Комплексное хлорсодержащее удобрение с модифицирующими добавками для хмеля и способ его внесения

КОМПЛЕКСНОЕ ХЛОРСОДЕРЖАЩЕЕ УДОБРЕНИЕ С МОДИФИЦИРУЮЩИМИ ДОБАВКАМИ ДЛЯ ХМЕЛЯ И СПОСОБ ЕГО ВНЕСЕНИЯ Изобретение относится к производству и применению комплексных хлорсодержащих удобрений,которые могут быть использованы на химических предприятиях, выпускающих комплексные удобрения и в сельском хозяйстве при возделывании хмеля. Задачей технического решения является разработка комплексных хлорсодержащих гранулированных, в том числе и медленнодействующих удобрений, с добавками микроэлементов, обеспечивающих растения питательными веществами в течение всего периода вегетации хмеля, снижение потерь питательных элементов в окружающую среду, повышение урожайности и качества продукции. Для решения поставленной задачи предложено удобрение для хмеля, содержащее удобрение азотно-фосфорно-калийное хлорное марки 1:(0,69-0,92):(1,46-1,62) и модифицирующую добавку, включающую серу, цинк,железо и, при необходимости, бор, марганец, биологически активное вещество Гидрогумат или Гумисол и связующее (водорастворимые полимеры, полиакриламид и др.) с целью получения медленнодействующего удобрения. Удобрения под хмель вносятся в несколько приемов. Так,органические удобрения вносят осенью, ранней весной вносят предложенное комплексное удобрение, а в начале образования и роста боковых побегов (при высоте растений 4,5-5,0 м) проводят подкормку азотными удобрениями. Установлено, что применение заявляемых комплексных удобрений способствует увеличению количества и крупности шишек хмеля на одном растении, с максимальной средней массой одного листа, что в целом способствует увеличению урожайности хмеля на 7,1-14,2%, с хорошим качеством продукции, по сравнению с прототипом.(71)(73) Заявитель и патентовладелец: РЕСПУБЛИКАНСКОЕ НАУЧНОЕ ДОЧЕРНЕЕ УНИТАРНОЕ ПРЕДПРИЯТИЕ 015265 Изобретение относится к производству и применению комплексных удобрений, которые могут быть использованы на химических предприятиях, выпускающих комплексные удобрения, и в сельском хозяйстве при возделывании хмеля. Возделывание хмеля в Республике Беларусь является достаточно актуальным направлением, поскольку его продукция очень важна при производстве пива. Значение хмеля обусловлено тем, что шишки этого растения являются обязательным сырьем для пивоваренной промышленности. Если пивоваренный ячмень может быть частично заменен пшеницей, кукурузой, рисом, соей и другими культурами, то шишки хмеля - незаменимое сырье. Все попытки ученых найти замену ему в пивоварении оказались пока безрезультатными. Это связано с тем, что находящиеся в шишках хмеля специфические горькие смолистые вещества, эфирные масла, полифенольные соединения (дубильные вещества) придают пиву характерный хмелевый аромат, особый горький вкус, усиливают брожение, повышают стойкость готового пива против прокисания, способствуют пеностойкости и прозрачности. Помимо применения в пивоваренной промышленности хмель и продукты его переработки (гранулы, экстракты, эфирные масла) находят широкое применение и в других отраслях - в фармацевтической промышленности при производстве различных успокоительных лекарственных препаратов и в хлебопекарной промышленности. Известно, что хмель относится к культурам, требующим высоких доз минеральных удобрений [1]. Дефицит азота проявляется в слабом росте растений, в укорочении, а местами и в отсутствии боковых ветвей, а также в бледно-зеленой окраске листьев. Избыток азота в почве отрицательно влияет на растение хмеля. Исследованиями, проведенными в Чехии и Польше, установлено, что для получения высокого урожая хмеля с хорошим качеством продукции доза по азоту не должна превышать 200-220 кг/га д.в. Действие фосфора на растения хмеля во многих отношениях противоположно влиянию на них азота. В растениях хмеля фосфор стимулирует процесс закладки соцветий, формирования и созревания шишек, а также образования в них горьких веществ. При недостатке фосфора, прежде всего на старых листьях, появляется красно-фиолетовый оттенок и коричневые пятна. Листья подсыхают, скручиваются внутрь и постепенно отмирают, шишки формируются мелкие, верхушки чешуек буреют, содержание горьких веществ снижается. Избыток фосфора в почве приводит к снижению эффективности удобрений,сдерживает поглощение хмелем цинка. Калий влияет на интенсивность фотосинтеза, окислительных процессов и образования органических кислот, способствует синтезу белка, обусловливает