керамзитовый почвогрунт для выращивания растений

Классы МПК:C05F11/04 садовая земля из торфа 
A01G31/00 Гидропоника, выращивание растений в питательной среде без почвы
Автор(ы):, , , , , ,
Патентообладатель(и):ФГОУ ВПО "Уральская государственная сельскохозяйственная академия" (RU)
Приоритеты:
подача заявки:
2005-03-25
публикация патента:

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. 1 з.п. ф-лы, 9 табл.

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.

Описание изобретения к патенту

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%
120 0,761002,13 10064,3
2 400,65 841,8084 64,9
360 0,5977 1,687865,7
480 0,47611,61 7570,8

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 2049,354,8 4,847,26
24059,8 61,37,0210,53
360 61,465,220,69 31,04
4 8061,068,7 25,5238,28

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 влагоемкостиПри некапиллярной влагоемкости
120 26,822,7
24029,9 25,1
360 29,727,3
480 41,538,5

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 минК-2 30 мин К-3 120 минК-4 после стабилизации
120 1,050,900,83 0,72
2 401,110,89 0,790,64
3601,35 1,181,070,92
480 3,122,582,17 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
% керамзитаОбщая сырая биомассаВ том числе
листья стебликорни
г%г %г% г%
20 2,7100 1,4521,0 370,311
403,4 1001,647 1,4410,4 12
603,45 1001,8 551,132 0,5516
80 2,95100 1,5511,0 340,4515

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
% керамзитаОбщая сырая биомассаВ том числе
листья стебликорни
г%г %г% г%
20 51,3100 27,25322,5 441,63
4053,5 10025,748 25,7482,1 4
6054,2 10030,4 5620,040 3,87
80 52,1100 27,15221,9 423,16

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+/-128+/-1100
408 +2+8+2+/-1 32+/-1114
6010+4 +16+4+/-134+/-1 125
80 600 0+/-130+/-1107

Таблица 8

Влияние содержания керамзита в почвогрунте на рост, развитие и начало плодоношение огурца
% керамзита Длина стебля, см Диаметр стебля, смЧисло побегов, штукЧисло листьев, штук Число зеленцов
штук %
2010,4 0,44,0 5,00,540
4013,6 0,75,25,3 1,2135
60 13,40,5 4,55,42,3 250
8022,3 0,44,0 6,51,9210

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, м21000 10001000 1000
2.Урожайность, кг/м228,0 32,035,030,0
3.Валовая продукция, ц280320 350300
4. Производственные затраты на 1 м 2, руб.356,7 358,4360,3361,8
4.1в т.ч. ДПЗ -1,7 3,65,1
5. Стоимость валовой продукции, руб. 700,0800,0875,0 750,0
5.1 в т.ч. ДВП- 100,0175,050,0
6.Себестоимость 1 кг, руб.12,711,2 10,312,1
7.Чистый доход, руб. 343,3441,6 514,7388,2
8.Рентабельность, % 96,2123,2142,9 107,2

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.

Класс C05F11/04 садовая земля из торфа 

теплично-парниковый грунт для выращивания овощных и зеленных культур, цветов -  патент 2195106 (27.12.2002)
почвенно-парниковый грунт для выращивания рассады овощей и зеленных культур -  патент 2195105 (27.12.2002)
почвогрунт для выращивания растений -  патент 2187928 (27.08.2002)
способ переработки навоза или смеси его с органическими наполнителями в удобрение и биогаз и устройство для его осуществления -  патент 2081865 (20.06.1997)
почвенная смесь на основе торфа и способ ее получения -  патент 2067969 (20.10.1996)
почвенный грунт для выращивания рассады овощных культур -  патент 2030857 (20.03.1995)
почвенный грунт для выращивания рассады огурцов -  патент 2030856 (20.03.1995)

Класс A01G31/00 Гидропоника, выращивание растений в питательной среде без почвы

способ выращивания растений и плавающее поддерживающее устройство -  патент 2529314 (27.09.2014)
способ обеспечения растений водным и минеральным питанием в условиях невесомости и система для его осуществления -  патент 2528934 (20.09.2014)
агрокомплекс -  патент 2524818 (10.08.2014)
способ гидропонного выращивания растений -  патент 2516362 (20.05.2014)
способ получения гибкого пенополиуретана -  патент 2507215 (20.02.2014)
способ выращивания зеленой гидропонной кормовой добавки с использованием глауконита -  патент 2505992 (10.02.2014)
способ многоярусного автоматизированного выращивания растений в защищенном объеме с регулиремой средой и автоматизированная многоярусная установка конвейерного типа для выращивания растений в защищенном объеме с регулиремой средой -  патент 2504950 (27.01.2014)
способ производства лечебно-профилактических продуктов -  патент 2503271 (10.01.2014)
способ выращивания растений в закрытом пространстве -  патент 2493694 (27.09.2013)
система для выращивания растений -  патент 2489847 (20.08.2013)
Наверх