субстрат для выращивания растений в защищенном грунте

Формула изобретения

1. Субстрат для выращивания растений в защищенном грунте, содержащий перлит с питательными элементами, отличающийся тем, что субстрат включает перлит, предварительно обработанный 0,01-0,04%-ным водным раствором органической кислоты.

2. Субстрат по п.1, отличающийся тем, что в качестве органической кислоты используют винную, щавелевую, уксусную, лимонную кислоты.

3. Субстрат по п.1, отличающийся тем, что используют перлит преимущественно грузинского и венгерского месторождений.

Описание изобретения к патенту

Изобретение относится к сельскому хозяйству и предназначено для производства субстратов для тепличных и парниковых хозяйств.

Успешное выращивание растений в условиях закрытого грунта во многом зависит от подбора почвенного субстрата и составных его компонентов, при этом необходимо учитывать физические, химические, биологические свойства исходных компонентов, которые определяют характер и свойства получаемых субстратов.

Как правило, основой тепличного субстрата служат различные виды торфа и другие органические материалы. В овощеводстве закрытого грунта широкое распространение получило культивирование растений на верховом торфе, в который добавляют определенное количество минеральной составляющей и питательных элементов.

При составлении грунтовых смесей используют низинный и верховой торф [Глунцов Н.М. Применение удобрений в тепличном хозяйстве, Московский рабочий, 1987, с.143.], речной и морской ил, компост из сосновой коры [Компостированная кора - перспективный субстрат для теплиц. Информационный листок №86-78, ЦНТИ].

Применяют также перегной, дерновую землю, резаную солому и соломенные тюки, отходы деревоперерабатывающей промышленности, а также бурый уголь.

Общим недостатком приготовления органических субстратов природного происхождения является необходимость дополнительного их известкования, низкая обеспеченность микроэлементами и короткий срок их эксплуатации, для повышения которого органические субстраты необходимо дополнительно обрабатывать, в частности, горячим бензином. Растения на органогенных субстратах часто поражаются болезнетворной микрофлорой А за счет быстрого уплотнения субстратов, снижается общая порозность и нарушается газовый режим корневой системы.

Известно использование для выращивания растений субстратов минерального происхождения, например пемзы, керамзита цеолита, перлита, модифицированных органическими и биологическими добавками.

Так, например, известен субстрат из базальтовых горных пород, в состав которых входит комплекс макро- и микроэлементов. [Авт. свид. СССР 923473, кл. A01G 31/00, от 1982 г.]

Однако обладая высокой гигроскопичностью и пористостью, базальтовое волокно быстро теряет влагу и требует дополнительных поливов, что повышает общие затраты.

Известны субстраты, приготовленные из чистого цеолита клиноптилолита, однако за счет участия цеолитов в реакциях нитрофикации аммонийного азота они требуют обязательного обогащения элементами питания [Применение природных цеолитов в народном хозяйстве. Кемерово-Новостройка, 1989, с.136-140, Доклады Республиканской конференции "Теоретические и прикладные проблемы внедрения природных цеолитов в народное хозяйство", патент РФ №2156566, МКИ A01G 31/00, опубл.2000 г.].

Субстраты на основе пемзы и керамзита вследствие высокой пористости в процессе длительной эксплуатации засоляются.

В патенте РФ №2115300, кл A01G 31/00, опубл. 1998.07.20, предлагается использование для выращивания растений в защищенном грунте коры с минеральными добавками и цеолита гейландиклиноптилолитовой формы фракции 0,5-3,0 мм в количестве до 10%, а в патенте РФ №2183058, кл. A01G 31/00, опубл.2002.06.10, предлагается использование природной цеолитсодержащей породы (анальцимосодержащей породы), предварительно измельченной и обработанной раствором биофильных питательных элементов.

Широко используется для теплично-парниковых хозяйств перлит [ГОСТ 10832-91] и специально изготовленная фракция перлитового песка - агроперлит [ТУ 5712-005-04002183-01]. Он используется в чистом виде [Мюллев Ф.И. Выращивание сеянцев в теплице на перлите, РЖ. Лесоводство, Агролесомелиорация, 1981, т. №10, с.25] или в составе легких смесей.