окраску шишек, а также содержание в них лупулина, положительно влияет на прочность стеблей хмеля. Внешние признаки калийного голодания растений хмеля проявляются в первую очередь в том, что старые листья преждевременно желтеют, начиная с краев. Далее края и верхушки листьев приобретают бурую окраску, иногда с красными, ржавыми крапинками, затем края листьев отмирают и разрушаются. При избытке калия затрудняется поглощение растением хмеля магния, снижается количество лупулина и горьких веществ в шишках хмеля. Известно также, что в хмелеводстве применяются как хлорсодержащие, так и бесхлорные калийные удобрения. Хлорсодержащие калийные удобрения вносят главным образом осенью, в период вегетационного покоя хмеля. В период вегетации лучше применять бесхлорные калийные удобрения, поскольку хлорид может вызвать белесую окраску шишек хмеля и ухудшение их аромата [2]. Исследованиями, проведенными в ряде стран, установлено, что при среднем уровне плодородия почвы рекомендуются дозы фосфора 120-240 и калия 140-270 кг/га д.в., хотя при низком уровне плодородия почвы дозы могут возрастать соответственно до 300 и 360 кг/га д.в. [3]. На урожайность хмеля большое влияние, наряду с макроудобрениями, оказывают микроэлементы. Зарубежные исследователи считают необходимыми микроэлементами следующие: B, Cu, Zn, Mo, Fe, Mn[1]. Внесение микроэлементов в таком большом количестве не всегда оправдано. Хмель - культура длительного периода вегетации, требующая многократного внесения азота (за вегетационный период возможно от 5 до 7 раз внесение азота в качестве подкормок) [1]. Одним из рациональных путей повышения эффективности минеральных удобрений при возделывании хмеля является применение новых видов и форм удобрений пролонгированного действия, то есть медленнодействующих удобрений, которые постепенно высвобождают питательные вещества при взаимодействии их с почвой в течение вегетационного периода растения, увеличивают коэффициент использования элементов питания из удобрений и снижают их потери в систему "почва - вода - воздух". Наиболее близким по технической сущности и достигаемому результату к нашему решению является применение под хмель стандартных туков, в частности односторонних минеральных удобрений(азотных, фосфорных, калийных) - прототип [2]. Однако при внесении тукосмесей требуются затраты на смешивание удобрений, при этом не обеспечивается равномерность их внесения, а если вносятся односторонние удобрения по отдельности, то увеличиваются затраты на их внесение. Иногда, из-за высоких доз внесения минеральных удобрений под хмель, имеет место и возникновение региональных и местных экологических проблем, связанных с ухудшением состояния почв и вод. Актуальным направлением при разработке системы удобрения для хмелеводства является применение таких агротехнических приемов, которые обеспечивали бы рациональное использование макро- и микроудобрений, их энергоресурсосбережение и повышение продуктивности хмелеводства в целом. Задачей настоящего технического решения является разработка комплексных хлорсодержащих гра-1 015265 нулированных, в том числе и медленнодействующих удобрений, с добавками микроэлементов, обеспечивающих растения питательными веществами в течение всего периода вегетации хмеля, снижение потерь питательных элементов в окружающую среду, повышение урожайности и качества продукции. Для решения поставленной задачи предложено удобрение для хмеля, содержащее удобрение азотно-фосфорно-калийное хлорное марки 1:(0,69-0,92):(1,46-1,62) и модифицирующую добавку, включающую серу, цинк, железо и, при необходимости, бор, марганец, биологически активное вещество гидрогумат или гумисол и связующее (водорастворимые полимеры, полиакриламид и др.) с целью получения медленнодействующего удобрения. Удобрения под хмель вносятся в несколько приемов. Так, органические удобрения вносят осенью,ранней весной вносят предложенное комплексное удобрение, а в начале образования и роста боковых побегов (при высоте растений 4,5-5,0 м) проводят подкормку азотными удобрениями. Сущность изобретения и конкретные варианты предлагаемого авторами изобретения, включая известное решение (прототип), сведены в табл. 1. Таблица 1 Компонентный состав удобрений Эффективность заявляемых комплексных удобрений с различными модифицирующими добавками при возделывании хмеля изучалась в 2006-2007 гг. на хмельниках Гродненского и Пружанского районов. Опыты закладывали в 3-кратной повторности в четыре яруса. Удобрения вносились в различных дозах и сочетаниях ранней весной до начала вегетации хмеля. Подкормка азотом проводилась во второй декаде июня в начале образования и роста боковых побегов при высоте растений 4,5-5,0 м. За основу расчетов доз удобрений взята доза по азоту N180, которая установлена как оптимальная для хмеля на основании предыдущих исследований, а фосфорные и калийные удобрения вносились в зависимости от содержания этих элементов в почвах.