличия в растительных тканях магния и микроэлементов: молибдена меди, железа, марганца.
Нитратный азот способен накапливаться в растениях в значительных количествах, что совершенно безвредно для растительного организма. Однако содержание нитратов в овощах и других продуктах растительного происхождения выше определенного уровня вредно для животных и человека.
Свободный аммиак в растениях содержится в незначительных количествах. Это связано с тем, что он быстро взаимодействует с углеводами, содержащимися в растительных тканях. Результатом взаимодействия является образование первичных аминокислот. Чрезмерное накопление аммиака, особенно при дефиците углеводов, ведет к отравлению растений.
Качество продукции зависит от того, какие из соединений азота усваиваются в больших количествах. При усиленном аммиачном питании повышается восстановительная способность растительной клетки и идет преимущественное накопление восстановительных соединений. При нитратном питании усиливается окислительная способность клеточного сока, образуется больше органических кислот.
Усвоение растениями аммиачного и нитратного азота зависит от концентрации питательного раствора, его реакции, содержания сопутствующих элементов, обеспеченности растений углеводами и, конечно же, от биологических особенностей культуры.
Фосфор содержится в растениях в значительно меньших количествах, чем азот, но является не менее важным для жизнедеятельности растений биогенным элементом. Фосфор выступает в роли спутника азота, при его недостатке в растении усиливается накопление нитратных форм азота. Этот элемент назвали «ключом жизни», так как без фосфорной кислоты не может существовать ни одна живая клетка.
Фосфор содержится в клеточной протоплазме, хромосомах, нуклеиновых кислотах, витаминах, ферментах. Он принимает активное участие в синтезе белковых соединений.
В живых клетках фосфор также присутствует в виде орто- и пирофосфорных кислот и их производных. Фосфатная группа способна к образованию ковалентных связей и за их счет активно связывает катионы металлов и аминов. При помощи ковалентных связей фосфор образует целый ряд соединений: от простых эфиров до сложных молекул дезоксирибонуклеиновой (ДНК) и рибонуклеиновой (РНК) кислот. Он входит в состав ферментов, ускоряющих кислотный обмен.
2
5
Фосфор содержится в нуклеиновых кислотах - сложных высокомолекулярных веществах, состоящих из азотистых оснований, углеводов (рибозы и дезоксирибозы) и фосфорной кислоты. В этих соединениях на долю фосфора (в пересчете на РО) приходится около 20%.
Нуклеиновые кислоты (ДНК и РНК) являются основными носителями наследственной информации. То есть благодаря наличию в растительных клетках этого элемента возможна работа хромосомного аппарата.
Органические вещества, содержащие фосфор, играют огромную роль в обмене веществ растительного организма. Эти соединения содержат богатые энергией связи, в составе которых находится фосфор, принимают участие во всех физиологических процессах растительного организма: фотосинтезе, дыхании, биосинтезе белков, жиров, крахмала и других соединений.
При участии фосфора происходит углеводный обмен. Фосфорная кислота активно взаимодействует с углеводами, и эти соединения играют огромную роль в процессах дыхания и фотосинтеза, ферментативных превращениях и передвижениях углеводов. Фосфор, поступающий в растения, способствует накоплению крахмала, сахаров, красящих и ароматических веществ, повышают лежкость плодов.
Калий - один из основных элементов минерального питания - находится в растительных организмах в ионной форме и не входит в состав органических соединений клетки. В ядре клетки этот элемент не содержится, основные его запасы обнаружены в цитоплазме и вакуолях.
Клетки растений около 20% этого элемента содержат в поглощенном состоянии в обменной форме; основная часть калия, около 80%, находится в клеточном соке, и только 1% поглощается митохондриями необменно.
Калий регулирует водный обмен клетки, физическое состояние коллоидов цитоплазмы, ее набухаемость и вязкость. Под влиянием калия возрастает водоудерживающая способность цитоплазмы, что уменьшает опасность кратковременного завядания растений при временном недостатке влаги. Наличие калия в растительной клетке обеспечивает нормальный ход окислительных процессов, углеводный и азотный обмен. Накопление калия способствует активизации обменных процессов растений. Повышая активность ферментов, калий способствует накоплению в растениях крахмала и сахаров, обеспечивает повышение иммунитета; усиливает использование аммиачного азота при синтезе аминокислот и белка.
