ФОСФОРНОЕ УДОБРЕНИЕ

Изобретение относится к сельскому хозяйству. Фосфорное удобрение состоит из золы, получаемой путем термической обработки биологических отходов, причем биологические отходы состоят из тел животных, птиц, рыб, образующихся на предприятиях, осуществляющих производство и переработку мясной, птицеводческой и рыбной продукции, имеющей следующий химический состав, в процентах на воздушно-сухое вещество: СаО 19,1-31,9, PO15,7-23,0, SiO10,1-22,5, КО 1,4-2,7, NaO 1,6-2,7, MgO 0,7-2,2, MnO0,01-0,1, FeО0,4-5,3, АlО0,3-1,4. Изобретение позволяет повысить плодородие почв и урожайность сельскохозяйственных культур, утилизировать отходы, а также повысить экономическую эффективность сельскохозяйственного производства. 8 табл., 1 пр.

Фосфорное удобрение, состоящее из золы, получаемой путем термической обработки биологических отходов, отличающееся тем, что биологические отходы состоят из тел животных, птиц, рыб, образующихся на предприятиях, осуществляющих производство и переработку мясной, птицеводческой и рыбной продукции, имеющей следующий химический состав, в процентах на воздушно-сухое вещество: СаО 19,1-31,9; P₂O₅ 15,7-23,0; SiO₂ 10,1-22,5; К₂О 1,4-2,7; Na₂O 1,6-2,7; MgO 0,7-2,2; MnO₂ 0,01-0,1; Fe₂О₃ 0,4-5,3; Аl₂О₃ 0,3-1,4.

Изобретение относится к сельскому хозяйству, а именно к использованию отхода производства - золы биологических отходов, образующейся при термическом обезвреживании тел животных, птиц, рыб, не пригодной для употребления продукции животного происхождения в качестве удобрения, являющегося источником питания растений фосфором.

Известен ряд фосфорных удобрений: фосфоритная мука, преципитат, аммофос, простой и двойной суперфосфат (М.П. Петухов, Е.А. Панова, Н.Х. Дудина. Агрохимия и система удобрения. М.: Агропромиздат, 1985). Также известно применение в качестве фосфорного удобрения фосфата кремния (А.С. №1742275, C05B 13/06, опубл. 1992 г.).

Распространенным фосфорным удобрением является простой гранулированный суперфосфат, состоящий из свободной фосфорной кислоты и однозамещенных фосфатов кальция (Н.С. Авдонин. Применение гранулированного суперфосфата. М.: Сельхозгиз, 1950, с.117-119).

Суперфосфат - универсальное удобрение, применяется практически под все сельскохозяйственные культуры на всех типах почв, содержит фосфаты в водорастворимой форме. Однако при внесении его в почву водорастворимые фосфаты быстро связываются почвенно-поглощающим комплексом в малоподвижное состояние и постепенно переходят в труднодоступную для растений форму, особенно на кислых почвах, богатых полуторными окислами железа и алюминия. Вследствие этого на кислых почвах суперфосфат обладает ограниченным сроком действия.

В отличие от азота и других элементов питания, удобрения являются практически единственным источником пополнения запасов фосфора в почве. Между тем относительный рост потребления фосфорных удобрений меньше, чем других удобрений, что объясняется ограниченностью фосфатного сырья и их дороговизной. Из-за высокой стоимости суперфосфата в настоящее время поиск дешевых источников поступления фосфора является актуальной проблемой для сельскохозяйственного производства.

В настоящее время зола биологических отходов нигде не используется, не утилизируется и размещается на полигонах твердых бытовых отходов, загрязняя окружающую среду.

Дальнейшее использование отходов, обеспечивающее их возврат или повторное использование в производстве, остается одним из основных вопросов современности.

Наиболее близким аналогом к заявленному изобретению является калийно-фосфорное удобрение, состоящее из золы от термической обработки отходов животных (навоза, птичьего помета, с подстилкой и без подстилки) (GB 2272695 А, 25.05.1994, формула, п.1, описание, стр.10, строки 26-28).

