Способ получения экологически безопасной растительной продукции

Способ получения экологически безопасной растительной продукции

Реферат

Предлагаемое изобретение относится к сельскому хозяйству и предназначено для обеспечения почвенного плодородия, повышения урожайности сельскохозяйственных культур, связывания токсикантов, в частности тяжелых металлов, очищения почвы от химического загрязнения, защиты растений от вредителей и болезней.

Среди основных проблем современного сельского хозяйства особенно выделяется такая проблема, как снижение биологической урожайности из-за неукоснительного истощения земель сельскохозяйственного назначения, особенно по биогенным макро- и микроэлементам и гумусу. Другая важная проблема - загрязнение почвы и урожая токсикантами, в первую очередь тяжелыми металлами и пестицидами, особенно в зоне действия крупных промышленных предприятий, а также засоление и закисление почв, главным образом, из-за нерационального применения химикатов и синтетических минеральных удобрений, особенно водорастворимых, которые, как правило, не решая дозированного поступления необходимых макро- и микроэлементов в организм сельскохозяйственных культур, еще больше усугубляют экологическую обстановку.

Например, для восполнения в почве азота современная туковая промышленность производит водорастворимые нитраты (Борисов В.М. Справочная книга по химизации сельского хозяйства. М., Колос, 1980, стр.78-82). Они при повышенных дозах внесения, после дождей в излишнем количестве поглощаются растениями, что приводит к заражению нитратами продуктов растениеводства; остатки смываются, загрязняя близлежащие водоемы. То же происходит при внесении водорастворимых фосфорных, калийных и других удобрений, содержащих, кроме того, примеси таких тяжелых металлов, как барий, стронций, цезий и другие.

Что же касается проблемы извлечения из почвы токсических веществ, в том числе тяжелых металлов, то подходы к ее решению сегодня почти не просматриваются.

Известен способ повышения плодородия почвы и экологической чистоты растительной продукции, принятый нами за аналог, с помощью внесения в почву органических удобрений или водных настоев на их основе, например птичьего помета, навоза сельскохозяйственных животных, торфа, различных компостов, биогумуса - продукта переработки органических отходов калифорнийским или дождевым и червями других видов, а также зоогумуса - продукта переработки свиного навоза или птичьего помета личинками комнатной мухи. В Новосибирском государственном аграрном университете разработана технология переработки птичьего помета и свиного навоза личинками комнатной мухи в эффективное натуральное органическое удобрение - зоогумус, а также способы использования зоогумуса для получения экологически безопасной продукции (Гудилин И.И., Кондратов А.Ф. и др. Биотехнология переработки органических отходов и экология. - Новосибирск, 1999, с.385).

Зоогумус содержит сбалансированный комплекс минеральных и органических веществ, биологически активные вещества - стимуляторы роста, а также естественные инсектициды, репелленты и фунгициды, благодаря которым зоогумус губительно воздействует на ряд вредителей овощных культур.

Зоогумус снижает инфекционный потенциал возбудителей болезней корневой гнили, серой и белой гнили растений.

Его важнейшим качеством является способность рекультивации почвы за счет содержания комплекса полезных микроорганизмов.

Внесение зоогумуса в количестве 100 г на 1 м² позволяет практически полностью обезвредить почву от таких тяжелых металлов, как барий, стронций и цезий, благодаря хелатообразующим свойствам зоогумуса (Бгатов А.В., Сороколетов О.Н. Улучшение структуры и плодородия почвы, ее экологическая очистка совместным внесением зоогумуса и природных цеолитов. Успехи современного естествознания, 2004 г №4, стр.13).

Прибавка урожая тыквы и кабачков на делянках с внесением зоогумуса составляет от 16 до 24% по отношению к контролю.

Однако применение зоогумуса для создания экологически безопасной продукции, принятое нами за аналог, также страдает рядом недостатков (Гудилин И.И., Кондратов А.Ф. и др.).

Чтобы приготовить водный настой зоогумуса, требуется от 3 до 7 суток. Настаивание зоогумуса на воде довольно скоро приводит к брожению с выделением сероводорода, индола, скатола, меркаптана, которые сами являются почвенными токсинами, кроме того, слабощелочная среда водного настоя зоогумуса способствует размножению гнилостных и патогенных микроорганизмов, опасных для человека и животных. Азот зоогумуса представлен главным образом в аммонийной форме, менее интенсивно усваиваемой растениями, чем нитратная форма азота. Водный раствор зоогумуса не способен в полной мере извлекать микроэлементы из почвообразующих минералов.