Для калия характерна высокая подвижность - отток калия из более старых листьев и тканей в более молодые, энергично растущие побеги и листья. Фактически растительный организм за счет такой подвижности получает возможность использовать калий повторно.
Необходимость в кальции проявляется в росте надземных органов, корневой системы растений. Кальций играет важную роль в фотосинтезе, в передвижении углеводов в растении. Он участвует в формировании клеточных оболочек, обуславливает обводненность и поддержание структуры клеточных органелл. Недостаток кальция оказывает влияние на развитие корневой системы растений. В результате его дефицита не растут корни, не образуются корневые волоски, корни утолщаются, ослизняются и загнивают. Листья при этом замедляют рост, появляется хлоротичная пятнистость, пожелтение и отмирание. Кальций не реутилизируется, поэтому признаки голодания проявляются, прежде всего, на молодых листьях.
При введении в питательный раствор кальция физиологическая уравновешенность раствора восстанавливается.
Функции, которые выполняет магний в растении, многообразны. Он входит в состав молекулы хлорофилла и принимает непосредственное участие в фотосинтезе. Магний, находясь непосредственно в растении, входит в состав пектиновых веществ, фитина. При недостатке магния содержание хлорофилла в листьях уменьшается, проявляется влияние «мраморности». Листья при этом скручиваются и затем опадают. Это замедляет рост и уменьшает урожай. Магний с фосфором находятся, прежде всего, в растущих частях растений, в семенах. Он более подвижен, чем кальций, и может реутилизироваться. После выполнения функций в листе растения магний накапливается в семенах и в основном концентрируется в зародыше. Магний участвует в передвижении фосфора в растениях, активизирует некоторые ферменты (фосфатазы), ускоряет образование углеводов, влияет на окислительно-восстановительные процессы в тканях растений. Этот элемент способствует восстановительным процессам и накоплению восстановительных органических соединений - эфирных масел, жиров и др. При недостатке магния усиливаются окислительные процессы, возрастает активность фермента пероксидазы, снижается содержание инвертного сахара и аскорбиновой кислоты. Овощные культуры потребляют магний в различных количествах.
Магний при недостаточном содержании кальция проявляет токсичность. Наилучшим соотношением магния и кальция является 1:6,5. Увеличение поступления калия в растения за счет высоких доз задерживает поглощение магния.
При выращивании овощных культур применению микроэлементов придается важное значение. Главным фактором в этом отношении является создание условий для нормального содержания микроэлементов как в питательном растворе, так и в растениях. Избыток и недостаток этих элементов в почвах и растениях приводят к различным последствиям, но чаще всего к болезням (Белогубова Е.Н. Современное овощеводство закрытого и открытого грунта: учеб. пособие для аграр. учеб. заведений I-IV уровней аккредитации по спец. 1310 «Агрономия» / Е.Н. Белогубова, А.М. Васильев, Л.С. Гиль и др. - Житомир: ЧП «Рута», 2007. - 532 с.).
Как микроэлемент железо входит в состав окислительно-восстановительных ферментов растений, участвует в синтезе хлорофилла, процессах дыхания и обмена веществ. В иных условиях при его недостатке проявляется хлороз. При избытке железа затрудняется усвоение фосфора и марганца, поэтому могут проявляться и признаки недостатка этих элементов.
Микроэлемент бор участвует в реакциях углеводного, белкового, нуклеинового обмена и других процессах. Бор необходим растениям в течение всего периода их жизни. Он не реутилизируется в растениях, поэтому от его недостатка страдают, прежде всего, молодые листья и точки роста. Недостаток бора вызывает нарушение синтеза, особенно передвижение углеводов, формирование репродуктивных органов.
Избыток бора вызывает своеобразный ожог нижних листьев. Они желтеют и опадают. Порог токсичности бора определяется не только содержанием, но и количеством и соотношением других элементов питания. При хорошей обеспеченности кальцием и фосфором увеличивается потребность в боре. При его недостатке происходит опадание цветков, завязей и отмирание верхушек молодых растений, например томатов.
