Способ получения удобрения-мелиоранта для солонцов

Способ получения удобрения-мелиоранта для солонцов

Иллюстрации

Показать все

Реферат

 

СОЮЗ СОВЕТСНИХ

СоаМЛИСТИЧЕСНИХ

РЕС 1УБЛИН

ОПИСАНИЕ ИЭОБРЕТЕНИ

Н A BTOPCHOMV СВИДЕТЕПЬОТВУ

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ НОМИТЕТ СССР пО делАУ изОБРетений и QTHpblTHA (21) 3657769/30-15 (22) 20. 10.83 (46) 15.06.86. Бюл. 11» 22 (7f) Новочеркасский ордейа "Знак

Почета". инженерно-мелиоративный институт и Ростовский ордена Знак Почета институт народного хозяйства (72) Н.А. 10кин, М.Т. Цупиков, В.Н. Конобеев и Б.И. Кравченко (53) 63 1.895:63 1.8 12(088.8) (56) Авторское свидетельство СССР

1f» 206590, кл. С 05 С 9/02, 1966.

Авторское свидетельство СССР

if» 844614, кл. С 05 Р 3/00, 1979.

Авторское свидетельство СССР

fi» 685653, кл. С 05 F 3/00, 1978. (54)(57) 1. СПОСОБ ПОЛУЧЕНИЯ УДОБРЕНИЯ"МЕЛИОРАНТА ДЛЯ СОЛОНЦОВ путем послойной укладки в штабеля органических и минеральных компонентов и (50 41 С 05 Р 3/00, С 09 K 17/00

С 05 С 9/02 последующего компостирования, о т лича ющийся тем, что, с целью увеличения эффективности удобрения-мелиоранта, в качестве органического компонента используют подстилочный навоз на соломенной основе, на каждый слой которого распыляют раствор мочевины в отработанном травильном растворе сернокислотного травления черных металлов, а затем 35-37Х-ный раствор формалина, причем соотношение навоза, травильного раствора, мочевины и формалина в иас.K составляет 100:(1-1,5):(1—

1,5): i.

2. Способ по н. 1, о т л и ч а ю— шийся -тем, что используют травильный раствор с содержанием сульфата железа 100-300 г/л, серной кислоты 50-150 г/л и микроэлементов 7001000 /л.

123765

Таблица

Навоз на соломенной подстилке, 7

1 свиньи

KPC овцы смешанный

21,0 фосфор Р О

Калий К О

0,23

Оо -50

0,60

Изобретение относится к способам получения удобрений-мелиорантов для засоленных почв с использованием прсмъппленных отходов,н может быть испольэонано.при восстановлении плодоРОДНЯ СОЛОНЦОВЫХ ПОЧВ. . Цель изобретения — увеличение эффективности удобрения-мелиоранта.

- Способ эакпючается н раздельном импрегнирснании, навоза отработанным 1О травильйм раствором сернскислотнсгс травления черных металлов,-в котором растворена мочевина, и затем 35377-ным фсрмалинэм, в результате чего В органической массе навоза ран- 15 номерно образуются комплексные соединения метиленмочевииы с серной кислотой, сульфатом железа и микроэлементами с ОбраэОВанием кОмплекснОго удобрения мелиоранта (КУМ).

Для получения КУМ использован травильный раствор наиболее типичного химического состава: 107 свободной серной кислоты, 207. сульфата

Основными факторами, определяющими получение комплексного удобрения иелисранта заданнОгс cocTBB

Оптимальность выбранных соотношений реагирующих ингредие .:он опреде5 3 железа, 25 мг/л меди, 500 мг/л никеля, 20 мг/л кобальта, 6 мг/л цинка, 20 мг/л марганца, IS мг/л ванадия и

2 мг/л молибдена.

В качестве органического носителя для комплексного удобрения-мелиоранта выбрана активная основа, а именно псдстилочный навоз, состоящий из твердых ныделений животных в смеси с подстилочным материалом — соломой.