-2 015265 На одной делянке размещали 40 учетных растений, расположенных в четыре ряда по 10 растений в каждом. По 4-12 растений того же сорта оставляли на концевых защитных полосах. Растения высаживались по схеме 3,01,5 м. Учетная площадь делянки составляла 180 м 2. В процессе роста и развития растений хмеля проводились фенологические наблюдения. Учет урожая проводился сплошным методом,поделяночно. Уборка шишек проводилась вручную, которые сушились при температуре 60-70 С в течение 6-7 ч. Определение содержания альфа-кислоты в шишках хмеля проводилось кондуктометрическим методом путем измерения силы тока, проходящего через экстракт горьких веществ, в процессе титрования его уксусно-кислым свинцом (ГОСТ 21948-76). Исследования проводились с сортом Hallertauer Magnum (Германия), относящимся к группе горьких сортов, в УО СПК "Путришки" Гродненского района на дерново-подзолистой связносупесчаной почве, подстилаемой с глубины 40 см мореным суглинком. Агрохимическая характеристика пахотного горизонта исследуемой почвы была следующая рН в KCl - 6,0, содержание гумуса - 2,0%; подвижных форм Р 2 О 5 - 190 и K2O - 212 мг/кг почвы. По содержанию подвижных форм бора, меди и цинка, исследуемая почва относилась к II (средней) группе их обеспеченности. Аналогичные варианты были заложены на дерново-подзолистой связносупесчаной, подстилаемой с глубины 60 см мореным суглинком почве, на территории фермерского хозяйства "Магнум-Хмель" Пружанского района Брестской области. Агрохимическая характеристика пахотного горизонта почвы следующая: рН в KCl 5,8; содержание гумуса - 1,88 %, Р 2 О 5 - 171 и K2O - 169 мг/кг почвы. По содержанию подвижных форм бора, меди и цинка почва относилась также к II (средней) группе по их обеспеченности. В 2006 г. в УО СПК "Путришки" Гродненского района на дерново-подзолистых супесчаных почвах,подстилаемых с глубины 0,40 м мореным суглинком, максимальная урожайность хмеля сортов Н. Magnum и выход альфа-кислот с единицы площади получены при использовании комплексных удобрений (марка NPK - 13:12:19) с различными модифицирующими добавками в дозе - N130P120K190 (или 930 кг/га в физическом весе) с дополнительным внесением в подкормку N50 (во второй декаде июня в начале образования и роста боковых побегов при высоте растений 4,5-5,0 м), табл. 2. Таблица 2 Влияние разных форм минеральных удобрений на урожайность и качество хмеля Из данных табл. 2 видно, что внесение стандартной смеси азотно-фосфорно-калийных удобрений(карбамид, аммонизированный суперфосфат и хлористый калий) на фоне органических удобрений способствует формированию урожая шишек хмеля 14,0-17,4 ц/га с содержанием альфа-кислот 10,8-11,3%,что обеспечивает их выход с единицы площади 1,51-1,97 ц/га. Применение, на фоне органических удобрений, комплексных минеральных удобрений (NPK - 13:12:19) с модифицирующими добавками, включающими серу, бор, цинк, марганец и железо, повышает урожайность шишек до 15,8-19,1 ц/га, с содержанием альфа-кислот 10,7-11,4%. При внесении комплексного удобрения с добавками серы, бора, цинка,железа, связующих и биологически активных веществ урожайность шишек и содержание в них альфакислот составило, соответственно - 16,5-20,1 ц/га и 11,0-12,0%, что обеспечило максимальный их сбор с единицы площади - 1,82-2,41 ц/га. Применение комплексных удобрений (13:12:19) способствовало увеличению массы 100 шишек до 15,0-16,0 г в 2006 г. и до 15,9-17,1 г в 2007 г. особенно при дополнительном введении в состав этого удобрения связующих (водорастворимые полимеры, полиакриламид и др.) и биологически активных веществ. В опытах также рассчитывались элементы структуры урожая хмеля (табл. 3). Комплексные удобре-3 015265 ния оказали заметное влияние на особенности формирования листовой массы и структуры урожая хмеля. Под влиянием комплексных удобрений (13:12:19) формирование листовой массы и ее площадь возрастают более быстрыми темпами, чем от внесения стандартных туков. Это, в конечном итоге, сказалось на величине урожая хмеля, так как