Недостатком данного решения является то, что указанные отходы животноводства (навоз, птичий помет с подстилкой и без подстилки) используют в основном без термической обработки в качестве органических удобрений. Не имеет смысла проводить термическую обработку навоза и птичьего помета до зольного остатка, т.к. теряется основной элемент питания растений - азот. Не известно в каких формах и каком количестве в такой золе находится фосфор (водорастворимый, одно-двух-, трехзамещенные фосфаты). Исходя из химического состава навоза некоторых видов сельскохозяйственных животных и птицы (крупный рогатый скот, овцы, свиньи, куры, гуси) преобладающим зольным элементом питания растений является калий (М.П. Петухов, Е.А. Панова, Н.Х. Дудина. Агрохимия и система удобрения. М.: Агропромиздат, 1985, с.180).

Впервые изучена возможность использования золы биологических отходов (тел животных, птиц, рыб) в качестве фосфорного удобрения под сельскохозяйственные культуры.

Техническим результатом является изыскание дополнительных источников элементов питания растений, повышения плодородия почв и урожайности сельскохозяйственных культур, утилизация отходов и охрана окружающей среды, а также повышение экономической эффективности сельскохозяйственного производства.

Сущность заявленного изобретения заключается в том, что в качестве фосфорного удобрения предлагается применять отходы производства - золу биологических отходов (тел животных, птиц, рыб), образующихся на предприятиях, осуществляющих термическое обезвреживание отходов, в том числе на мясокомбинатах, рыбоперерабатывающих комплексах и птицефабриках, имеющих собственное оборудование для термической утилизации. В проводимых нами испытаниях использовалась зола биологических отходов с ООО «Завод утилизации отходов «Экологическая система» и ОАО Птицефабрика «Калининская» Пермского края, имеющая следующий химический состав в % на воздушно-сухое вещество: СаО 19,1-31,9; Р₂O₅ 15,7-23,0; SiO₂ 10,1-22,5; К₂О 1,4-2,7; Na₂O 1,6-2,7; MgO 0,7-2,2; MnO₂ 0,01-0,1; Fe₂О₃ 0,4-5,3; Аl₂O₃ 0,3-1,4 и др. элементы.

Предлагаемая зола сочетает в себе разные по растворимости соединения фосфора: одно-, двух- и трехзамещенные фосфаты кальция, магния, железа и алюминия (табл.1).

Практически весь фосфор в золе находится в усвояемой для растений форме, содержание водорастворимой формы незначительное. По указанным показателям зола биологических отходов является пригодной для применения ее в качестве фосфорного удобрения.

Указанная зола представляет собой порошкообразную массу серого цвета, пригодную для механизированного внесения в почву.

Так как у прототипа (патент GB 2272695 А, 25.05.1994) не указаны химический состав, оценка его действия на показатели плодородия почвы, урожайность и качество сельскохозяйственных культур, сравнение заявленной золы биологических отходов проводилось с аналогами (суперфосфат простой гранулированный, фосфоритная мука).

Пример. Пригодность золы биологических отходов как фосфорного удобрения оценивалась в вегетационных опытах с ячменем, сорт Эколог (2010-2011 гг.), горохом, Губернатор (2010-2011 гг.) и полевом опыте с ячменем, сорт Сонет (2009-2011 гг.). Опыты проводили на дерново-мелкоподзолистой тяжелосуглинистой почве с агрохимическими показателями, представленными в табл.2-3.

При проведении вегетационных опытов использовали сосуды Митчерлиха емкостью 6 кг воздушно-сухой почвы. Эффективность золы биологических отходов по сравнению с прототипом - суперфосфатом простым изучали на фоне NK: в вегетационных опытах в дозе по 0,15 г/кг абсолютно сухой почвы, в полевом - в дозах 30, 60 и 90 кг/га д.в. Минеральные удобрения вносили в форме аммонийной селитры (34,6% д.в.) и калия хлористого (60% д.в.). Техника закладки опытов и уход за растениями были общепринятыми. Повторность опытов четырехкратная. Схемы опытов предусматривали сравнительную оценку суперфосфата, фосфоритной муки и золы биологических отходов. Химические анализы растений и почвенных образцов проведены с использованием стандартных методик. Статистическая обработка результатов исследований проведена методом дисперсионного анализа по Б.А. Доспехову (2011).

