ИЗОБРЕТЕНИЕ
Патент Российской Федерации RU2290388
КЕРАМЗИТОВЫЙ ПОЧВОГРУНТ ДЛЯ ВЫРАЩИВАНИЯ РАСТЕНИЙ
Имя изобретателя: Карпухин Михаил Юрьевич (RU); Юрина Анна Васильевна (RU); Байкин Юрий Леонидович (RU); Баринов Юрий Иванович (RU); Васильева Светлана Валерьевна (RU); Федоров Александр Николаевич (RU); Кирсанов Юрий Александрович
Имя патентообладателя: ФГОУ ВПО "Уральская государственная сельскохозяйственная академия"
Адрес для переписки: 620219, г.Екатеринбург, ул. К. Либкнехта, 42, УрГСХА, НИЧ, исп. Ю.А. Кирсанову
Дата начала действия патента: 2005.03.25
Изобретение относится к сельскому
хозяйству и может быть использовано для
выращивания рассады и тепличных растений в
промышленных объемах или в личном
подсобном или фермерском хозяйстве.
Керамзитовый почвогрунт содержит торф,
нейтрализованный до рН 5,5-6,0, минеральные
удобрения и керамзит. Используют
недробленый керамзит с размерами цельных
гранул 2-10 мм, а его содержание составляет 60%
по объему, причем используют отсеянный торф
с размерами частиц 3-10 мм. Может быть
использован некондиционный керамзит -
отсев от производства гравия керамзитового
с плотностью 250-600 кг/м3, прошедший
процесс обеспыливания и фракционирования.
Изобретение позволяет выращивать рассаду и
растения при минимальных расходах на
приготовление почвогрунта и уход за
растениями, обеспечивает оптимальный
водовоздушный режим для растений,
позволяющий получать повышенные урожаи.
ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ
Изобретение относится к сельскому
хозяйству, в частности к закрытому грунту, и
может быть использовано для выращивания
рассады и тепличных растений в
промышленных объемах или в личном
подсобном или фермерском хозяйстве.
Известен субстрат для выращивания
растений в теплицах, содержащий дробленый
керамзит, органическое вещество и песок при
следующем содержании компонентов, вес.%:
дробленый керамзит - 5-56, песок - 26-28,
органическое вещество (торф) - 18-24 (см. А.С.
№707546, A 01 G 31/00; 1977).
С учетом объемной массы дробленый
керамзит в данном субстрате составляет
около трети от объема, что не обеспечивает
стабильности водно-физических свойств во
времени.
Кроме того, использование дробленого
керамзита требует дополнительных операций
при его дроблении и отсеве, что также не
обеспечивает стабильность размера частиц
керамзита, нарушая свойства почвогрунта.
Известен также "Почвогрунт для
выращивания растений", содержащий
верховой торф, песок, глину, минеральные
удобрения и керамзит, в котором соотношение
верхового торфа с компонентами и
керамзитом по объему составляет 1:1 (см.
Патент РФ №2187928, A 01 G 31/00. Опубл. 27.08.2002. Бюл.
№24).
К недостаткам почвогрунта следует
отнести то, что керамзит, изготовленный для
строительной индустрии, имеет стандартные
гранулы размером 15-25 мм, что затрудняет
использование его при выращивании рассады
и горшечных культур в сосудах небольшого
объема (0,2-0,5 л).
Кроме того, предложенное соотношение
торфосмеси и керамзита по объему как 1:1 с
учетом большого размера гранул керамзита
может неоднозначно влиять на воздушно-водный
обмен при выращивании растений вследствие
расслоения и вымывания грунта.
Задачей изобретения является разработка
почвогрунта на основе торфа и керамзита,
позволяющего выращивать рассаду и растения
при минимальных расходах на приготовление
почвогрунта и уход за растениями,
создающего оптимальный водовоздушный
режим для растений, позволяющего получать
повышенные урожаи при минимальных затратах.
Задача решается тем, что при изготовлении
почвогрунта используют недробленый
керамзит - отсев от производства гравия
керамзитового с размерами цельных гранул
2/10 мм в количестве по объему, при этом торф
используют нейтрализованный до рН 5,5-6,0,
отсеянный с размерами частиц 3-10 мм, а
керамзит используют с плотностью 250-600 кг/м3,
прошедший процесс обеспыливания и
фракционирования. Керамзитовый почвогрунт
приготавливают следующим образом. В торф,
из которого отсеивают частицы менее 3 и
более 10 мм, вносят нейтрализующие вещества,
чтобы реакция торфа была рН 5,5-6,0.
