способ снижения потерь элементов минерального питания растений в защищенном грунте

Формула изобретения

Способ снижения потерь элементов минерального питания растений в защищенном грунте, включающий приготовление растворов минеральных удобрений необходимой концентрации с использованием катодной и анодной вод и подачу их к корневой системе растений, отличающийся тем, что приготовление растворов минеральных удобрений необходимой концентрации осуществляют смесью катодной и анодной вод в соотношении 1: 0,9 при одновременном их смешивании.

Описание изобретения к патенту

Изобретение относится к сельскому хозяйству, в частности к растениеводству защищенного грунта.

Известно, что по сравнению с открытым грунтом дозы внесения удобрений в теплицах значительно выше. Известны методы определения оптимальных доз питательных элементов в почвогрунтах при выращивании конкретной культуры. [Овощеводство защищенного грунта./ С.Ф.Ващенко, З.И.Чекунова, Н.И.Савинова и др. ; Под ред. С.Ф.Ващенко. - 2-е изд., перераб. и доп. - М.: Колос, 1984. - С.64-80].

Однако существующие в настоящее время рекомендации по определению доз удобрений рассчитаны на завышенные значения внесения питательных элементов с учетом того, что значительная их часть не усваивается растениями из-за больших потерь в грунтах при обильном орошении овощных культур в защищенном грунте. Особенно это касается азотных удобрений в нитратной форме.

Недостатком этих методов является и то, что для снижения выноса растениями нитратов необходимо вносить повышенные нормы других удобрений, например калия. Высокие нормы минеральных и органических удобрений приводят к тому, что в тепличном грунте накапливается большое количество питательных элементов и концентрация питательного раствора довольно часто становится токсичной - происходит засоление грунтов. Наиболее эффективный способ борьбы с засолением грунтов в теплицах - их промывка (обильный полив), в результате чего также происходят большие потери минеральных удобрений. Промывка возможна при условии хорошего дренажа. Если невозможно промыть грунт, то вносят бедные питательными веществами компоненты или производят смену грунтов, для чего требуются значительные затраты труда, материалов и удобрений.

Наиболее близким к предлагаемому изобретению является способ внесения растворов минеральных удобрений, включающий подготовку растворов необходимой концентрации, корректировку их рН, подачу к корневой системе растений, для физиологически кислых удобрений подготовку растворов и корректировку их рН производят путем разбавления биологически активной катодной водой (католитом) с рН 9-12, а для удобрений с нейтральной и щелочной реакцией осуществляют корректировку рН биологически активной анодной водой (анолитом) с рН 3-4 или путем разбавления смесью катодной и анодной вод с доведением рН смеси до оптимума для каждой конкретной культуры (П. 2128417, А 01 G 21/00).

Недостатками данного способа являются его сложность, т.к. необходимо строго выдерживать величину рН растворов удобрений для конкретной культуры, и отсутствие учета потерь элементов питания в грунте и вынос их растениями.

Задачей изобретения является снижение потерь в грунте основных элементов питания и снижение выноса нитратного азота.

Поставленная задача решается тем, что способ снижения потерь элементов минерального питания растений в защищенном грунте, включающий приготовление растворов минеральных удобрений необходимой концентрации с использованием катодной и анодной вод и подачу их к корневой системе растений, приготовление растворов минеральных удобрений необходимой концентрации осуществляют смесью катодной и анодной вод в соотношении 1:0,9 при одновременном их смешивании.

Новые существенные признаки:

1. Изготавливают смесь при одновременном смешивании католита и анолита.

2. Берут соотношение католита и анолита в соотношении 1:0,9.

Указанные новые существенные признаки в совокупности с известными позволяют получить технический результат во всех случаях, на которые распространяется испрашиваемый объем правовой защиты.

Технический эффект снижения потерь элементов минерального питания в почве и выноса нитратного азота достигается за счет того, что растворы минеральных удобрений, приготовленные на смеси активированных вод (католита и анолита), являются биологически активными в течение определенного отрезка времени (католит сохраняет свои активные свойства в течение 1-3 суток, анолит - в течение 10-20 суток). В это время даже невысокие концентрации растворов приобретают свойства метастабильности (биологической активности), и чем ниже их концентрация, тем выше их метастабильность. Эффективность минеральных удобрений в почве, приготовленных на активированной воде, заметно усиливается благодаря усилению метастабильности (устойчивого стабильного состояния) в определенном отрезке времени.

Так как анолит более активен, чем католит, то при смешивании двух активированных вод в равных соотношениях рН смеси несколько ниже, чем у исходной водопроводной воды (рН исходной водопроводной воды равен 6,96... 7,00). При этом рН смеси двух вод зависит от характера смешивания - порядка добавки одной активной воды к другой (см. табл.1). Смешивание двух вод в равном объеме (100%) путем добавки анолита к католиту создает смесь с рН 6,21. Примешивание католита к анолиту в тех же соотношениях создает смесь с рН 6,61.

