Способ получения жидкого биоорганического удобрения

(51) 05 3/00 (2006.01) 05 11/02 (2006.01) 05 7/00 (2006.01) МИНИСТЕРСТВО ЮСТИЦИИ РЕСПУБЛИКИ КАЗАХСТАН(54) СПОСОБ ПОЛУЧЕНИЯ ЖИДКОГО БИООРГАНИЧЕСКОГО УДОБРЕНИЯ(57) Изобретение относится к области сельского хозяйства и может быть использовано при получении жидкого биоорганического удобрения жидких гуминовых органо-минеральных подкормок для растений из гумусосодержащих субстратов, а именно из вермикомпостов и компостов. Для этого вермикомпост гомогенизируют в воде, подвергают дробному фракционированию с целью получения водной бактериальной суспензии при аэрации, затем из осадка вермикомпоста после его ферментации получают кислотную вытяжку с помощью азотной кислоты при 4,0, потом из осадка вермикомпоста после кислотной экстракции получают щелочной экстракт с помощью 0,1 М раствора пирофосфата калия в 0,1 растворе КОН, объединнные щелочной и кислотный экстракты из вермикомпоста нейтрализуют раствором концентрированной азотной кислоты 3 до значениясреды 7,08,0, а в эту нейтрализованную объединенную вытяжку из вермикомпоста добавляют водную бактериальную суспензию, смесь перемешивают,отстаивают и получают целевой продукт.(72) Кан Вячеслав МаксимовичТитов Игорь НиколаевичТитов Николай НиколаевичСапаров Абдулла Сапарович(73) Товарищество с ограниченной ответственностью Казахский научноисследовательский институт почвоведения и агрохимии им.У.У.УспановаКан Вячеслав МаксимовичТитов Игорь НиколаевичТитов Николай НиколаевичСапаров Абдулла Сапарович(56)2009126851 , 20.01.2011 Терещенко Н.Н. Эколого-биологические факторы и механизмы ремедиации антропогеннонарушенных почв Автореф. дисс.докт. биол. наук. Томск, 2007. 39 с.2253641 2, 10.06.200563760 , 15.01.2004.. Изобретение относится к области сельского хозяйства и может быть использовано при получении жидкого биоорганического удобрения жидких гуминовых органо-минеральных подкормок для растений из гумусосодержащих субстратов, а именно из вермикомпостов и компостов. Хорошо известно,что эффективными стимуляторами роста и развития растений являются водорастворимые соли природных гуминовых соединений гуминовых кислот и фульвокислот гуматы и фульваты ,или 4 в очень низких концентрациях (0,001-0,0001) 1. Попов А.И. О механизме влияния гуминовых веществ на продукционный процесс растений. Гумус и почвообразование. Сб. науч. трудов С.-Петербург. Гос. Аграрного университета, 2000. - 2.- С. 1314 В последние десятилетия во многих странах мира, в том числе и в России, некоторые фирмы для получения и производства различных бактериальных и гуминовых биопрепаратов сельскохозяйственного назначения стали широко использовать в качестве исходного сырья конечные продукты аэробной ферментации органосодержащих отходов(компосты и вермикомпосты), несмотря на то, что эти гумусосодержащие субстраты по содержанию самих гуминовых веществ намного беднее бурых углей и торфов. В отличие от бурых углей и торфов компосты и вермикомпосты являются возобновляемыми источниками гумуса и гуминовых веществ. Вермикомпосты имеют ряд существенных преимуществ перед традиционными компостами. Вермикомпосты получают с помощью дождевых червей и ассоциированных с ними почвенных микроорганизмов. Их качество очень зависит от многих факторов, включая вид используемых дождевых (компостных) червей, типа используемого сырья и возраста вермикомпостов. Вермикомпосты обладают более тонкой структурой, содержат в себе больше питательных веществ и имеют более высокие уровни микробиологических активностей,чем традиционные компосты. Наличие высоких уровней питательных веществ и регуляторов роста и развития растений делают вермикомпосты идеальным гумусосодержащим сырьм для получения бактериальных и гуминовых препаратов. Кроме того, вермикомпосты содержат в себе кроме гуминовых веществ очень широкий набор биологически активных веществ и богатую по видовому составу микрофлору полезных почвенных сапрофитных микроорганизмов-антагонистов патогенов различной природы, в частности,фитопатогенов 2.С.