В природе существуют эволюционно сложившиеся механизмы поддержания минерального гомеостаза почв, восстановления их плодородия, содержания гумуса и самоочищения.

Например, при грозовом дожде, с помощью энергии грозовых разрядов атмосферный азот вступает в химическую взаимосвязь с дождевой водой и образует азотную кислоту. На землю азотная кислота выпадает в слабой концентрации, достаточной, однако, для того, чтобы снабдить растения нитратной, наиболее усваиваемой формой азота. Проникая в почву и подпочвенные горизонты, азотная кислота переводит необходимые для питания растений элементы, такие, в частности, как калий и фосфор в доступную для растений форму (Бгатов В.И. Азотная кислота как природный агент выветривания горных пород, удобрения почв и регулятор урожайности растений. Преприет СНИИГГиМС, 1981, 34 с. Бгатов В.И. Гроза и урожай. Наука в СССР, 1986, стр.30-35).

Эти биосферные процессы позволяют поддерживать гомеостаз природных экосистем. На территории нашей страны количество и интенсивность грозовых дождей значительно ниже, чем в тропиках. Во многих случаях именно этим фактором можно объяснить низкую продуктивность отечественных земель, даже при регулярном искусственном поливе.

Проведенные эксперименты показали, что, кроме повышения урожая кормовых трав применение азотной кислоты препятствует засолению и закислению почвы. В результате взаимодействия азотной кислоты с почвенными карбонатами образуются нитраты (Na₂CO₃+2НNО₃-2NaNO₃+Н₂О+CO₂) (Г.Е.Рудзитис, Ф.Г.Фельдман. Химия Учебник для 9 класса общеобразовательных учреждений, М. «Просвещение» 1999 г., с.59).

Данный способ выращивания растений, принятый нами за прототип (а.с. SU №1017198 А), при всех его очевидных достоинствах обладает, однако, такими недостатками, как невосполнение почвы органическими, гумусовыми веществами, почвообразующими микроорганизмами и, кроме этого, позволяет вносить в почву недостающий азот лишь в нитратной форме. Кроме того, азотная кислота в концентрации, соответствующей ее содержанию в дождевой воде, во время грозы способна обеспечивать минеральное питание растений только в том случае, если минеральные массы почвы содержат необходимые растениям зольные элементы. К тому же для нормального питания растений, необходимые микроэлементы должны содержаться в почве в оптимальном для растений соотношении.

Технической задачей является разработка технологии полива растений препаратом, совмещающим в себе способность поставлять растениям азот как в нитратной, так и аммонийной форме, при этом извлекать необходимые макро- и микроэлементы из коры выветривания. Также он должен пополнять содержание гумуса, микроорганизмов и ростовых гормонов в почве, при этом связывать тяжелые металлы и разлагать химические вещества, загрязняющие почву. Препарат должен подлежать длительному хранению перед использованием его на полях сельскохозяйственного назначения, в том числе на приусадебных участках.

Поставленная задача - получение экологически безопасной растительной продукции с помощью полива растений водными растворами органических и минеральных удобрений. Цель достигается тем, что полив растений осуществляют раствором, полученным настаиванием 100 грамм органического вещества на 1 литре воды в течение 1-7 суток, с последующей добавкой в полученный настой азотной кислоты до получения концентрации 50 мл кислоты на 1 литр воды, при этом перед применением для полива растений концентрированный раствор разбавляют водой в 100 раз. Оптимальное сочетание количества азотной кислоты и водного настоя зоогумуса усиливает все полезные свойства ингредиентов: повышает плодородие почвы, обеспечивает максимальный прирост урожая, его экологическую безопасность, защищает растения от болезней и вредителей, обеспечивает длительный срок хранения препарата в концентрированном виде, исключает возможность размножения в растворе патогенных микроорганизмов.

Предлагаемый нами способ сочетает в себе «тропический» вариант обогащения почвы азотом с помощью азотной кислоты и «северный» с помощью органических веществ.