Сам навоз ЯвляетсЯ полным Органическим удобрением щелочной формы, содержащий нсе необходимые для растений питательные элементы. Внесение навоза B бОльших количествах не стабильно и медленно улучшает структуру соЛОНЦОНСй НСЧНЫ„ ЕЕ ВОДНЫЙ И ЬОЭДУШНЫй режим. Однако каноэ является источником, повышающим содержание гумуса в почве, и источником СО, который усиливает синтез органических веществ растениями. Характеристика использованного подстилочного навоза представ" лена в ." -ч 1 ляется заданным количеством вводимого н навоз травильногс раствора в количестве 10-15 л/т с концентрацией свободной серной кислоты 107., сульфата железа 207., микроэлементов

36

1000 мг/л, при весовом соотношениинавоэ: транильный раствор, равный

100: 1-1, 5. Введение 10- 15 л травильного раствора на ll т навоза создает концентрацию водородных ионов рН 2,055 3,0, что является необходимым условием для его же закрепления. Для повышения проникающей и смачивающей способности травильного раствора в ор!

23765 . ганической массе навоза в нем предварительно растворяют мочевину в массовом соотношении травиль»»ь»й раствор: мочевина, равном 1:1, и после этого ведут закрепление трав»»льного раствора в навозе формалином, не допуская охлаждения формалина н:»же + 100 С во о избежании образования параформа и обрыва цепи конденсации с мочевиной.

Процесс закрепления травилького раствора протекает при мольном соотношении мочевина:формалЬдегид от

1,35: до 2:1, что соответствует массовому соотношению между мочевиной и 35-377-ным формалином, рав.»ом 1 — 1,5: 1 °

Увеличение отработа»»ного травильного раствора более f 5 л на т навоза смещает концентрацию водородных ионов ниже двух, что неблагоприятно отражается на койде»»сации мочевины с формалином — в навозе кроме линейного полимера образуется и сшитый полимер, который растением не усваивается.

Снижение массовой доли отработанного травильного раствора менее 10 л на 1 т навоза повышает рН до 5,05,5, что замедляет процесс конденсации мочевины и формальдегида и снижает массовую долю микроэлементов в целевом продукте.

Мочевино-формальдегидный конденсат, полученный в сильно кислой среде (рН(2), сходен с природным лигнином, как тот, так и другой очень медленно гидролизуются в почве и «е усваиваются растениями.

Конденсация мочевины с формальдегидом протекает нормально в условиях саморазогрева навоза, например при температуре закладки не ниже

+10 С, и последующим саморазогревом, о например до 30 С.

В результате протекающей реакции конденсации навоз обогащается микроэлементами, мелиорирующими и удобрительными веществами, такими как метиленмочевина, желеэосульфатметиленмочевина, сернокислая метиленмочевина, которые способствуют повышению эффективности навоза по восстановлению плодородия солонцовых почв.

Процесс получения КУИ описывается следующими химическими реакциями, При растворении в травильном растворе избытка мочевины свободная

NH СОП! +Н SO >!Н СОБН - Н $0» (1) NH СОНН +ГеSO NH CONH ° Ре$0 (2) ! о I

Кислая реакционная масса, содержащая свободную мочевину и ее комплексные соединения с серной кислотой и сульфатом железа, быстро впитывается в органическую массу навоза и закрепляется в ней формальдегидом с образованием твердых медленнс раствор»»мьгх комплекс ных соедине— ний в виде сернокислой метиленмочевины и железосульфатметиленмочевины, . в которые включены микроэлементы травильного раствора.О

25 NH CONH2. Н2$04+н — С +NH СОНЦ2

ИН СОБНСН УНСО! !Н Н $04 +Н 0 (3) 30 г

NHCONH у Р е $04 +11 С +NH CONH

0NCH NHC0H » SO4 +H а (4) При внесении КУМ в щелочную солонцовую почву серная кислота, сульфат железа и метиленмочевина являются активныи»» химическими мелиорантами для засоленных почв, предпочтительно

40 солонцового типа.