А., ,-. Получение гуминовых биопрепаратов из вермикомпостов путем щелочной обработки в жидкой фазе - это наиболее широко используемая технология. Щелочная обработка исходных субстратов в воде позволяет получать более концентрированные препараты, которые содержат в себе практически все компоненты(водорастворимые и щелочерастворимые) вермикомпоста соли гуминовых кислот и фульвокислот, аминокислоты, пептиды, витамины,антибиотики, гормоны роста и развития растений и другие продукты жизнедеятельности почвенных микроорганизмов и самих дождевых червей(вермикультуры). Более того, щелочная обработка позволяет не только более полно извлекать из вермикомпостов все его компоненты,но многократно усиливать физиологические активности самих гуминовых кислот, образуя их водорастворимые соли гуматы натрия, калия или аммония. Эта технология является безотходной, так как осадок вермикомпоста после щелочной экстракции содержит в себе органо-минеральную часть вермикомпоста и водонерастворимые гуматы кальция, железа, меди и других металлов. Этот осадок после подсушивания можно использовать как высокоценный компонент в составе почвогрунтов. Известен способ получения биопрепарата комплексного действия, который состоит в том, что вермикомпост предварительно намачивают в 3-5 объемах воды при температуре 20-35 С,перемешивают и отстаивают в течение 30 мин,после чего водную вытяжку из вермикомпоста,содержащую почвенные бактерии, сливают в отдельный резервуар, затем экстрагируют из осадка вермикомпоста щелочерастворимые вещества и соли гуминовых веществ в 20-ти объемах 0,1 н. раствора щелочи КОН,или 4 при температуре 20-40 С. Щелочной экстракт отделяют в отдельный резервуар, промывают водой,объединенный щелочной экстракт нейтрализуют раствором азотной кислоты 3 до значенияраствора 7,0-8,0, затем добавляют водную бактериальную суспензию,перемешивают,отстаивают и получают жидкии целевой продукт 3. Жемойда .Л. Способ получения комплексного биопрепарата. Патент Украины 63760 от 15.01.2004 г Недостатками данного способа получения жидкого биопрепарата комплексного действия являются- минимальное содержание биомассы почвенных аэробных микроорганизмов в водной суспензии, так как за рекомендуемый получасовой период без аэрации невозможно полностью элюировать в водную вытяжку из вермикомпоста сорбированные на твердой фазе микроорганизмы и нарастить их биомассу- низкое содержание водорастворимых солей гуминовых веществ гуматов и фульватов в конечном целевом продукте, так как щелочная экстракция осуществляется при высоком соотношении твердой и жидкой фаз (120) с последующим промыванием осадка водой, что приводит к сильному разбавлению гуматов,фульватов и других физиологически активных веществ в конечном продукте низкое содержание питательных макроэлементов общего фосфора и общего калия. Известен способ получения биостимулятора роста и развития растений из гумусосодержащих веществ путем предварительного замачивания исходного сырья в воде с последующей его гомогенизацией и микробиологической ферментацией для наращивания биомассы почвенных микроорганизмов при температуре 2035 С в течение нескольких часов при непрерывной аэрации. Водную бактериальную суспензию отделяют от осадка гумусосодержащего вещества,который затем подвергают щелочной экстракции 0,1 н. раствором КОН илипри температуре 80-100 С. Осадок промывают водой. Объединенный щелочной экстракт нейтрализуют азотной кислотой 3 до значения 8,0-9,5, после чего добавляют к нему предварительно приготовленную водную суспензию почвенных микроорганизмов,перемешивают, отстаивают и получают жидкий целевой продукт 4. Титов И.Н. Способ получения биостимулятора роста и развития растений из гумусосодержащих веществ. Патент России 2253641 от 25.12.2002 г Недостатками данного способа получения такого биопрепарата являются невысокое содержание водорастворимых солей гуминовых веществ(гуматов и фульватов в конечном целевом продукте) и невысокое содержание питательных макроэлементов (общего фосфора и общего калия). Известен способ получения комплексного биопрепарата для обработки растений и почвы из гумусосодержащих веществ с помощью предварительного замачивания их в воде для получения бактериальной суспензии при постоянном аэрировании, затем осадок после декантации водной бактериальной суспензии подвергают экстракции с помощью 0,1 М раствора пирофосфата натрия 42 О 710 Н 2 или пирофосфата калия К 4 Р 273 Н 2 в 0.1 н. растворе щелочи КОН илипри температуре не выше 80 С. После отделения от водо и щелоченерастворимого осадка щелочной экстракт нейтрализуют азотной кислотой 3 до нейтрального или слабощелочных значенийраствора 7,0-8,0,после чего добавляют предварительно полученную обогащенную водную суспензию почвенных аэробных микроорганизмов,перемешивают, отстаивают и получают жидкий целевой продукт 5. Титов И.