Затем из расчета на 1 л торфа вносят
минеральные удобрения и микроэлементы и
все перемешивают. Отдельно готовят
керамзит недробленый (отсев от
производства - гравия керамзитового по ГОСТ
5797-90) с размерами гранул (фракция) от 2 до 10 мм.
Подготовку керамзита проводят путем
просеивания и обеспыливания. Массу
торфосмеси смешивают с керамзитом по
объему (60±% керамзита) и используют для
наполнения кассет, горшков под рассаду или
саженцы, а также ящиков под рассаду.
Положительное влияние на растения
предложенного керамзитового почвогрунта
достигается за счет стабилизации его
структуры при наличии 60%±% по объему
торфосмеси фракционного недробленого
керамзита размером 2-10 мм, улучшающего
водовоздушный режим в процессе роста
растений.
Неочевидным эффектом предложенного
изобретения является то, что только за счет
подобранного опытным путем соотношения
недробленого керамзита (60±%) заданных
фракций 2-10 мм к торфосмеси создается
оптимальный водовоздушный режим развития
растений, что позволяет при прочих равных
условиях получать дополнительную,
значительную прибавку урожая (до 25%) при
минимальных затратах на выращивание
растений.
Для обоснования оптимального количества
керамзита заданной фракции в почвогрунте
проводили лабораторные опыты по
исследованию водно-физических свойств
почвосмесей в зависимости от объема
содержания недробленого керамзита
заданной предварительно обоснованной
фракции (2-10 мм).
Для испытаний было подготовлено четыре
варианта почвогрунта с содержанием гранул
(2-10 мм) керамзита 20; 40; 60 и 80% по объему (20%
рассматривали как контроль).
Исследования проводили в почвенной
лаборатории кафедры агрохимии Уральской
государственной сельскохозяйственной
академии.
В качестве керамзита использовали
недробленый отсев от производства гравия
керамзитового по ГОСТ 5797-90, фракция 2-10 мм.
В таблице 1 представлены результаты
определения влияния объема керамзита в
почвогрунте на его плотность и скважность.
Установлено, что плотность почвогрунта с
увеличением содержания керамзита
уменьшается по сравнению с контролем на 15%,
23% и 39% при росте объема керамзита с 20 до 80%.
Таблица 1
Влияние объема керамзита на плотность
и скважность |
| № |
Содержание керамзита, %
(V) |
Объемная масса |
Плотность твердой фазы,
удельная масса |
Скважность (общая
пористость), % |
| г/см3 |
% |
г/см3 |
% |
| 1 |
20 |
0,76 |
100 |
2,13 |
100 |
64,3 |
| 2 |
40 |
0,65 |
84 |
1,80 |
84 |
64,9 |
| 3 |
60 |
0,59 |
77 |
1,68 |
78 |
65,7 |
| 4 |
80 |
0,47 |
61 |
1,61 |
75 |
70,8 |
Плотность твердой фазы или удельная масса
(отношение массы ее твердой фазы к массе
воды в таком же объеме) уменьшается
пропорционально увеличению содержания
керамзита.
Таблица 2
Изменение влагоемкости почвогрунта
под влиянием керамзита |
| № |
Содержание керамзита, % |
Капиллярная влагоемкость (К.В.),
% |
Наименьшая влагоемкость (Н.В.),
% |
Максимальная
гигроскопичность (М.Г), % |
Влажность устойчивого
завядания растений, % |
| 1 |
20 |
49,3 |
54,8 |
4,84 |
7,26 |
| 2 |
40 |
59,8 |
61,3 |
7,02 |
10,53 |
| 3 |
60 |
61,4 |
65,2 |
20,69 |
31,04 |
| 4 |
80 |
61,0 |
68,7 |
25,52 |
38,28 |
Капиллярная влагоемкость (способность
капилляров почвы удерживать влагу)
возрастала с 49% до 61,0% в зависимости от
содержания керамзита (Таблица 2).
Одним из показателей оценки физических
свойств почв является пористость аэрации,
она показывает, какой процент пор занят
воздухом (Таблица 3).
Таблица 3
Пористость аэрации почвогрунта |
| № |
Содержание керамзита, % |
При капиллярной влагоемкости |
При некапиллярной
влагоемкости |
| 1 |
20 |
26,8 |
22,7 |
| 2 |
40 |
29,9 |
25,1 |
| 3 |
60 |
29,7 |
27,3 |
| 4 |
80 |
41,5 |
38,5 |
Лабораторные исследования показали, что
наибольшее количество пор, занятых
воздухом, отмечалось в варианте, где больше
объем керамзита.