Так, сернокислая метиленмочевина эффективно устраняет почвенную щелочность солонцов беэ разрушения минерального состава почвы. Желеэосульфатметиленмочевина оструктуривает практически бесструктурную солонцовую почву, метиленмочевина адсорбирует вредные соли, связывает почвенные соли в комплексные соединено ния, снижая осматическое давление почвенного раствора, препятствует вторичному засолению и удобряет солонцовую почву азотом в медленно" и продолжительнодействующей форме.

SS Микроэлементы, которые в обработанном навозе присутствуют почти все, повышают физиологическую активность навоза. Сам навоз служит источни1 сер»<а я еиc.. »о та с»»я зы»»а етсл с мояp виной в прочное сое»»инеи»»г сернокислой мочевины, сульфат железа образует мало устойчивое комплексное соединение с мочевиной раствора, моченнны и формальдегида с образованием комплексного мелиоранта (КУМ), содержащего в 1 т навоза

2,5 кг сернокислой метиленмочевины (СЧМ), 4 кг железосульфатметиленмочевины (ЛСММ), 8,5 кг метиленмочевины (ММ) и 10 r микроэлементов.

Массовое соотношение между СММ:

:.NCMN:ММ равно 1: 1,6:3,4.

П р и и е р 2. На площадке разбрасывают навоз с влажностью 70-80Х и бульдозером разраннивают слоем

40-50 см, затем механическим опрыс-. кивателем на 1 т навоза распыляют

II5 л травильного растнора, в .отором раство »ено 15 кг моченииы, и далее следуют примеру 1.

Полученное комплексное удобрениемелиорант содержит н 1 т навоза

3,5 кг сернокислой метиленмочевины, 6 кг железосульфатметиленмочевины, 12 кг метиленмочевины и 15 кг мик" роэлементов. Массовое соотношение между С1К"NCHH:ÈÈ равно 1: 1,6:3,4.

Б табл,. 2 приведен химический состав исходного навоза и навоза, превращенного в комплексное удобрениемелиорант (КУМ).

Т а б л и ц а 2

Содержание в =оставах, Е

Исходный навоз

5 1237655

КоМ повышения» умуса солонцовой почвы, н которой его содержание крайне низкое. При внесении в солонцовую почву 40 т/га навоза, одновременно вносят 600-800 кг/га метиленмоченины и ее солей, 400-600 г/га микроэлементов. Кроме того, указанное выше массовое соотношение реагиру»ощих компонентов 100:(1-1,5):

:(1 †» 5):1 обеспечивает массовое со- 1б отношение между продуктами реакции, а именно метилениочевиной, железосульфатметиленмочевиной и сернокислой метиленмочевиной на уровне

3,,4:1., 6."1, чем достигается эффек- 1!» тинность протекания н солонцовой почве процессов нейтрализации щелочности,, структурообразонания, адсорбции вредных почвенных солей и обогащения медленно-действующим азотом.

Мелиоративное действие ГеБО на солонцоные почвы сходно с мелиоративным действием Н БО ». При его гидрализе образуется свободная серная кислота, которая вступает в реакцию с

25 почвенными солями.

Б результате этих реакций в почне появляются как легко растворимые (Иа $О и др.), так н относительно мало растворимые (CaS04 ISO< и pp.) 30 соединения, участвующие, н разнообразных почвенных процессах.

Компоненты

Коиплексное мелиоративное действие серной кислоты,. сульфата железа и метиленмочениил в солонцЬвой у; почве ускоряется на фоне навоза, ко-.

Topûé сам обладает мелиоративным действием на солонцовую почнут

77,0

Органическое нещество

21»0

19,0

0,50

Азот общий

1,0

Азот аммонийный

0,15

0,15

Фосфор .Р О .

Калий К О

Серная кислота

Железо сульфат

0,25

0,60

0,60

0,1

0,2

О, 001

Иикроэлементь»

П р и м e p 1. На площадке разбрасывают навоз с влажностью 70-807 @» и бульдозером разравнивают слоем

40-50 см, затем механическим опрыскинателем распыляют на т навоза

10 л транильного раствора, н котором предварительно растворено 1О кг на т навоза.