Молибдену отводится исключительная роль в азотном питании. Он локализуется в молодых растущих органах и его меньше в стеблях, корнях. Больше молибдена в хлоропластах. Высокое содержание молибдена весьма токсично для растений, 1 мг его на 1 кг сухой массы вреден для человека и животных.
Положительное действие молибдена на величину и качество урожая овощных культур обусловлено не только его влиянием на усвоение растениями азота удобрений, но и улучшением использования его из питательного раствора. Применение молибдена обеспечивает, наряду с ростом урожая, более полное включение поступившего в растения азота в состав белка, а также ограничивает накопление нитратов в овощной продукции в количествах, токсичных для человека.
Физиологическая роль меди определяется ее присутствием в составе медьсодержащих белков, ферментов, катализирующих окисление дифенолов и гидроксилирование монофенолов: ортодифенолоксидазы, полифенолоксидазы и тирозиназы. Медь входит в состав и других ферментов и принимает участие в процессе фотосинтеза, углеводного и белкового обмена. Потребность в меди возрастает в условиях применения высоких норм азотных удобрений.
Физиологическая роль марганца определяется тем, что он входит в состав окислительно-восстановительных ферментов и принимает участие в фотосинтезе, углеводного и азотного обмена. Марганец необходим всем растениям. Среднее его содержание в растениях составляет 0,001%. Основное количество его локализовано в листьях и хлоропластах. Марганец относится к металлам с высоким значением окислительно-восстановительного потенциала и может легко участвовать в реакциях биологического обмена. Наряду с кальцием, этот элемент способствует избирательному поглощению ионов из внешней среды. При исключении марганца из питательной среды в тканях растений повышается концентрация основных элементов питания, нарушается соотношение их. Этот элемент повышает водоудерживающую способность тканей, снижает транспирацию, улучшает плодоношение.
Цинк оказывает влияние на обмен энергии и веществ в растении, что обусловлено его содержание в более 30 ферментах. При недостатке цинка накапливаются редуцирующие сахара и уменьшается содержание сахарозы и крахмала, увеличивается накопление органических кислот, снижается содержание ауксина, нарушается синтез белка. При цинковом голодании происходит накопление небелковых растворимых соединений, амидоз, аминокислот. Растения, например, томата при цинковом голодании образуют мелкие скрученные листья, пластинки, черешки. Для всех растений при недостатке цинка характерна задержка роста. Недостаток его проявляется прежде всего на кислых сильно оподзоленных почвах. Цинковые удобрения применяют, когда содержание этого элемента менее 0,2-1 мг на 1 кг почвы.
Кобальт входит в состав витамина В12, роль его проявляется в биологической фиксации молекулярного азота. Среднее содержание кобальта в растениях 0,00002%. Кобальт накапливается в генеративных органах, пыльце и ускоряет ее прорастание. Этот элемент относится к металлам с переменной валентностью, поэтому имеет большое значение окислительно-восстановительного потенциала, что позволяет иону кобальта принимать активное участие в окислительно-восстановительных реакциях. Перспективность применения кобальтсодержащих удобрений определяется не только увеличением урожаев, но и улучшением качества продукции.
Для восполнения микроэлементов в питании сельскохозяйственных культур, в том числе и овощных, применяют простые, сложные и комплексные микроудобрения. В этих удобрениях отсутствует такой микроэлемент, как йод, хотя йод в растительном организме играет важную роль, выступая как биологически активное вещество, он участвует в синтезе отдельных аминокислот и белков, является естественным антисептиком, оказывает сильное антибактериальное, противовирусное, фунгицидное действие и отвечает, таким образом, за иммунитет растений.
Поглощение йода растениями зависит от содержания его соединений в почве (субстрате) и от вида растения.
Кремний улучшает условия питания растений, оказывает влияние на многие физиолого-биохимические процессы: транспирацию, фотосинтез, синтез углеводов, белков, повышает химическую устойчивость ДНК, РНК, хлорофилла, функциональную активность клеточных органелл. Он участвует в оптимизации транспорта и перераспределении веществ внутри растения, способствует лучшему усвоению и обмену в тканях растений азота и фосфора, повышает потребление бора, обеспечивает снижение поступления нитратов и тяжелых металлов в продукцию (см. Самсонова Н.Е. Влияние соединений кремния и минеральных удобрений на урожайность яровых зерновых культур и содержание в них антиоксидантных ферментов / Н.Е. Самсонова, М.В. Капустина, З.Ф. Зайцева // Агрохимия. - 2013. - №10. - С.66-74).