Фильтрационная способность также
зависела от содержания керамзита в
почвогрунте. Данные таблицы 4
свидетельствуют о том, что высоким
коэффициентом фильтрации
характеризовались почвогрунты с большим
содержанием керамзита.
Таблица 4
Влияние объема керамзита в составе
почвогрунта на его коэффициент
фильтрации (мм/мин·см2) |
| № |
Содержание керамзита, % |
К-1 10 мин |
К-2 30 мин |
К-3 120 мин |
К-4 после стабилизации |
| 1 |
20 |
1,05 |
0,90 |
0,83 |
0,72 |
| 2 |
40 |
1,11 |
0,89 |
0,79 |
0,64 |
| 3 |
60 |
1,35 |
1,18 |
1,07 |
0,92 |
| 4 |
80 |
3,12 |
2,58 |
2,17 |
1,44 |
Установлено (таблицы 1; 2; 3; 4), что
добавления в состав почвогрунта керамзита
заданных фракций изменяют его физические
свойства. При росте объема керамзита от 20 до
80% плотность грунта уменьшается на 15-39%,
скважность увеличивается на 6,5%;
капиллярная влагоемкость увеличивается с
49,1 до 61%. Наименьшая полная влагоемкость
повышается с 54,8 до 68,7%, максимальная
гигроскопичность возрастает в 5,3 раза.
Влажность завядания возрастает в 1,5-5,3 раза
в зависимости от объемного содержания
керамзита.
Пористость аэрации увеличивается с
увеличением объема керамзита. Водно-физические
свойства почвогрунта сильно изменились под
влиянием добавок керамзита. Для
исследования, как растения реагируют на эти
изменения, были проведены лабораторные и
производственные опыты.
Производственно-технический опыт.
Рассаду выращивали в разводочной теплице. В
опытах применяли агротехнику,
рекомендованную оригинатором и принятую в
ЗАО "Тепличное" г.Екатеринбург.
Для опыта использовали семена огурца
сорта F1 "Исток". Рассада выращивалась
на почвогрунтах: смесь торфа с минеральными
удобрениями и керамзита заданных фракций.
В опыте использовали керамзит
производства "ООО - Богдановический
керамзит" - не дробленый отсев размером
2-10 мм от производства гравия керамзитового
по ГОСТ 5797-90, прошедший обеспыливание и
фракционирование через сита. Сухие
составляющие почвогрунта смешивали и
набивали в горшочки объемом по 200 мл. На 0,5 м
3 смеси добавляли: NH4NO3 - 100 г,
аммофос - 480 г, KNO3 - 40 г, известь - 1,5 кг.
Горшочки проливают водой и вносят
микроудобрения на 200 л воды: борная кислота -
3 г, ZnSO4 - 1.6 г, MgSO4 - 1.6 г, Mn - 1.6 г.
Семена 1-го класса. Всхожесть 98-100%. Семена
прогрели в сухожаровом шкафу при
температуре 55-60°С в течение 3-х часов. Затем
обработали 1% раствором марганца и
микроэлементов. После просушивания
опудрили триходермином.
Схема опыта:
1. Контроль, содержание керамзита / торфа с
минеральными удобрениями - 20%/80%
2. Вариант 2, содержание керамзита / торфа с
минеральными удобрениями - 40%/60%
3. Вариант 3, содержание керамзита / торфа с
минеральными удобрениями - 60%/40%
4. Вариант 4, содержание керамзита / торфа с
минеральными удобрениями - 80%/20%
В период вегетации огурца отмечали: дату
появления массовых всходов, образование 1-го,
2-го, 3-го листьев, перевалки, начала цветения,
начала плодоношения. В опыте измеряли длину
и толщину стебля, длину междоузлий, число
листьев, их длину и ширину, число цветков и
плодов. Урожайность определяли с каждого
варианта.
Математическая обработка показателей
проводилась методом дисперсного анализа.
Через 25 дней после всходов сделали
перевалку в контейнеры объемом 1 л. Поливали
растения до перевалки каждый день в течение
10 дней по 20-30 мл/растение, после перевалки по
40-50 мл/растение через день, после появления
2-го листа - через 2 дня по 150-200 мл растение.