Перлит имеет нейтральный показатель рН, и при выращивании растений в чистом перлите может произойти сдвиг рН субстрата в щелочную сторону, что угнетающе действует на рост растений и заблокирует доступность для них питательных веществ.

Так, например, в патенте РФ №2102870, кл. А01Н 4/00, опубл. 1996.11.10, используется прокаленный перлитовый песок, пропитанный жидкой минеральной средой, при этом дополнительно вводят 20-100 мг/л тетраметилтиурамдисульфида (ТМТД) или 25-100 мг/л нистатина для снижения риска "зарастания" среды микроорганизмами.

В патенте РФ №2164365, кл. A01G 1/00, опубл. 2001.03.27, в качестве субстрата предлагается использование смеси перлита и верхового мха, взятых в равных долях.

В патенте РФ №2278494, кл. А01С 1/06, опубл. 2006.06.27, используют перлита 26-81% в смеси с глауканитом и/или ашаритом.

В Авт. свид. СССР №1771611, кл. А01G 31/00, опубл. 1992 г., в качестве субстрата предлагается использование перлита, минеральных удобрений и физиологически активных препаратов, полученных из бурого угля, - гуматсодержащие препараты - в соотношении 250:1.

Известен субстрат для выращивания растений in vitro, включающий перлит, пропитанный жидкой агаризованной питательной средой. Такая среда благоприятна для заложения корней, но при этом увеличивается расход питательной среды, особенно агара, и увеличиваются затраты труда. При содержании 5-8 г/л агара плохо развиваются корни второго порядка и никогда не развиваются корневые волоски. При уменьшении содержания агара в среде развиваются "стекловидные" растения, которые при пересадке в нестерильные условия погибают [Авт. свид. СССР №1683582, А01Н 4/00, опубл. 1991.10.15].

Задачей изобретения является создание субстрата, обеспечивающего эффективное развитие корневой системы растений.

Поставленная задача решается тем, что субстрат для выращивания растений в защищенном грунте, содержащий перлит с питательными элементами, включает перлит, предварительно обработанный 0,01-0,04% водным раствором органической кислоты.

Целесообразно использовать перлит преимущественно грузинского и венгерского месторождений.

В качестве органической кислоты обычно используют винную, щавелевую, уксусную, лимонную кислоты.

Для получения субстрата использовали перлит грузинского или венгерского месторождения, исследовав их агрохимический состав и ионообменные свойства. В качестве раствора использовали питательную смесь Ольсена. Перлит - влагоемкий и сыпучий материал, поглощает и удерживает влагу и воздух в порах, нейтрален и не выделяет кислоту, грубозернистая структура гарантирует воздухопроницаемость, необходимую для нормального развития корней.

Агрохимический состав исходного сырья приведен в таблице 1.

Таблица 1
	рН	NH 4	NO3	P	Ca	Mg	Fe	Mn	К	S
Перлит груз. месторождения	6,6	9,8	0,15	26,2	249,9	121,8	50,3	0,37	65,4	12,5
Перлит венг. месторождения	6,5	9,1	0,26	27,0	252,4	53,5	52,6	0,042	56,1	11,8

Установлено, что образцы перлита практически не отличаются по содержанию биогенных элементов, концентрации микро- и макроэлементов от, в частности, образцов торфа.

Ионообменные свойства перлита представлены в таблице 2.

Таблица 2
Концентрация раствора, %	Сорбция Mg+2 из раствора MgSO 4		Сорбция из раствора NH 4NO3
			NO3		NH 4
	Венгрия	Грузия	Венгрия	Грузия	Венгрия	Грузия
0,1	152,4	50,8	69,7	9,7	45,9	8,3
0,2	191,4	142,2	528,1	412,6	61,4	29,4
0,3	254,0	101,6	315,2	16,5	69,1	30,7

Органические кислоты принимают непосредственное участие в работе цикла Кребса, участвуют в большинстве реакций фотосинтетического и окислительно-восстановительных циклов, обусловливают необходимое соотношение катионов и анионов при поступлении питательных веществ в корни. Положительное влияние органических кислот (в концентрации 0,005-0,03%) на рост и развитие растений, кроме биостимулирующего эффекта, можно объяснить тем, что под их действием перлит приобретает микропористую структуру. И после обработки кислотой перлит характеризуется наличием химически активных центров по типу поглощающего почвенного комплекса, и инертный материал приобретает свойства, близкие к почвенным.