развитие генеративных органов (шишек) во многом зависит от степени развития и особенностей формирования вегетативной массы. Полученные данные показывают, что применение комплексных удобрений (13:12:19) с модифицирующими добавками способствовало увеличению площади листовой поверхности, ее массы и доли шишек в структуре урожая с 0,94 до 0,98 в 2006 г. и до 1,09-1,11 в 2007 г. особенно при дополнительном введении в состав этого удобрения связующих и биологически активных веществ. При внесении данных удобрений физиологические процессы протекают так, что масса шишек растет более быстрыми темпами, чем масса листьев хмеля. Масса листьев хмеля при этом увеличивается быстрее, чем их площадь, о чем говорит изменение их соотношения с 2,98 до 2,95 в 2006 г. и с 2,86 до 2,81 в 2007 г. Следует отметить, что опережающий рост листовой массы хмеля относительно ее площади имеет прямую связь с максимальной массой 100 шишек хмеля и содержанием в них альфа-кислот (табл. 1, 3). Таблица 3 Влияние разных форм минеральных удобрений на структуру урожая хмеля Эффективность комплексных удобрений с соотношением NPK - 13:12:19 частично объясняется введением в их состав цинка, что связано с высокой физиологической потребностью хмеля в этом элементе. Физиологическая роль цинка в растениях очень разнообразна. Он оказывает большое влияние на окислительно-восстановительные процессы, скорость которых при его недостатке заметно снижается. Дефицит цинка ведет к нарушению процессов превращения углеводородов. Цинк входит в состав различных ферментов: карбоангидразы, триозофосфатдегидрогеназы, пероксидазы, оксидазы, полифенолоксидазы и др. Обнаружено, что большие дозы фосфора и азота усиливают признаки недостаточности цинка у растений и что цинковые удобрения особенно необходимы при внесении высоких доз фосфора. В опытах также рассчитывались элементы структуры урожая хмеля, количество листьев и шишек хмеля и средняя масса одного листа, табл. 4.-4 015265 Таблица 4 Влияние разных форм минеральных удобрений на элементы структуры урожая хмеля Из данных табл. 4 видно, что применение всех форм азотно-фосфорно-калийных удобрений способствует увеличению количества шишек, листьев и средней массы одного листа. Наиболее крупные по массе листья (0,153-0,155 г) в 2006 и (0,158-0,161 г) в 2007 гг. получены в вариантах с применением комплексных удобрений (13:12:19) особенно при дополнительном введении в состав этого удобрения связующих и биологически активных веществ. Применение комплексных удобрений приводит к увеличению количества шишек на одном растении, введение в их состав связующих и биологически активных веществ несколько замедляет этот процесс в пользу увеличения массы 100 шишек хмеля. В заключение отметим, что для получения максимальной урожайности шишек хмеля сорта Н. Magnum рекомендуется внесение, на фоне 30 т/га органических удобрений, комплексных удобрений с микроэлементами, в том числе и пролонгирующего действия, марки NPK - 13:(9-12):(19-21), в дозах N130P120K190, с внесением в подкормку N50 (во второй декаде июня в начале образования и роста боковых побегов при высоте растений 4,5-5,0 м). Аналогичные исследования проводились в Пружанском районе в фермерском хозяйстве "МагнумХмель" на дерново-подзолистой связносупесчаной, подстилаемой с глубины 70 см моренным суглинком,почве (рН в KCl 5,8; содержание гумуса - 1,88%, подвижных форм Р 2 О 5 - 171 и K2O - 169 мг/кг почвы),табл. 5. Таблица 5 Влияние разных форм минеральных удобрений на урожайность и качество хмеля-5 015265 Из данных табл. 5 видно, что внесение стандартной смеси азотно-фосфорно-калийных удобрений на фоне органических удобрений способствует формированию урожая шишек хмеля 15,5 (2006 г.) - 19,0(2007 г.) ц/га с содержанием альфа-кислот 10,6-11,8%, что обеспечивает их выход с единицы площади 1,64-2,24 ц/га. Применение, на фоне органических удобрений, комплексных минеральных удобрений(NPK - 13:12-19) с модифицирующими добавками, включающими серу, бор, цинк, марганец и железо,существенно повышает содержание альфа-кислот в шишках хмеля до 11,5-13,3%, но урожайность шишек с учетом данных HCP05 существенно возросла только в 2007 г. При внесении комплексного удобрения с добавками серы, бора, цинка, железа, связующих и биологически активных веществ (вариант 4) урожайность шишек существенно возрастает до 17,1-21,7 ц/га, но не оказывает достоверного влияния на увеличение содержания в них альфа-кислот относительно предыдущего 3 варианта. В этом