Высадка рассады в грунт -
I закладка - 10.03.2004
II закладка - 28.05.2004
Внекорневые подкормки проводились через
каждые две недели раствором мочевины (10 г на
10 л воды). Корневые подкормки делали по
необходимости после анализа почвы.
Результаты I и II закладок опыта показали,
что введение в почвогрунт повышенных доз
керамзита (60-80%) повлияло на ускорение
начала образования первого листа, цветения,
плодоношения.
Анализ полученных данных (табл.5)
показывает, что наибольший процент в общей
биомассе составляет масса листьев, которая
колеблется от 47-55%.
Тенденция к увеличению массы до 3 варианта,
а затем ее снижение наблюдается и в
корневой системе от 0,3 г до 0,55 г в 1-3
вариантах и 0,45 в 4 варианте. Наибольшую
массу корней имеют растения в варианте с
содержанием керамзита 60%, это объясняется
благоприятной газовой средой, созданной
повышенным (60%) содержанием керамзита
заданных фракций.
Таблица 5
Биомасса растений огурца при перевалке |
| % керамзита |
Общая сырая
биомасса |
В том числе |
| листья |
стебли |
корни |
| г |
% |
г |
% |
г |
% |
г |
% |
| 20 |
2,7 |
100 |
1,4 |
52 |
1,0 |
37 |
0,3 |
11 |
| 40 |
3,4 |
100 |
1,6 |
47 |
1,4 |
41 |
0,4 |
12 |
| 60 |
3,45 |
100 |
1,8 |
55 |
1,1 |
32 |
0,55 |
16 |
| 80 |
2,95 |
100 |
1,5 |
51 |
1,0 |
34 |
0,45 |
15 |
Общие тенденции в структуре биомассы
сохраняются и при высадке рассады в грунт.
Под влиянием оптимальной дозы керамзита
биомасса корней увеличилась почти в 2 раза
(60% керамзита) по сравнению с контролем (Таблица
6).
Максимальная общая масса наблюдалась в 3
варианте.
Таблица 6
Биомасса растений огурца в период
высадки рассады в грунт |
| % керамзита |
Общая сырая
биомасса |
В том числе |
| листья |
стебли |
корни |
| г |
% |
г |
% |
г |
% |
г |
% |
| 20 |
51,3 |
100 |
27,2 |
53 |
22,5 |
44 |
1,6 |
3 |
| 40 |
53,5 |
100 |
25,7 |
48 |
25,7 |
48 |
2,1 |
4 |
| 60 |
54,2 |
100 |
30,4 |
56 |
20,0 |
40 |
3,8 |
7 |
| 80 |
52,1 |
100 |
27,1 |
52 |
21,9 |
42 |
3,1 |
6 |
Оценка качества рассады проводилась по 10-балльной
шкале.
Для расчета экономической эффективности
на основании проведенных Уральским НИИ
сельского хозяйства исследований были
произведены расчеты и определена возможная
продуктивность по вариантам, исходя из
качества выращенной рассады (табл.7).
Комплексная оценка рассады показала (по
вариантам), что наивысшее качество рассады
получено при объемной доле керамзита в
почвогрунте - 60%.
Она отличалась наивысшей ассимиляционной
поверхностью, наибольшей биомассой, числом
побегов, числом цветков и завязей,
Сравнивая варианты, следует отметить, что
наибольшее число зеленцов наблюдается в 3
варианте (2, 3 штуки) (таблица 8) - это
объясняется большой вегетативной массой и
ускоренным развитием.
Таблица 7
Оценка качества выращенной рассады
огурца и планируемая прибавка по
методике программирования |
| % керамзита |
Оценка рассады, балл |
Разница между баллами и
контрольным значением |
Планируемая прибавка (+/-) |
Планируемая
урожайность |
% к контролю |
| % |
кг/м 2 |
| 20 |
4 |
-2 |
-8 |
-2+/-1 |
28+/-1 |
100 |
| 40 |
8 |
+2 |
+8 |
+2+/-1 |
32+/-1 |
114 |
| 60 |
10 |
+4 |
+16 |
+4+/-1 |
34+/-1 |
125 |
| 80 |
6 |
0 |
0 |
0+/-1 |
30+/-1 |
107 |
Таблица 8
Влияние содержания керамзита в
почвогрунте на рост, развитие и начало
плодоношение огурца |
| % керамзита |
Длина стебля, см |
Диаметр стебля, см |
Число побегов, штук |
Число листьев, штук |
Число зеленцов |
| штук |
% |
| 20 |
10,4 |
0,4 |
4,0 |
5,0 |
0,5 |
40 |
| 40 |
13,6 |
0,7 |
5,2 |
5,3 |
1,2 |
135 |
| 60 |
13,4 |
0,5 |
4,5 |
5,4 |
2,3 |
250 |
| 80 |
22,3 |
0,4 |
4,0 |
6,5 |
1,9 |
210 |
Данные расчетной экономической
эффективности выращивания огурца сорта F1
"Исток" показывают (таблица 9), что
урожайность огурца на варианте с
содержанием керамзита 60% наибольшая 35,0 кг/м2
- этим объясняется более высокая
рентабельность (142,9%).