Огурец, как и розы, отзывчив на внесение кремния. Кремний обычно не учитывают как элемент питания, но в случае огурцов требуется достаточное количество кремния (Si) в субстрате для улучшения плотности клеточных стенок и верхней поверхности листьев. Более мощные темные листья, которые образуются при адекватном снабжении Si, могут также улучшить их фотосинтетическую способность и вследствие этого урожайность. По опытным данным прибавка урожая в 10% отмечена при достаточном снабжении огурца Si. По другим данным, пораженность растений мучнистой росой снизилась с 25% до 21% при внесении Si с раствором и непосредственно в субстрат.
В результате исследований В.Н. Петриченко и С.В. Логинова (см. Петриченко В.Н. Применяйте кремнийорганические регуляторы роста / В.Н. Петриченко, С.В. Логинов // Картофель и овощи. - 2010. - №3. - С.14) установлено, что в среднем за 4 года при применении кремнийорганических препаратов на огурце прибавка урожая составила у Борис F1 - 5,5-10,5 т/га, у Родничок F1 - 8,0-11,9 т/га относительно контроля, в котором урожаи составили соответственно фонам (т/га): 17,7 и 22,3 (Родничок F1). Следовательно, включение в технологию выращивания огурца замачивание семян перед посевом и некорневые обработки кремнийорганическими препаратами экономически оправдано.
К биологически активным соединения, несомненно, относятся глутаминовая и аспарагиновая кислоты, эпибрассинолид.
Аминокислоты являются предшественниками или активаторами фитогормонов и веществ роста для растений. Аминоксилоты являются основными элементами синтеза белка. Они напрямую или косвенно влияют на физиологическую активность растения. Глутаминовая кислота и аспарагиновая кислота путем трансаминирования порождают многие важные аминокислоты. Глутаминовая и аспарагиновая кислоты действуют на водный баланс растения, усиливая стенки клеток таким образом, чтобы не пропускать неблагоприятные условия внешней среды, улучшают качество продукции. Аминокислоты имеют хелатирующий эффект на элементы питания. При внесении с микроэлементами их потребление и транспортировка внутри растения становится легче. Это достигается благодаря хелатирующему действию и влиянию на проницаемость клеточных мембран.
Достаточно широко исследовано влияние экзогенных брассиностероидов на нивелирование стрессовых воздействий у растений (см. Прусакова Л.Д. Применение брассиностероидов / Л.Д. Прусакова, С.И. Чижова // Агрохимия. - 2005. - №7. - С. 86-94).
В ряде научных работ показано, что обработка эпибрассинолидом повышает устойчивость растений к абиотическим и биотическим стрессорам: засолению (см. Алиева З.М. Протекторное действие эпибрассинолида на черенки различных культур в условиях засоления / З.М. Алиева, Л.Д. Прусакова, А.Г. Юсуфов // Агрохимия. - 2004. - №9. - с. 68-74) гипоксии, тяжелым металлам (см. Яхин О. И. Протекторная роль биорегулятора стифуна при негативном действии кадмия / О.И. Яхин, А.А. Лубянов, И.А. Яхин, В.А. Вахитов // Доклады РАСХН. - 2007. - №4. - С.19-21), а также снижала аккумуляцию в растениях радионуклидов, фитотоксичное действие фунгицидов и патогенов (см. Савельев А.С. Влияние регуляторов роста на продуктивность озимой ржи и устойчивость растений к биотическому и абиотическому стрессорам / А.С. Савельев, Н.В. Смолин, А.А. Синьков // Агро XXI. - 2009. - №10-12. с. 19-20).
Растения, например, томата, обработанные 24-эпибрассинолидом, обладают повышенной термоустойчивостью; при этом эпибрассинолид при 38ºС индуцировал в листьях экспрессию генов, кодирующих белки теплового шока (см. Лукаткин А.С. Влияние эпибрассинолида на термоустойчивость проростков кукурузы / А.С. Лукаткин, Н.Н. Каштанова, П. Духовскис // Агрохимия. - 2013. №6. - с. 24-31).