Н. Способ получения комплексного биопрепарата для обработки растений и почвы из гумусосодержащих веществ. Патент России 2009126851 от 05.08.2009 Данный способ позволяет получать жидкий гуминовый биопрепарат из вермикомпостов, в котором существенно повышено в 1,5-2,0 раза содержание гуминовых веществ,а также содержание общего фосфора и общего калия. В зависимости от использования в щелочном экстрагенте пирофосфата калия и/или пирофосфата натрия можно в конечном продукте регулировать как содержание натрия, так и калия, а также соотношение этих важных для растений питательных элементов. Это имеет большое значение, так как для некоторых растений более необходим калий или натрий, а для других растений для их роста и развития очень важно соблюдать определенное соотношение этих двух макроэлементов. Использование 0,1 М пирофосфата натрия при значении 10,0 позволяет выделять из почв наиболее оптически плотные, то есть более гумифицированные гуминовые кислоты. Считается,что применение этого реагента позволяет получать препараты гуминовых кислот, являющиеся наиболее химически активными 6. Бакина Л.Г., Орлова Н.Е Проблемы оценки лабильности и подвижности гумусовых веществ с помощью различных экстрагентов. Современное состояние почвенного покрова, сохранение и воспроизводство почв, Мат. Межд. науч. конф., посвященной 65-летию института Почвоведения и агрохимии им. У.У.Успанова, 15-16 сент. 2010. Алматы, 2010. С. 494-498 Изучение активностей кислотной и щелочной вытяжек из вермикомпостов показало, что наибольшее стимулирующее влияние и на корни, и на зеленую массу растений оказывает кислотная вытяжка из вермикомпостов. Полученные данные свидетельствуют о том, что в вермикомпостах стимуляторы роста растений представлены главным образом аминокислотами, органическими кислотами и витаминами - основными продуктами кислотного гидролиза. Анализ активности кислотных вытяжек из вермикомпостов и контрольных препаратов показал, что характер динамики активности вытяжек в большей степени определяется метаболической активностью микрофлоры самого субстрата, а не дождевого червя 7. Терещенко Н.Н. Эколого-биологические факторы и механизмы ремедиации антропогенно-нарушенных почв. Автореф. дисс., представленной на соискание уч. степени доктора биол. наук, Томск, 2007 Предлагаемый способ получения жидкого биопрепарата на основе вермикомпостов является дальнейшим усовершенствованием выше указанного способа получения жидкого биопрепарата из вермикомпостов ( 2009126851 от 05.08.2009). Для этого предлагается проводить дробное фракционирование, то есть бактериальную суспензию получают при аэрации водной суспензии вермикомпоста, раздельно получают кислотную и щелочную вытяжки из вермикомпоста, которые затем объединяют, нейтрализуют и вводят водную бактериальную суспензию для получения целевого продукта. Сопоставительный анализ с прототипом показывает, что заявленный способ отличается новой совокупностью признаков, а именно дробное фракционирование кислоторастворимых и щелочерастворимых веществ из гумусосодержащих субстанций, в частности из вермикомпоста, является 3 принципиально новым подходом при получении такого конечного продукта и практического результата. Вышеуказанные обстоятельства свидетельствуют о соответствии заявленного технического решения критерию Новизна. Сравнение заявленного способа с известными способами показывает, что оно определяется качественными признаками, а не следует явным образом из уровня техники. Это свидетельствует о соответствии заявленного технического решения