Последующую послойную укладку н штабель ведут погрузчиком с поочередным распылением травильного раствора с мочевиной и формалином и разравни- » нанием. Штабель завершается слоем навоза толщиной 30-40 см. Подготовленный таким способом штабель имеет ширину у Основанн » 3 -4 см„ высоту до

2 м и произвольную длину.

Э органической массе навоза при

10-30 С протекает процесс конденсации составных частей травильного

7 1237655

Пример 3. На площадке раз-. брасывают навоз с влажностью 70-807 и бульдозером разравнивают слоем

40-50 см, затем механическим опрыскивателем распыляют на 1 т наноза

12,5 л отработанного травильногс раствора, в котором реднарительно растворено 12,5 кг мочевины, далее процесс ведут по примеру I.

Получают навоз, в 1 т которого 1 содержится 3 кг сернокислой метиленмочевины, 5 кг желеэоеульфатметиленмочевины, 10 кг метиленмоченины и

12 кг микроэлементов. Иассоное соотношение между СМЧ:СЖИМ:МИ равно

1: 1,66:3,4. В табл. 3 приведен химический сос тав конечных продуктов, полученны:::; ,при граничных и средних.значениях реагирующих компонентов н HBBG=-ног массе.

Варианты Урожай зеле ной

Прибавка массы кукурg зы,ц/га удобрений (контроль) Та.блица

100 0

Вавоз

10 т/ra 498, 0

Содержитс.=. н 1 т навоза по пределам

Продукты реакции, полученные в навозной массе

54,0 112, 2, КУМ

10 т/га . 602,0

НСР, нижнему верх- среднему нему

158 0 135,6

0.95 ц/га 28,4

Метиленмочевина, кг

8 5 12 10

Железосульфатметиленмочеви6 на, кг

Сернокислая метиленмояевина, кг 2,5

3,5 3

Микроэлементы, r 10

H p и м е р 4. Для изучения эффективности КУМ были заложены опыты на пойменно-луговой солонцовой почве. Удобрения, полученные по примерам 1, 2 и 3, а также удобрения, полученные по известному способу, вносились под вспашку зяби из расчета

10 т/га. Схемы опыта приведены в табл. 4 и 5. В перном варианте высевают гибрид кукурузы ВИР 156. Повторность опыта 4-кратная. Посевная площадь делянок 250 м, учетная

° 100 м . Кукурузу убирают вручную в конце молочной — вначале скс ной спелости початков. . Метеорологические условия в год проведения исследований сложились благоприятные. 3а негетацис нный период апрель-август выпало 438 мм осадков„ что на 207 мм выше среднемноголетней. Результаты исследонаний представлены в табл.

Тaблица4,Как видно из данных табл. 1 наибольшая прибавка урожая получена при внесении комплексного удобрениямелиоранта 158 ц/га, что на 104 ц/га больше, чем при внесении чистого навоза.

Во втором, варианте площадь делянок 130 .м, учетная 100 м2..Повторность 4-кратная. Высевался гибрид

Краснодарский 440. Посев проводился пунктирньич способом сеялкой СПЧ-6 на глубину 4-5 см, норма высева семян кукурузы составляла 6-7 зерен на погонный метр„ что к моменту уборки на 1 га насчитывалось 7080 тыс. растений. Для борьбы с сорняками использовалчсь почненные гербицнды и имазин,. а по всходам аминная соль {2,4 Д). Полив кукурузы проводили поверхностным способом из расчета 1000 м /га. четыре раза.

Учет урожая проводился сплошным методом по каждой делянке. Окончательная величина урожая устанавливалась при пересчете веса зерна по базиснЫ: влажности. В табл. 5 представлено влияние комплексного удобрения и навоза на урожай эерка кукурузы.