варианте получен максимальный сбор альфа-кислот с единицы площади 2,03-3,08 ц/га. Вносимые комплексные удобрения оказывали заметное влияние на структуру урожая хмеля(табл. 6). Таблица 6 Влияние разных форм минеральных удобрений на структуру урожая хмеля Так, если на фоне органических удобрений площадь листьев составила 34,8-35,1 тыс. м 2/га, а сбор листовой массы 12,5-12,7 ц/га, то при внесении на этом фоне минеральных удобрений (вариант 2) эти показатели существенно возросли до 43,1-45,1 тыс. м 2/га и 15,6-16,4 ц/га соответственно. Внесение комплексных удобрений с микроэлементами (удобрение 1.3 и 1.4, см. табл. 1) способствовало заметному росту площади листьев и их массы до 44,6-48,9 тыс. м 2/га и их массы до 16,4-18,2 ц/га. Особенно при внесении комплексного удобрения с добавками серы, бора, цинка, железа, связующих и биологически активных веществ (вариант 4). Следует также отметить о возрастании доли шишек относительно листовой массы в этих вариантах. В вариантах 3 и 4 снижается соотношение площади листьев к их массе, возрастает доля шишек в структуре урожая, что является положительным моментом. В опытах также рассчитывались такие элементы структуры урожая, как количество шишек и листьев на одно растение и средняя масса одного листа (табл. 7). Таблица 7 Влияние разных форм минеральных удобрений на элементы структуры урожая хмеля Из данных табл. 7 видно, что применение, на фоне органических удобрений, комплексных минеральных удобрений (NPK - 13:12:19) с модифицирующими добавками, включающими серу, бор, цинк,марганец и железо, существенно повышает количество шишек хмеля до 4820-5300 штук, количество листьев до 4491-4739 штук, а среднюю массу одного листа до 0,164-0,170 г. При внесении комплексного удобрения с добавками серы, бора, цинка, железа, связующих и биологически активных веществ (вариант 4) возросло до максимума количество шишек (4840-5366 штук) и средняя масса одного листа (0,170-0,177 г), а количество листьев на одном растении изменялось в зависимости от года исследований, в частности в 2006 г. составило 4524 штук, а в 2007 - 4627 штук. Приведенные данные показывают, что предлагаемое комплексное хлорсодержащее удобрение с модифицирующими добавками для хмеля и способ его применения способствует увеличению количества и крупности шишек хмеля на одном растении, с максимальной средней массой одного листа, что в целом способствует увеличению урожайности хмеля с хорошим качеством продукции (более высоким содержанием в шишках альфа-кислот). Предлагаемое комплексное хлорсодержащее удобрение с модифицирующими добавками для хмеля и способ его применения отвечает критериям новизны, заключающейся в сочетании и количественном содержании модифицирующих добавок в удобрении. Предлагаемое комплексное хлорсодержащее удобрение с модифицирующими добавками для хмеля и способ его применения отвечают критерию изобретательского уровня, так как вводимое количество модифицирующих добавок обеспечивает повышение урожайности и качества хмеля. Предлагаемое комплексное хлорсодержащее удобрение с модифицирующими добавками для хмеля и способ его применения отвечает критерию "промышленной применимости" на том основании, что его промышленное производство возможно на химических предприятиях, выпускающих комплексные хлорсодержащие удобрения, в том числе на ОАО "Гомельский химический завод". Источники информации. 1. Migdal J. Poradnik plantatora chmielu, Pulawy, 1996, 315 s. 2. Либацкий Е.П. Хмелеводство: учебное пособие. - 2-е изд. - Москва: Колос, 1993. - 286 с. (прототип). 3. Годованый А.А. Интенсификация хмелеводства и программирование урожаев. - Киев: Урожай,1990. - 89 с. ФОРМУЛА ИЗОБРЕТЕНИЯ 1. Удобрение для хмеля, отличающееся тем, что содержит удобрение азотно-фосфорно-калийное хлорное марки 1:(0,69-0,92):(1,46-1,62) и модифицирующую добавку, включающую серу, цинк, железо и,при необходимости, бор, марганец, биологически активное вещество гидрогумат или гумисол и связующее при следующем соотношении компонентов, мас.%: 2. Удобрение по п.1, отличающееся тем, что в качестве связующего содержит водорастворимые по-7 015265 лимеры или полиакриламид. 3. Способ внесения удобрения для хмеля, включающий внесение органических и минеральных удобрений, отличающийся тем, что органические удобрения вносят осенью, ранней весной вносят комплексное удобрение по п.1, а в начале образования и роста боковых побегов хмеля при высоте растений 4,5-5,0 м проводят подкормку азотными удобрениями.