критерию Изобретательский уровень. Заявляемое изобретение иллюстрируется примерами. Пример 1. Для получения заявляемого жидкого препарата биоорганического удобрения берут навеску в 10 кг вермикомпоста с влажностью 6070, загружают ее в ферментер, добавляют 30 л отстоянной водопроводной воды, гомогенизируют суспензию с помощью высокооборотной мешалки в течение 5-10 мин, а затем ферментируют суспензию в течение 3-10 часов при температуре 20-30 С при непрерывной подаче воздуха в ферментер. После ферментации смесь отстаивают в течение 30-60 мин,а водную суспензию, обогащенную почвенными аэробными микроорганизмами,сливают в отдельную емкость. К вермикомпостному осадку добавляют 30 л воды и закисляют смесь добавлением концентрированной азотной кислоты 3 до значениясреды 4,0. Кислотную экстракцию вермикомпоста проводят при постоянном перемешивании смеси при комнатной температуре в течение 30 мин. Смесь отстаивают в течение 30-60 мин, кислотный экстракт сливают(перекачивают) в отдельный резервуар-накопитель. Затем к вермикомпостному осадку добавляют 90 л 0,1 М раствора пирофосфата, натрия в 0,1 н. растворе. Щелочную экстракцию вермикомпоста проводят при постоянном перемешивании смеси при температуре 70-80 С в течение 30 мин. Смесь отстаивают в течение 30-60 мин, щелочной экстракт сливают (перекачивают) в резервуар-накопитель, в котором находится кислотная вытяжка из вермикомпоста. Объединенные экстракты из вермикомпоста нейтрализуют раствором концентрированной азотной кислоты О 3 до значениясреды 7,0-8,0. В нейтрализованную объединенную вытяжку из вермикомпоста добавляют бактериальную суспензию,перемешивают,отстаивают и разливают полученный целевой продукт в тару. Пример 2. Для получения заявляемого жидкого препарата биоорганического удобрения берут навеску в 10 кг вермикомпоста с влажностью 6070, загружают ее в ферментер и получают водную бактериальную суспензию, как описано в примере 1. Затем к вермикомпостному осадку добавляют 90 л 0,1 раствора пирофосфата натрия в 0,1 н. растворе. Щелочную экстракцию вермикомпоста проводят при постоянном перемешивании смеси при температуре 70-80 С в течение 30 мин. Смесь отстаивают в течение 30-60 мин, щелочной экстракт сливают (перекачивают) в резервуар-накопитель. 4 Затем к вермикомпостному осадку добавляют 30 л воды и закисляют смесь добавлением концентрированной азотной кислоты 3 до значениясреды 4,0. Кислотную экстракцию вермикомпоста проводят при постоянном перемешивании смеси при комнатной температуре в течение 30 мин. Смесь отстаивают в течение 3060 мин,кислотный экстракт сливают(перекачивают) в отдельный резервуар-накопитель,в котором находится щелочная вытяжка из вермикомпоста. Объединенные экстракты из вермикомпоста нейтрализуют раствором концентрированной азотной кислоты 3 до значениясреды 7,0-8,0. В нейтрализованную объединенную вытяжку из вермикомпоста добавляют бактериальную суспензию,перемешивают,отстаивают и разливают полученный целевой продукт в тару. Пример 3. То же, что и в примере 1, но только вместо 0,1 М раствора пирофосфата натрия в 0,1 н. раствореиспользуют 0,1 М раствор пирофосфата калия в 0,1 н. растворе КОН. Пример 4. То же, что и в примере 1, но только вместо 0,1 М раствора пирофосфата натрия в 0,1 н. раствореиспользуют 0,1 М раствор пирофосфата натрия в 0,1 н. растворе КОН. Предлагаемый способ позволяет извлечь практически все компоненты вермикомпоста в водорастворимом и физиологически активном состоянии гуминовые кислоты, фульвокислоты,витамины, аминокислоты, регуляторы роста и развития растений, бактерицидные и фунгицидные вещества, микро- и макроэлементы в биодоступном для растений состоянии. Предлагаемый способ получения жидкого препарата биоорганического удобрения из вермикомпоста направлен на повышение качества целевого продукта за счет улучшения условий экстрагирования гуминовых веществ с помощью щелочного и кислотного фракционирования, что приводит к повышению содержания в конечном продукте водорастворимых, кислоторастворимых и щелочерастворимых компонентов вермикомпоста, а также питательных элементов фосфора, калия или натрия. Это, в конечном счете, повышает