Использование подготовленного таким образом перлита позволяет в несколько раз увеличить его сорбционные показатели относительно биогенных элементов. С одной стороны, наблюдается пролонгированное действие макро- и микроэлементов за счет приобретения перлитом микропористой структуры, с другой - происходит более экономный расход минеральных удобрений.

В частности, винная кислота не только положительно влияет на рост и развитие растений, но и улучшает физико-химические свойства перлита, а в домашних условиях целесообразно использовать лимонную кислоту 0,015% концентрации.

Анализ сорбционных характеристик агроперлитов, полученных из сырья Грузии, показал, что оптимальная концентрация питательного раствора составляет 0,2%, для перлита венгерского происхождения оптимальна 0,15% концентрация питательного раствора.

При эксплуатации субстратов из агроперлитов возможно применение любых форм удобрений в указанных ранее концентрациях. Лучшие результаты получены при чередовании комплексных удобрений, содержащих кроме макроэлементов и микроэлементы, при этом лучший результат при эксплуатации грузинского перлита будет получен на фоне комплексных удобрений с более высоким содержанием калия.

При выращивании рассады и декоративных растений применяются общепринятые методики, включающие норму посева, уход за всходами и проростками, соблюдение оптимального температурного режима, системы минерального питания.

Из приведенных данных фиг.1-7 видно, то обработка перлита 0,01% растворами органических кислот приводит к увеличению сорбционных свойств материала. Так, сорбция кальция перлитом венгерского месторождения из 0,02-0,03% раствора Са(NO₃)₂ на фоне винной кислоты возросла в 1,2-1,7 раза по сравнению с остальными вариантами опыта.

Пример

Использовали перлит грузинского или венгерского месторождения фракции 0,315-2,5 мм и насыпной плотности 65-100 кг/м³. Меньшие по размеру частицы (перлитовый песок) обладают высокой насыпной плотностью (более 200 кг/м³), они менее воздухоемки. Более крупные (более 5 мм) - непрочны.

Перлит помещают на 15-20 минут в 0,01-0,04% водный раствор винной кислоты так, чтобы раствор кислоты полностью покрывал взятый перлит. Обработку перлита проводят при комнатной температуре, остаточную кислоту сливают.

Аналогично проводят обработку перлита другими органическими кислотами.

Рост и развитие растений, культивированных на заявленном субстрате, представлены в таблице 3. Культуры: 1- озимая пшеница, 2- листовая свекла, 3 - салат "Ромэн". Учет показателей прироста опытных растений и объема корней производили после 60 суток культивирования. В качестве раствора использовали питательную смесь Ольсена.

Содержание фотосинтетических пигментов в листьях при выращивании растений на заявленном субстрате (мг/100 г) сырой массы представлены в таблице 4.

Обработанный предлагаемым образом агроперлит можно использовать также в качестве дополнителя к почвенным смесям: речному песку в соотношении 1:3, торфу в соотношении 1:1 и др.

Агроперлит для укоренения черенков цветочно-декоративных растений, например гвоздики, обычно используют с насыпной плотностью 65-80 кг/м³ и преимущественным размером зерен 0,315-2,5 мм (из мелкого сырья фракции 0,14-0,63 мм);

- для укоренения зеленых черенков плодовых культур (семечковых - яблони, груши, айва и косточковых - абрикосы, вишня, слива) используют агроперлит с насыпной плотностью 85 кг/м ³ и преимущественным размером зерен 0,63-2,5 мм (из средней фракции сырья 0,315-2,5 мм); или агроперлит с насыпной плотностью 90-100 кг/м³ и преимущественным размером зерен 1,25-5,0 мм (из крупной фракции сырья 0,63-2,5 мм);

- для контейнерного выращивания посадочного материала используют агроперлит с насыпной плотностью 75-85 кг/м³ и преимущественным размером зерен 0,63-2,5 мм (из средней фракции сырья 0,315-2,5 мм);

- для выращивания кактусов - агроперлит с насыпной плотностью 90-100 кг/м³ и преимущественным размером зерен 0,315-2,5 мм (из крупной фракции сырья 0,63-2,5 мм);

- для выращивания цветов и горшочных растений используют агроперлит с насыпной плотностью 75-85 кг/м³ и преимущественным размером зерен 0,63-2,5 мм (из сырья средней фракции 0,315-1,25 мм).