Сущность получения органоминерального удобрения для овощных культур заключается в следующем.
В условиях защищенного грунта для получения органоминерального удобрения используют макро - мезо- и микроэлементы, причем биологические активные вещества в виде различных регуляторов роста используют отдельно от минеральных удобрений, при этом органоминеральное удобрение, включает микроэлементы: медь, кобальт и цинк, а также макроэлементы: азот, фосфор, калий и воду в связанной форме, при этом оно дополнительно содержит мезоэлементы: кальций, магний и кремний, биологически активные вещества: глутаминовую и аспарагиновую кислоты, эпибрассинолид, а микроэлементы дополнительно включают железо, марганец, бор, молибден, при этом компоненты удобрения находятся в следующем соотношении, мг/л:
Макро- и мезоэлементы, мг/л на абсолютно сухое вещество:
калий - 250-320;
кальций - 200-250;
магний - 60-80;
азот - 170-190;
фосфор - 40-60;
кремний 60-150;
микроэлементы, мг/л не более
железо - 0,75-0,95;
марганец - 0,45-0,64;
цинк - 0,25-0,46;
бор - 0,24-0,35;
медь - 0,04-0,055;
молибден - 0,035-0,05;
йод - 0,0015-0,02;
кобальт - 0,0015-0,02;
биологически активные вещества, мг/л не более
глутаминовая кислота - 0,015-0,025;
аспарагиновая кислота - 0,015-0,025;
эпибрассинолид - 0,0008-0,0012;
вода - остальное.
Краткое описание чертежей и иных материалов в таблице 1, дано органоминеральное удобрение для овощных культур, содержание элементов питания в листьях тепличного огурца.
В таблице 2, тоже, состав голландской схемы питательного раствора для выращивания огурца, мг/л.
В таблице 3, тоже, варианты составов новых схем питания для выращивания огурца (макро- и мезоэлементы), мг/л.
В таблице 4, тоже, примеры предлагаемых составов схем питания для выращивания огурца, мг/л.
В таблице 5, тоже, влияние разных схем питания на формирование вегетативных и генеративных органов огурца.
В таблице 6, тоже, влияние схем питания на урожайность и качество продукции огурца.
Осуществление изобретения
Примеры конкретного выполнения получения органоминерального удобрения для овощных культур.
Пример 1. Опыт по разработке состава предлагаемого органоминерального удобрения был проведен в зимней остекленной теплице шестой световой зоны. В условиях защищенного грунта для составления питательного раствора применяют набор удобрений из макро- мезо- и микроэлементов. Биологические активные вещества в виде различных регуляторов роста используют отдельно от минеральных удобрений. В предлагаемом изобретении применяют все необходимые для растений элементы и биологически активные вещества в составе одного агрохимиката. Для разработки и изготовления предлагаемого органоминерального удобрения изучен химический состав растений овощных культур, который показан на примере выращивания огурца, вынос элементов питания, на основе чего проанализирована потребность растений в них.
Соотношение органоминерального удобрения включает макро- и мезоэлементы, микроэлементы и биологически активные вещества, при этом компоненты удобрения берут в следующем соотношении, мг/л: макро- и мезоэлементы, мг/л на абсолютно сухое вещество:
калий - 200;
кальций - 150;
магний - 30;
азот - 140;
фосфор - 20;
кремний 40;
микроэлементы, мг/л не более
железо - 0,35;
марганец - 0,22;
цинк - 0,15;
бор - 0,14;
медь - 0,02;
молибден - 0,015;
йод - 0,001;
кобальт - 0,001;
биологически активные вещества, мг/л не более
глутаминовая кислота - 0,01;
аспарагиновая кислота - 0,01;
эпибрассинолид - 0,0005;
вода - остальное.
Результат: данное соотношение компонентов, используемое для выращивания огурца, не обеспечило нормального хода окислительных процессов, углеводного и азотного обмена, накопление крахмала, сахаров, красящих и ароматических веществ, а также не повысило лежкость огурца, так как оказалось в недостаточном количестве.