Результаты опытов, проведенные в одинаковых условиях, представлены в табл.4-6.

По данным полевого опыта суперфосфат во все годы исследований превосходил фосфоритную муку и золу. Такое действие форм фосфорных удобрений можно объяснить тем, что у ячменя по сравнению с другими зерновыми культурами значительно слабее развита корневая система и с более низкой усваивающей способностью. Это определяет высокие требования его к растворимости удобрений, и прежде всего фосфорных.

Зола существенно превосходила по своему действию фосфоритную муку в 2009 году, прибавка составила 0,21 т/га (1,99 и 1,78) при HCP₀₅=0,11 т/га. В 2010 г. она уступала фосфоритной муки, в 2011 г. действие этих форм было равноценным. В среднем за три года существенных различий по влиянию этих форм на урожайность ячменя не выявлено. В варианте с золой урожайность составила 3,24 т/га, в варианте с фосмукой - 3,21 т/га.

При использовании золы наибольшая урожайность 3,29 т/га получена при внесении 30 кг/га д.в., дозы 60 и 90 кг/га не имели преимущества. При внесении суперфосфата и фосмуки с повышением дозы фосфора отмечалась тенденция к увеличению урожайности зерна ячменя, но статистически это не было доказано.

Результаты вегетационного опыта с ячменем Эколог показали (табл.5), что в условиях 2010 г. среди испытываемых форм фосфорных удобрений наибольшая урожайность зерна получена при использовании суперфосфата. В 2011 г. зола по своему действию превосходила суперфосфат и фосфоритную муку. Прибавка по отношению к суперфосфату составила 0,9 г (3,0 и 2,1), к фосмуке - 0,6 (3,0 и 2,4) г на сосуд. В среднем за два года зола по своему действию не уступает суперфосфату и существенно превосходит фосфоритную муку.

Прибавка урожайности при применении суперфосфата и золы обеспечена повышением числа зерен на растении и массой зерна с растения в сравнении с фосмукой. Это подтверждается математической статистикой. Урожайность ячменя имеет прямую сильную корреляционную связь с массой зерна с колоса (r=0,80±0,11) и с массой 1000 зерен (r=0,86±0,09).

В вегетационном опыте с горохом в 2010 г. зола по своему действию уступала суперфосфату, превосходила фосфоритную муку, а в 2011 г. по эффективности превосходила обе формы удобрений. Прибавки составили: по сравнению с суперфосфатом - 0,7 (3,1 и 2,4) г/сосуд, а по сравнению с фосфоритной мукой - 1,1 (3,1 и 2,0) г/сосуд.

Данные испытания показали, что заявляемое удобрение (зола биологических отходов (тел животных, птиц, рыб) является достаточно эффективным фосфорным удобрением, не уступает обычным фосфорным удобрениям.

Внесение золы биологических отходов в дозах от 30 до 90 кг/га д.в. в экологических аспектах является безопасным приемом (табл.7-8). По результатам исследований содержание тяжелых металлов как в почве, так и в растительной продукции значительно ниже установленных предельно допустимых концентраций (ПДК). Исследованиями установлено, что степень воздействия на устойчивость микробного сообщества дерново-мелкоподзолистой тяжелосуглинистой почвы при внесении золы биологических отходов в сравнении с суперфосфатом ниже, что может быть ее преимуществом при использовании.

Экономический эффект с 1 га пашни от использования золы биологических отходов в среднем за 3 года (2009-2011 гг.) составлял 5468 рублей против 1383 рублей от суперфосфата. Уровень рентабельности от внесения золы в 5 раз выше, чем при внесении суперфосфата.

Помимо этого дальнейшее использование золы биологических отходов имеет большое экологическое значение, способствует снижению воздействия отходов на природную окружающую среду.