1237655

Таблица 5

Как показывают данные табл. 5, комплексное удобрение и навоз повышает урожайность зерна кукурузы, Так, eñëH внесение одного навоза обеспечило прибавку урожая в 5 4 ц/га (108,2X), а известные удобречия

2,9 ц/га (104,4Х), то наибольшая прибавка урожая получена на варианте

КУМ-2 9,3 ц/га (1 14,27). Увеличение

10 прибавки урожая зерна кукурузы на вариантах с внесением комплексного удобрения мелиоранта произопча за счет улучшения физико †химическо состава почвы и более полного использования биологических возможнос"",eé кукурузы.

Прибавка

Урожай, ц/га

P,арианты ц/га. 3 о

Г

Беэ

gä 1бр е ний l00 0

108

"и а воз

110,2

114,2

6.7

7а, 74 Я) - 1

Х У .! - 7

9,3

74,5 9,1

КУИ-3

Азвест удо бре-Однако судить об эффективности удобрений только по прибавкам урожая

20 бьло бы неверно. Влияние ХУИ и наво104.„4 я яе

8СР, 0,95 U/га сырого протеина кукурузы представза на содержа ние в зеленой массе вено в табл, 6.

1 а о л

Оодержание, 7 варианты азот Протеин сухое

It вещество, ц/"--ji оез ннй (:;.îíò16., 20 0,7 I 2,96

il1; 0 лазоз с, т/ га 1 10 g / а

3,. 64

2 88:7.94 0 79 81

150. 5

Данные табл. 6 показывают, что наибольшее содержание азота (2„884) и сырого протеина (17,947.) B зеленой массе кукурузы получено на вариантах с внесением комплексного удобрения мелиорантар что на 0,28 и

1 32/ выше, чем на BapHGBYe с Внесением --гистого навоза. КУМ "посс:бству5О ет также повышению содержания в растениях фосфора и калия.

Таким образом, КУМ не только увеличнваe т у р оoжайность зеленой массы кукурузы, но и повышает в ней количество протеина, фосфора и калин,, что имееч немаловажное значение в обеспе:".,енин кормов этими комгн..ч.нтаии.

П р и и е р 5. Для изучения влияни>- ХУИ на почву проводились следуюшие исследования. Отбор почвенных образцов проводили по диагонали делянок в пяти точках с помощью почвенного бура на t.лубину 0-20 и 20-40 см, полученные образцы по слоям смепг вали, затеи тонким слоем растилали на бумаге и методом крестообразного деления отбирали средний образец. Определение катионо-обменной спо"обности почвы проводили на пламеннои фотометре по методу Шолленбергера. Поскольку этот метод применим как для бескарбонлтных, так и карбонатных почв, не содержащих легкораствори! 237655!

Таблица 7

Содержание Состава обменных катионов в пойменно"луговой солонцеватой почве под влиянием удобрений (мг/экв. на 100 r почвы) l

Глубина

Варианты

+ m Р,О И

1ш б

Без удобрений

0-20 11,7 0,57

3,4

0,30

8,8

20-40 10 3

3,7

9,2

0,55

6,0

Навоз

0-20 10,8 0 42

20-40 13,5 0,65

3,9 9,5

5,1

4,8 11,0 0,63

5,7

0,80

2,2 9,9

0-20 .14,9

20-40 13,6

0-20 15,7

0,33

0,71

K7N-2

1,08 6,8 10,2

O,4а

032 . 26

20-40 13, 4 . О, 25

1,9 12,1

0-га 15,2 0,50

3 3 10 О 0 11

1 9

6;8

20-40 13,7

0,93

0,70

79 удобрение по а.с.

0-20 13,8 0,62 4,5 9,3 0,29 3, 1

20-40 14,5 1, 10 Уе 5 1ОэО 0,71

206590 мах солей и гипса, то перед определением водорастворимые соли удалялись из навесок почвы промыванием

507.-ным спиртом. После проверки поч. вы на отсутствие в ней легкорастворимых солей и гипса брались навески почвы по 10 r и промывались 1 и„ раствором ацетата аммония до отрицательной реакции на кальций, что устанавливали по индикатору хромогену черному. Отсутствие характерной винно-красной окраски свидетельствовало о полном вытеснении кальция и магния. В полученном фильтрате определяли кальций, магний и натрий пламенно — фотометрическим методом. Параллельно проводили обработку почвы дистов-лированной водой. Затем наст.= раивяли прибор и вели определение.