Пример 2. Проводят аналогично примеру 1, но берут следующий состав соотношения компонентов, мг/л:
Макро- и мезоэлементы, мг/л на абсолютно сухое вещество:
калий - 250;
кальций - 200;
магний - 60;
азот - 170;
фосфор - 40;
кремний 60;
микроэлементы, мг/л не более
железо - 0,75;
марганец - 0,45;
цинк - 0,25;
бор - 0,24;
медь - 0,04;
молибден - 0,035;
йод - 0,0015;
кобальт - 0,0015;
биологически активные вещества, мг/л не более
глутаминовая кислота - 0,015;
аспарагиновая кислота - 0,015;
эпибрассинолид - 0,0008;
вода - остальное.
Результат: данное соотношение компонентов, используемое для выращивания огурца, обеспечило нормальный ход окислительных процессов, углеводного и азотного обмена, накопление крахмала, сахаров, красящих и ароматических веществ, а также повысило лежкость огурца.
Пример 3. Проводят аналогично примеру 1, но берут следующий состав соотношения компонентов, мг/л:
Макро- и мезоэлементы, мг/л на абсолютно сухое вещество:
калий - 320;
кальций - 250;
магний - 80;
азот - 190;
фосфор - 60;
кремний 150;
микроэлементы, мг/л не более
железо - 0,95;
марганец - 0,64;
цинк - 0,46;
бор - 0,35;
медь - 0,055;
молибден - 0,05;
йод - 0,02;
кобальт - 0,02;
биологически активные вещества, мг/л не более
глутаминовая кислота - 0,025;
аспарагиновая кислота - 0,025;
эпибрассинолид - 0,0012;
вода - остальное.
Результат: данное соотношение компонентов, используемое для выращивания огурца, как и в примере 2, обеспечило нормальный ход окислительных процессов, углеводного и азотного обмена, накопление крахмала, сахаров, красящих и ароматических веществ, а также повысило лежкость огурца.
Пример 4. Проводят аналогично примеру 1, но берут следующий состав соотношения компонентов, мг/л:
Макро- и мезоэлементы, мг/л на абсолютно сухое вещество:
калий - 350;
кальций - 300;
магний - 110;
азот - 220;
фосфор - 80;
кремний - 200;
микроэлементы, мг/л не более
железо - 1,15;
марганец - 0,75;
цинк - 0,73;
бор - 0,46;
медь - 0,06;
молибден - 0,055;
йод - 0,003;
кобальт - 0,003;
биологически активные вещества, мг/л не более
глутаминовая кислота - 0,03;
аспарагиновая кислота - 0,03;
эпибрассинолид - 0,015;
вода - остальное.
Результат: данное соотношение компонентов, используемое для выращивания огурца, не обеспечило нормального хода окислительных процессов, углеводного и азотного обмена, накопление крахмала, сахаров, красящих и ароматических веществ, а также не повысило лежкость огурца из-за высокого соотношения компонентов в удобрении.
Таким образом, наиболее оптимальными являются примеры 2 и 3, так как химический анализ растений для диагностики условий минерального питания основывается главным образом на том, что между выносом питательных элементов растениями и их урожайностью существует тесная связь. Высокий урожай возделываемых культур получают только при оптимальной концентрации клеточного сока растений, при этом на химический состав растений, кроме содержания питательных элементов в питательной смеси, влияют многочисленные факторы, в частности вид культуры, онтогенетический и филогенетический возрасты растения, а также условия внешней среды (см. Агеев В.В. Корневое питание сельскохозяйственных растений: учебники и учеб. пособия для вузов. - Ставрополь: Ставропольская ГСХА, 1996. - 134 с.), а для правильного и эффективного применения удобрений необходимо контролировать обеспеченность растений питательными веществами и определять потребность в отдельных элементах минерального питания. Поступление элементов питания в репродуктивные и вегетативные органы растения зависит от притока солнечной радиации, температуры, влажности грунта и воздуха, содержания углекислоты в воздухе теплицы, обеспеченности корневой системы кислородом (см. Вендило Г.Г. Удобрение овощных культур / Г.Г. Вендило, В.Н. Петриченко. - М.: Колос, 1986. - 206 с.).
Основную сухую массу листьев огурца составляет азот (4,5-6,0%), затем следует калий, кальций, фосфор и магний (см. табл. 1). Из микроэлементов в сухой массе листьев огурца больше всего находится железа.