Из расчетов видно, что наименьшая
себестоимость 1 кг огурца 10,3 рублей, на
варианте с содержанием керамзита заданных
фракций в почвогрунте 60% соответственно, а
на остальных вариантах она составляет 12,1-12,7
руб./кг, что на 0,9-2,4 руб./кг больше.
Таблица 9
Экономическая эффективность
выращивания огурца |
| № |
Показатели |
Варианты |
| Контроль (20% керамзита) |
Вариант 2 (40% керамзита) |
Вариант 3 (60% керамзита) |
Вариант 4 (80% керамзита) |
| 1. |
Площадь, м2 |
1000 |
1000 |
1000 |
1000 |
| 2. |
Урожайность, кг/м2 |
28,0 |
32,0 |
35,0 |
30,0 |
| 3. |
Валовая продукция, ц |
280 |
320 |
350 |
300 |
| 4. |
Производственные затраты на 1 м
2, руб. |
356,7 |
358,4 |
360,3 |
361,8 |
| 4.1 |
в т.ч. ДПЗ |
- |
1,7 |
3,6 |
5,1 |
| 5. |
Стоимость валовой продукции,
руб. |
700,0 |
800,0 |
875,0 |
750,0 |
| 5.1 |
в т.ч. ДВП |
- |
100,0 |
175,0 |
50,0 |
| 6. |
Себестоимость 1 кг, руб. |
12,7 |
11,2 |
10,3 |
12,1 |
| 7. |
Чистый доход, руб. |
343,3 |
441,6 |
514,7 |
388,2 |
| 8. |
Рентабельность, % |
96,2 |
123,2 |
142,9 |
107,2 |
Проведенными опытами и расчетами
установлено:
1. Введение недробленого керамзита
фракций 2-10 мм в состав почвогрунта,
уменьшает его плотность на 15-39%. Увеличение
доли керамзита в составе почвогрунта
ускорило развитие, рост растений и
появление метамерных органов огурца
гибрида F1 "Исток".
2. Возрастание ассимиляционной
поверхности происходило до варианта с
содержанием керамзита 60% (9,12-10,7 дм2).
3. Объемная доля керамзита в грунте влияла
на накопление общей сырой биомассы
растений, она увеличивалась с ростом
содержания в почвогрунте керамзита до 60%,
затем наблюдали спад сырой биомассы
51,3-53,5-54,2-52,1 г в 1-4 вариантах.
4. Под влиянием изменения объемной доли
керамзита в грунте растения прореагировали
в конечном счете увеличением урожайности
по сравнению с контролем на 7-25%. Наиболее
высокие результаты были получены в
варианте - 60% керамзита, заданной фракции.
5. Расчетная экономическая оценка
результатов опытов показала, что
наименьшая себестоимость продукции при
выращивании огурца получилась в третьем (содержание
керамзита в почвогрунте 60%) варианте.
Наиболее высокая рентабельность - 142,9
наблюдается также в этом варианте.
ФОРМУЛА ИЗОБРЕТЕНИЯ
1. Керамзитовый почвогрунт для
выращивания растений, содержащий торф,
нейтрализованный до рН 5,5-6,0, минеральные
удобрения и керамзит, отличающийся тем, что
используют недробленый керамзит с
размерами цельных гранул 2-10 мм, а
содержание керамзита составляет 60% по
объему, причем используют отсеянный торф с
размерами частиц 3-10 мм.
2. Почвогрунт по п.1, отличающийся тем, что
используют некондиционный керамзит - отсев
от производства гравия керамзитового с
плотностью 250-600 кг/м3, прошедший
процесс обеспыливания и фракционирования.
Версия для печати
Дата публикации 08.03.2007гг
вверх
|