Сняв все показания на приборе, строили калибровочные прямые, по которьп и определяли концентрации элементов в почвенных растворах. Разность результатов анализа в солевом растворе и водной вытяжке дает истинное содержание обменных элементов в почве.

Определение каждого элемента проводили в 3-кратной повторности. Полученные результаты химического ана.тиза обрабатывались методом вариационной статистики, где .кроме средней арифметической (М) вычисляли квадратическое отклонение (О), ошибку средней (+m) и показатель точности (Р,Е).

Полученные данные представлены в табл. 7.

5,2 11,80 О, 12,1 1 0,5

)2376SS

Продолжение табл.7

Содержание катионов, Х (уимя катионов

Варианты

Са Ид Na

25,8 3, О,)7

Б "-з удоб ре ний

26„; 38,6

) IO) с р

=,с, сс-с

38, I

37,2

S3,4

3i), ) 1 7

ЗР 9

37,8

34,7 Ъ с

О, I4

УдООВЕНИЕ ПО с О сс с 7 / ч 8 3 у.ъ . J &

Т с"

О.2О ., 3! „О . 6,8 32.2 2::,О

iIQ (::; .; сс

ВНИКАЛИ Заказ 3256 28 Тираж 419 Подписное

Произв.-полиг. Лр-тие„ ", Ужгород, ул. Проектная, 4,1 -"с С. ИЗ ПОЛУЧЕННЫХ PGHHBIJ, ПОКЯ"-,.Ы-:1я= Т::.—; О .ю Чус Шсву ВярИЯНТЕ Я-2 садзр.-..;:а;ие какя кальция В слое Освавнению с известным удоб5:. -. ив;, ; ВО зpQ ела НЯ,. g мг 7 з кв - -а ..;,;;,, я на твин ум:= ..; ЬшилО сь ня иг,7:=-ê"в на )ОО г по-.вы (на А, 77), а количество магния $Beëè÷éëQcü кя

И с :=с -..В (На: H) Ан слогичная зякОКОиернОсть няблю" а Бе тся В слОе О 4О си HIQ, cрявне

НHHI с из Вест ныи удобрением при c"

L QJ1ь с«Q. *: ii IH с,УК СОдерЖЯНие кальция

З-.снн. с -усЬ G О Зй, МЯГ ЙИЯ сIG с с 7i а патри » "иеньшилось НЯ Ф 6Х Уве"

Бич ени = обме нного кальция и cннкенне натрия спасабствавалО ВОсстанОВлению плодородия солонцовой почвы что ска

ЗЖНссЗСЬ:.-са ПОВЫШЕНИИ уражая ЗЕрНЯ Я

i",уиуру с °

Такии образом, предложенный способ расширяет ассортииент удобрений сссЕЛИОРЯКТОВ ДЛЯ ЗЯСОЛЕННЫсх ПОЧВ ЭЯ с ч е т и с и ал ь 3 Ов я н и я Kp iJQJ H Q Y Q HGIKH blx

О с работанных травильных pGcTBopoB MG

Шинастраения; QQB c е -I ивае з беспрО

МЫШЛЕНКОЕ ПОЛУЧЕНИЕ КОМПЛЕКСНОГО удобрения мелноранта по безотходной технологии в любом колхозе, сов" козе сбычкьщ методом компостирования навоза,; увеличивает срок действия комплексного удобрения иелиораита в почве, так как Обеспечивает снижение: BbIMbIBGBKQcTH егQ HB почвы; Обогаг ;ает удобрение биологически активныии Беществаии и медленно высвобождаемой формой азота и увелич-IBGBT удабрительную и мелиорирукяцую зффектнннасть удобрения; в навоз:OM компоненте обезвреживается патогенная иикрсфлора и яйца гельминтов,