На основе химического состава листьев огурца и голландской схемы (см. табл. 2) питательного раствора (см. Белогубова Е.Н. Современное овощеводство закрытого и открытого грунта: учеб. пособие для аграр. учеб. заведений I-IV уровней аккредитации по спец. 1310 «Агрономия» / Е.Н. Белогубова, А.М. Васильев, Л.С. Гиль и др. - Житомир: ЧП «Рута», 2007. - 532 с.) разработано и опробовано 4 примера вариантов схем питания (см. табл. 1, 2), с включением в них дополнительно микроэлементов - кобальта, йода и биологически активных веществ - глутаминовой и аспарагиновой кислот, эпибрассинолида, которые до настоящего времени не применяли в стандартных схемах питания (см. табл. 3, 4). Схема питания - это высококонцентрированный раствор удобрений и биологически активных веществ. Оптимальный состав по примерам 2 и 3 схем питания является предлагаемым высокоэффективным органоминеральным удобрением.
В качестве минеральных удобрений для предлагаемого удобрения использованы нитрат кальция, нитрат калия, нитрат магния, монокалий фосфат, силикат калия. В качестве источников микроэлементов применены брексилы Fe, Mn, Cu, Zn, азотнокислый Со, молибион, борную кислоту, йодистый калий. Эти удобрения полностью растворимы в воде, не содержат тяжелых металлов, вредных примесей для растений. Соединения элементов в используемых удобрениях находятся в легкодоступной форме для растений, особенно высокой доступностью обладают соединения в составе брексилов, в которых микроэлементы находятся в хелатной форме, что улучшает поглощение и перемещение элементов по растению.
Для изучения эффективности разных составов предлагаемых схем питания, которые взяты за основу органоминерального удобрения, проведены исследования по их влиянию на продуктивность огурца. Минеральное питание оказывают важное влияние на рост и развитие растений огурца. Различия в темпах роста, а в дальнейшем и в плодоношении нашли свое отражение в площади листьев, степени отмирания завязей и выходе стандартной продукции огурца.
Основной показатель вегетативного состояния растений - это размер листового аппарата. Лист у растения является основным ассимилирующим органом, в котором образуются органические вещества, служащие структурно-энергетическим материалом для всего организма, но при чрезмерном ее развитии и интенсивном потреблении ассимилянтов может возникать их недостаток при формировании генеративных органов, из-за густой облиственности ухудшаются условия освещения, особенно листьев нижних ярусов, снижается интенсивность фотосинтеза, все это в итоге может отрицательно сказаться на продуктивности растения, урожае.
2
2
2
2
Замеры площади листьев огурца проводились в середине вегетации культуры, наименьшая площадь листьев сформировалась при использовании схемы питания по примеру 1 - 2,025 м/растение, наибольшая при применении 4 примера - 2,054 м/растение. Оптимальный размер листового аппарата был получен при использовании 2 и 3 примеров схем питания -2,049 и 2,034, что было выше, чем в 1 примере, на 0,024 и 0,009 м/растение и ниже, чем в 4 примере, на 0,005 и 0,02 м/растение соответственно.
При выращивании овощных культур важная роль принадлежит повышению их стрессоустойчивости. Главный стресс, испытываемый растениями в защищенном грунте, - это перепады уровня освещенности или продолжительная пасмурная погода. Световая недостаточность отрицательно сказывается на репродуктивных процессах, в частности на формировании и функционировании генеративных органов. Одни из главных показателей генеративного развития растений огурца - это количество сохранившихся завязей и выход стандартной продукции огурца.
Наивысшая степень отмирания завязей огурца была отмечена при минимальном и максимальном количестве элементов в схеме питания (в 1 и 4 примерах) и составила 18,0 и 17,5%. Меньшее количество отмерших завязей было получено при оптимальном соотношении химических элементов в схеме питания (во 2 и 3 примерах) - 16,8 и 16,2%.