Способ получения экологически безопасной растительной продукции был реализован поливом растений рабочим раствором препарата, полученного непосредственно перед использованием в полевых условиях, за счет разведения водой, из безопасного в обращении концентрированного раствора. Концентрированный раствор получали настоем 100 грамм органического вещества (птичьего помета, навоза животных, торфа, различных компостов, биогумуса, зоогумуса) на 1 литре воды, настоянным в течение 1-7 суток, с последующим добавлением в полученный настой азотной кислоты до получения концентрации 50 мл кислоты на 1 литр воды. Причем содержание азотной кислоты в концентрированном растворе должно создавать величину рН, при которой гнилостные и патогенные микроорганизмы не смогли бы размножаться. Рабочий раствор, применяемый для полива растений, получали при разведении концентрированного раствора в 100 раз (1 литр концентрата на 10 ведер воды).

Более низкие дозы содержания в рабочем растворе препарата азотной кислоты и органического вещества не приводят к желательному эффекту из-за недостаточной концентрации ингредиентов; более высокие не приводят к улучшению показателей, в частности к дополнительному приросту урожая, но, напротив, обжигают растения, снижают численность полезных микроорганизмов, разрушают биологически активные вещества. Настаивание органического вещества менее 1 суток неэффективно, так как за столь короткий отрезок времени питательные вещества органического вещества не успеют перейти в водный раствор. Настаивание органического вещества более 7 суток так же не эффективно, так как в этом случае настой загнивает, образуются токсичные вещества, например сероводород, разрушаются полезные для растений биологически активные вещества.

Пример 1

Эксперименты проводили на огурцах и томатах. Опытные делянки этих культур первую половину периода вегетации поливали настоем зоогумуса с раствором азотной кислоты, контрольные делянки поливали той же водой, которая была использована для разведения опытного раствора. Полив опытных участков осуществляли по мере подсыхания почвы, приблизительно 1 раз в три дня. Со второй половины вегетационного периода и контрольные и опытные растения поливали только водой.

Плоды растений с контрольной и опытных делянок исследовали с помощью атомно-абсорбционного анализа на предмет содержания в них свинца, бария, стронция и цезия.

При регулярном поливе растений наиболее эффективным оказался полив растений рабочим раствором водного настоя зоогумуса и азотной кислоты в следующих соотношениях: на 1 литр воды 0,5 мл кислоты и 1 грамм зоогумуса.

Средняя прибавка урожая при этом составила 53% по сравнению с контролем. Содержание вышеуказанных тяжелых металлов в опытных растениях оказалось в 5 раз ниже, чем в контроле.

Способ отличается тем, что при поливе из почвы извлекаются необходимые растениям макро- и микроэлементы в доступной для растений форме, азот поступает как в нитратной, так и в аммонийной форме, восстанавливается гумус и микрофлора почвы, предотвращается ее засоление и закисление, а также связываются тяжелые металлы; при этом в полтора раза повышается урожайность сельскохозяйственных культур.

Пример 2

Опыты проводили в теплице, грунт которой был заражен галловой нематодой. Теплицу поделили на 3 участка. Первый участок служил в качестве контроля, его не обрабатывали противонематодными препаратами. В почву второго участка внесли культуру хищного гриба, способного питаться нематодой. Почву третьего участка однократно поливали настоем зоогумуса с азотной кислотой.

В контрольном варианте урожай огурца составил 1,08 кг с куста, на втором участке - 1,22 кг с куста, в третьем - 2,02 кг.

1. Способ получения экологически безопасной растительной продукции, включающий полив растений водными растворами органических и минеральных удобрений, отличающийся тем, что растения поливают раствором, полученным настаиванием 100 г органического вещества на 1 л воды в течение 1-7 сут, с последующей добавкой в полученный настой азотной кислоты до получения концентрации 50 мл кислоты на 1 л воды, при этом перед применением для полива растений концентрированный раствор разбавляют водой в 100 раз.

2. Способ по п.1, отличающийся тем, что в качестве органического вещества используют зоогумус - продукт переработки свиного навоза или птичьего помета личинками комнатной мухи.

3. Способ по п.1, отличающийся тем, что в качестве органического вещества используют биогумус - продукт переработки органических отходов дождевыми червями.

4. Способ по п.1, отличающийся тем, что в качестве органического вещества используют торф.

5. Способ по п.1, отличающийся тем, что в качестве органического вещества используют компост.

6. Способ по п.1, отличающийся тем, что в качестве органического вещества используют птичий помет.

7. Способ по п.1, отличающийся тем, что в качестве органического вещества используют навоз сельскохозяйственных животных.