агрохимическую ценность такого препарата. Жидкий препарат биоорганического удобрения,получаемый по предлагаемому нами способу из вермикомпоста,представляет собой темнокоричневую жидкость без запаха. Содержание гуминовых веществ в конечном продукте может составлять по желанию производителя от 5 до 15 г/л Таблица 1. Содержание суммарной биомассы почвенных аэробных микроорганизмов может варьировать от 10 до 30 мкг/мл препарата. Предлагаемый способ получения жидкого препарата биоорганического удобрения из вермикомпоста, является простым в отношении аппаратурного оформления и может быть реализован в промышленных условиях. При этом предлагаемый способ обеспечивает получение жидкого препарата более высокого качества и с более высоким содержанием, как биомассы полезных почвенных аэробных микроорганизмов,так и физиологически активных веществ, а также с Таблица 1 Сравнение по некоторым физико-химическим параметрам гуминовой вытяжки на основе вермикомпостов, получаемых тремя способами Параметры Содержание сухого вещества не менее, вСодержание общего азота не менее,в мг/100 г сухого вещества Содержание общего фосфора не менее в пересчете на 25, в мг/100 г сухого вещества Содержание общего калия не менее в пересчете на К 2, в мг/100 г сухого вещества Содержание суммы гуминовых веществ, в г/л Способ по патенту 63760 0,5 750 Способ по патенту 2253641 0,7 1500(общего фосфора, общего калия и натрия), что, в конечном счете, обуславливает его более высокую агрохимическую эффективность. Применение данного препарата в сельскохозяйственной практике экологически безопасно как для человека, так и животных и почвенной микрофлоры. Он обладает следующими свойствами- повышается всхожесть семян и энергию прорастания- способствует быстрому укоренению черенков- стимулируется рост и развитие растений повышается урожайность сельскохозяйственных культур- повышается устойчивость растений к неблагоприятным воздействиям окружающей среды при листовой обработке опрыскиванием- улучшается структура почв при поливе- снижается содержание нитратов в плодах и овощах увеличивается содержание в плодах и овощах белков, сахаров, витаминов- повышается качество урожая и продлеваются сроки его хранения- усиливается устойчивость растений к бактериальным и грибковым заболеваниям. ФОРМУЛА ИЗОБРЕТЕНИЯ 1. Способ получения жидкого биоорганического удобрения из гумусосодержащих субстратов, в частности из вермикомпоста, путем щелочной экстракции, отличающийся тем, что после получения из вермикомпоста водной бактериальной суспензии, получают из осадка вермикомпоста кислотную вытяжку с помощью азотной кислоты 3 при рН среды 4,0, затем из осадка вермикомпоста получают щелочную вытяжку с помощью 0,1 М раствора пирофосфата натрия в 0,1 н. растворе , объединяют кислотный и щелочной экстракты из вермикомпоста,нейтрализуют раствором концентрированной азотной кислоты 3 до значения рН среды 7,0-8,0, а в нейтрализованную объединенную вытяжку из вермикомпоста добавляют водную бактериальную суспензию, перемешивают, отстаивают и получают целевой продукт. 2. Способ по п.1, отличающийся тем, что из вермикомпоста получают водную бактериальную суспензию, затем из осадка вермикомпоста получают щелочную вытяжку с помощью 0,1 М раствора пирофосфата натрия в 0,1 н. растворе, затем получают из осадка вермикомпоста кислотную вытяжку с помощью азотной кислоты 3 при рН среды 4,0, объединяют щелочной и кислотный экстракты из вермикомпоста,нейтрализуют раствором концентрированной азотной кислоты 3 до значения рН среды 7,08,0, а в нейтрализованную объединенную вытяжку из вермикомпоста добавляют водную бактериальную суспензию,перемешивают,отстаивают и получают целевой продукт. 3. Способ по п.1 или п.2, отличающийся тем,что вместо 0,1 М раствора пирофосфата натрия в 0,1 н. растворепри получении щелочной вытяжки из вермикомпоста используют 0,1 М раствор пирофосфата калия в 0,1 н. растворе КОН. 4. Способ по п.1 или п.2, отличающийся тем,что вместо 0,1 М раствора пирофосфата натрия в 0,1 н. растворепри получении щелочной вытяжки из вермикомпоста используют 0,1 М раствор пирофосфата натрия в 0,1 н. растворе КОН.