Одной из важных хозяйственных характеристик овощной продукции является процент стандартных плодов в полученном урожае. Стандартные плоды огурца должны быть свежими, целыми, незагрязненными, не пораженными болезнями и вредителями, ровными, плодоножка допускается не длиннее 1 см. Появление деформированных плодов начинается со второй половины вегетации. Сбалансированный уровень минерального питания растений - один из путей повышения выхода стандартной продукции. Наибольший выход стандартной продукции был получен при использовании 2 и 3 примеров схем питания - 83,0 и 84,8% от общего урожая, что было выше, чем при питании растений 1 и 4 примеров схем питания на 0,2-5,5% от общего урожая.
В задачи исследований входит изучение влияния различных схем питания на пищевую ценность плодов тепличного огурца (см. табл. 6). С этой целью была проведена сравнительная оценка биохимического состава плодов при различном содержании химических элементов в питательном растворе. Качественные показатели плодов огурца (сухое вещество, нитраты) были изучены в фазу массового плодоношения. В огурце сравнительно мало питательных веществ (плоды содержат до 95% воды), поэтому их относят не к пищевым, а к вкусовым продуктам. Органические соединения (синоним - сухое вещество) представляют собой разницу между валовым урожаем и содержанием воды в нем. Наибольшее количество сухого вещества в плодах огурца накопилось при оптимальном содержании химических элементов в схеме питания (2 и 3 примеры) - 5,37 и 5,30%.
В современном мире качество продукции овощей определяют не только наличием «полезных» веществ, но и содержанием соединений, снижающих качество и пищевую ценность. К таким соединениям относятся нитраты. Для нитратов и нитритов установлены предельно допустимые концентрации (ПДК) в растениях - в плодах, овощах и кормах. Для тепличных огурцов ПДК нитратов в плодах составляет 200 мг/кг. Результаты лабораторных анализов показали, что содержание нитратов в плодах огурца в опыте находилось в пределах нормы и варьировало в пределах 72-82 мг/кг. Наименьшее количество нитратов в плодах накопилось при самом низком количестве элементов в схеме питания (1 пример) - 65 мг/кг, наибольшее при использовании 4 примера схемы питания - 82 мг/кг. При оптимальном соотношении элементов в питательном растворе (2 и 3 примеры) содержание нитратов составило 72 и 76 мг/кг, и было меньше, чем в 4 примере - на 6-10 мг/кг.
2
2
Урожайность - главный показатель продуктивности сельскохозяйственных культур. Наибольшие показатели урожайности были получены при использовании 2 и 3 примеров схем питания - 27,4 и 27,9 кг/м, что было меньше, чем при применении 1 и 4 примеров, на 1,0-2,7 кг/м.
В результате исследований установлено, что наибольшие показатели продуктивности огурца были получении при использовании 2 и 3 примеров схем питания огурца. В 3 примере опыта были отмечены оптимальный размер листового аппарата, самая низкая степень отмирания завязей и наибольший выход стандартной продукции огурца. Во 2 примере был также сформирован оптимальный размер листового аппарата, в плодах накопилось самое высокое количество сухого вещества, и была получена максимальная урожайность культуры.
Таким образом, по данным опыта, количество содержания химических элементов во 2 и 3 примерах схем питания были взяты за основу химического состава предлагаемого органоминерального удобрения.
После разработки химического состава предлагаемого органоминерального удобрения были изучены его свойства. Разработанное органоминеральное удобрение полностью растворимо в воде благодаря тому, что все его компоненты водорастворимы. Так как составляющие органоминерального удобрения находятся в растворенном виде, то он является жидкой коллоидной структурой.
Все элементы в опытном образце органоминерального удобрения находятся в высоком концентрированном состоянии, вследствие чего кондуктивность в рабочем растворе составила 9,5 mS/cm.
В результате исследований установлено, что органоминеральное удобрение необходимо хранить в темной пластмассовой таре, так как при попадании прямых солнечных лучей на раствор некоторые элементы могут улетучиваться. Следовательно, хранение удобрения в закрытой таре позволяет не терять элементы питания вследствие летучести. Полученное удобрение не имеет едкого запаха.
Предлагаемое изобретение по сравнению с прототипом и другими известными техническими решениями имеет следующие преимущества:
- высокая пищевая ценность органоминерального удобрения для овощных культур;
- повышение качества органоминерального удобрения;
- повышение урожайности овощных культур за счет применения предлагаемого органоминерального удобрения.