Проводились опыты на воде, взятой из водопроводной сети с рН 6,96... 7,00, по подбору соотношения католита с анолитом при одновременном их смешивании (см. табл. 2). Из табл. 2 следует, что для получения рН смеси двух вод с рН, аналогичным поливной водопроводной воды (рН 7), соотношение католита и анолита в смеси должно быть 1:0,9.

Для упрощения процесса в данном случае технологический процесс приготовления и внесения растворов минеральных удобрений в теплицах включал приготовление активированных вод в электролизере, приготовление смеси двух активированных вод в заданных соотношениях католита и анолита (согласно табл. 2), приготовление растворов конкретных удобрений одинаковых концентраций на водопроводной воде (контрольный вариант), на католите и на смеси католита с анолитом в заданных соотношениях (три варианта смешивания вод), внесение растворов удобрений в почву при регулярных подкормках растений в течение вегетационного периода, периодический контроль (путем взятия проб и анализов согласно общепринятым методикам) за содержанием основных элементов в почве в течение и по окончании вегетационного периода. По результатам анализов грунта определяли коэффициент использования, потери основных питательных веществ в почве, коэффициент использования и потери нитратного азота во всех вариантах опытов. Проведены опыты по выращиванию и подкормке томатов сорта Агата растворами удобрений, приготовленными на водопроводной воде (контрольный вариант), на католите и на смеси католита с анолитом в соотношениях, представленных в табл. 2, обеспечивающих величины рН 6,0; 6,5 и 7,0 (всего пять вариантов опытов). Лучшие результаты получены при одновременном смешивании двух активированных вод в соотношении 1:0,9 (рН поливной воды равен 7). Показатели этого варианта опыта представлены в табл.3 и 4.

Из табл.3 и 4 следует следующее.

1. Коэффициент использования общего азота растениями на католите повышается до 26,47%, на смеси католита с анолитом - до 28,39%, в контроле (на водопроводной воде) коэффициент использования азота составил 22,07%. При этом потери азота в почве (вымывание нитратной формы в дренажные воды и восстановление до газообразной формы (NO, N₂О, N₂) на водопроводной воде составили 30,25%, а на католите по сравнению с контрольным вариантом снизились в 3 раза и составили 13,53%. Минимальные потери азота (1,68%) приходятся на вариант подготовки растворов удобрений на смеси католита с анолитом.

2. Коэффициент использования фосфора растениями на водопроводной воде составил всего 13,35%, на активированных водах коэффициент использования фосфора повышался до 16,65...18,75%. Существенно снижалось химическое связывание почвой фосфат-ионов: на католите - 7,42%, на смеси католита с анолитом - 2,04%, на водопроводной воде потери фосфат-ионов составили 21,35%.

3. Выщелачивание калия из грунта в дренажные воды снижалось в случае использования католита до 11,75%, а в случае использования смеси католита с анолитом потери калия вовсе не отмечены. Обменный калий слабее удерживали коллоиды грунта при использовании водопроводной воды (потери калия составили 22,9%). Коэффициент использования калия в форме К₂О растениями возрастал с 22,74% (на водопроводной воде) до 32,36% (на католите) и до 34,4% (на смеси католита и анолита).

Таким образом, использование растворов минеральных удобрений, приготовленных на смеси католита и анолита, позволяет снизить расход удобрений на производство единицы продукции и снизить потери нитратного азота в почве без потери урожая.

В табл.5 коэффициент использования калия растениями рассчитан следующим образом: всего предоставлено растениям калия 100,64 г/м² и 178,16 г/м², вынесено с урожаем 52,29 и 29,99 г/м²

100,64-100%

52,29-х

х=51,96;

178,16-100%

29,99-х

х-16,83,

потери калия составили в 1997 г.:

всего предоставлено растениям калия 100,64 г/м², вынесено с урожаем 52,29 г/м² и осталось в почве 86,32 г/м²

100,64-100%

138,61-х

х=137,73.

Потерь калия в почве в 1997 г. не было, количество калия в почве превысило расходы на 37,73 г/м².

Потери калия составили в 1998 г.:

всего предоставлено растениям калия 178,16 г/м², вынесено с урожаем 29,99 г/м², осталось в почве 84,32 г/м²

178,16-100%

114,31-х

х=64,16

Потери составили 35,84 г/м².

В среднем за 2 года потерь калия практически не было (приход K₂O в 1997 году превысил расход К₂О в 1998 году).

Потери в среднем составили 00,00.

При расчете выноса калия урожаем томата нами были взяты принятые в овощеводстве защищенного грунта средние показатели, в частности, по калию 6,3 г К₂0 на 1 кг продукции [Ващенко С.Ф. "Овощеводство защищенного грунта", 1974, с.113].