Обработанный предлагаемым образом агроперлит можно использовать также в качестве дополнителя к почвенным смесям: речному песку в соотношении 1:3, торфу в соотношении 1:1 и др.

Использование заявляемого субстрата положительно сказывается на росте и развитии растений:

- наблюдается активизация роста надземной части и развития корневой системы растений в среднем в 1,4-2,6 раза,

- увеличивается биосинтез фотосинтетических пигментов в 1,3-1,8 раза,

- возрастает поступление в растение элементов минерального питания при культивировании на субстратах, обработанных кислотами.

Положительный эффект от применения агроперлита по времени проявляет себя до полного разрушения зерен, до 3-х - 4-х лет.

Таблица 3
Состав субстрата	Месторождение перлита	Культура	Прирост, см	Объем корней, см3
Контроль без обработки	венгерское	1	47,7	20,1
		2	22,8	11,0
		3	15,9	6,7
Контроль без обработки	грузинское	1	40,6	19,3
		2	21,5	10,5
		3	15,0	6,1
Обработка винной кислотой 0,005%	венгерское	1	68,3	29,3
		2	32,0	17,8
		3	20,4	9,4
винная кислота 0,01%		1	84,6	34,8
		2	40,1	22,4
		3	27,4	13,5
винная кислота 0,02%		1	85,1	37,4
		2	40,9	23,5
		3	28,0	13,9
винная кислота 0,03%		1	84,8	33,4
		2	41,3	21,9
		3	28,5	12,8
винная кислота 0,04%		1	82,4	30,9
		2	39,5	20,7
		3	25,8	12,3
Обработка винной кислотой 0,005%	грузинское	1	65,8	28,4
		2	31,5	17,0
		3	19,6	8,9
винная кислота 0,01%		1	77,9	33,4
		2	39,7	21,2
		3	25,2	12,8
винная кислота 0,02%		1	78,2	34,2
		2	40,1	21,9
		3	25,8	13,0
винная кислота 0,03%		1	76,1	32,7
		2	38,4	20,8
		3	23,6	12,5
винная кислота 0,04%		1	74,5	30,7
		2	35,9	19,8
		3	20,9	12,0

Таблица 4
Состав субстрата	Месторождение перлита	Хлорофилла			Хлорофилл b			Каротиноиды
		Культура
		1	2	3	1	2	3	1	2	3
Контроль	венгерское	50,1	26,4	25,0	9,6	15,7	5,9	27,3	9,8	14,6
Контроль	грузинское	47,8	23,5	21,9	9,4	15,1	5,3	25,9	10,1	13,7
Обработка винной кислотой 0,005%	венгерское	69,4	39,7	33,4	19,4	22,7	11,8	39,4	17,8	22,6
0,01%		89,7	48,6	45,6	22,9	27,9	14,9	45,8	22,3	27,5
0,02%		86,5	43,9	40,6	20,7	26,5	15,0	44,9	21,7	26,9
0,03%		91,3	55,3	49,4	23,4	30,1	16,8	50,1	25,7	28,9
0,04%		84,4	42,7	39,5	21,1	25,8	15,3	41,7	20,9	26,1
Обработка винной кислотой 0,005%	грузинское	61,9	37,5	30,9	17,8	21,9	10,0	35,9	17,4	21,8
0,01%		85,4	45,9	41,7	20,3	26,9	12,1	44,3	20,5	26,0
0,02%		82,7	41,7	39,2	19,8	24,2	14,7	40,8	20,9	25,2
0,03%		83,1	40,9	38,4	20,2	27,1	13,8	45,1	21,0	26,8
0,04%		86,3	42,7	37,9	21,3	26,2	13,1	39,4	19,6	24,7