Способ получения компоста

(51) 05 11/08 (2006.01) КОМИТЕТ ПО ПРАВАМ ИНТЕЛЛЕКТУАЛЬНОЙ СОБСТВЕННОСТИ МИНИСТЕРСТВА ЮСТИЦИИ РЕСПУБЛИКИ КАЗАХСТАН ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ К ИННОВАЦИОННОМУ ПАТЕНТУ суспензии клеток при титре культуры 103 клеток на 1 г растительных отходов (соломы или шелухи риса), что соответствует 2 мас. закваски от массы компостируемой смеси. В состав закваски для компостирования помимо штаммов микроорганизмов входят стимуляторы роста гумат натрия и МЭРС - отечественного производства, птичий помет, минеральные удобрения, включающие азот,фосфор и калий, и их дозировка в сумме составляют 60,5 г на 1 кг рабочего раствора заквасок изВКПМ В-4465 иВКПМ В-4441, причем ингредиенты включаются в закваску в одинаковых дозах. Компостирование проводится 20 суток при влажности 50-60 в термостате с температурой 2530 С, затем 10 суток рисовую шелуху и солому компостируют при комнатной температуре, после чего ее используют в качестве органического удобрения в дозе 2 т/га.(72) Джамантиков Хасый Джамантиков Ержан Хасыевич Смирнова Ирина Эльевна Абжалелов Ахан Бегманович Джамантикова Майра Хасыевна(73) Товарищество с ограниченной ответственностью Казахский научно-исследовательский институт рисоводства(56) Заявка на изобретение 2001111635, кл. 05 11/08, 2003(57) Изобретение относится к сельскому хозяйству,а именно к технологии производства комплексных органоминеральных удобрений из отходов растениеводства, преимущественно рисоводства. Для утилизации рисовой соломы и шелухи риса используется анаэробное компостирование штаммамиВКПМ В-4465 иВКПМ В-4441, в виде водной 21700 Изобретение относится к сельскому хозяйству, а именно к технологии производства комплексных органоминеральных удобрений из отходов растениеводства, преимущественно рисоводства. Известен способ получения биокомпоста, с укладкой в состав субстрата компостирования соломы и навоза, отличающийся тем, что соломистые отходы производства,предварительно обработанные раствором лигногумата калия, перемешивают с навозом и укладывают в штабель при следующем соотношении компонентов, мас. солома 63,2 навоз 31,5 чернозем 5,2 лигногумат калия 0,01 , патент 2005107380, МПК-7 053/00. Способ получения биокомпоста / Ставропольский государственный аграрный университет - Заявка 2005107380/12 Заявлено 2005.03.16 Опубл. 2006.08.27. Основными недостатками данного способа являются-трудоемкость способа, так как его осуществление связано с проведением операций по обработке соломы,перемешиванию ее с навозом и укладкой в штабеля-неизбежные потери питательных элементов, так как компостирование производится на открытом воздухе-трудность сбора необходимого количества навоза для переработки всего количества образовавшейся соломы при отгонном способе животноводства-применение дефицитных и не всегда доступных компонентов, например лигногумата калия-длительность процесса компостирования, так как оно осуществляется без стимулирования процесса специализированными микроорганизмами. Наиболее близким по технической сущности к предлагаемому изобретению является способ получения компоста, предусматривающий проведение твердофазной ферментации отходов в анаэробной среде с использованием стимулятора компостирования на основе микроорганизмов, причем используют консорциум штаммов бактерийП-1,П-2,П-3 и штамма грибаП-4 в виде водной суспензии клеток или в виде сухого порошка, в концентрации 0,05-0,1 по биомассе от массы компостируемой смеси, причем смесь компостируют при температуре от 20 до 70 С и влажности - 50-60 в течение 5-7 суток , патент 2001111635, МПК-7 05 11/08. Способ получения компоста / Государственный научно-исследовательский институт биосинтеза белковых веществ Заявка 2001111635/13 Заявлено 2001.05.03 Опубл. 2003.02.27. Основными недостатками данного способа компостирования отходов являются- невысокая эффективность способа при компостировании отходов растениеводства с высоким содержанием кремния в клеточных оболочках,например соломы и шелухи риса- необходимость использования консорциумов штаммов бактерий, что снижает надежность способа,так как содержание различных штаммов бактерий в консорциуме может изменяться в довольно широких диапазонах 2 трудоемкость способа,так как он предусматривает смешивание отходов растениеводства с отходами животноводства и птицеводства, и не применим в хозяйствах, специализирующихся только на растениеводстве. Задача, на решение которой направлено заявленное изобретение - повышение эффективности утилизации отходов растениеводства (например, рисовой шелухи и соломы) путем использования для стимулирования компостирования эффективных штаммов микроорганизмовВКПМ В-4465(штамм 1) иВКПМ В-4441 (штамм 2),с целью использования полученного компоста для улучшения условий формирования качественного урожая сельскохозяйственных культур, повышения плодородия почвы и охраны окружающей среды. Техническими результатами изобретения являются- получение дешевого органического удобрения,сопоставимого по питательной ценности с птичьим пометом- доступность, дешевизна и экологичность способа,так как рисовая шелуха образуется при очистке риса, и ежегодный возобновляемый объем составляет более 6,0 тыс. тонн. Шелуха, рассыпаясь вблизи рисоочистительных заводов, существенно загрязняет окружающую среду. Ежегодно производится около 300 тыс. тонн рисовой соломы и ее в основном сжигают, загрязняя окружающую среду- повышение питательной ценности компоста для сельскохозяйственных растений, прежде всего риса,так как в составе шелухи содержание ценного компонента - кремния достигает 15, органических веществ - 80, микроэлементов ( ) - 5,0, что позволяет заменить компостом кремниевые удобрения, применяемые на посевах риса и других культур- повышение при применении компостов из соломы и шелухи риса биологической активности почв, увеличение содержания валового гумуса и необходимых минеральных элементов питания,уменьшение содержания вредных солей в почве рисовых полей, увеличение урожайности и качества зерна риса. Указанные технические результаты достигаются тем, что для утилизации рисовой соломы и шелухи риса используется анаэробное компостирование штаммамиВКПМ В-4465 иВКПМ В-4441 (Саубенова М.Г.,Смирнова И.Э. ШтаммВКПМ В-4441 для твердофазной ферментации и протеинизации целлюлозосодержащих субстратов. Институт микробиологии и вирусологии), в виде водной суспензии клеток при титре культуры 103 клеток на 1 г соломы или шелухи риса, что соответствует 2 мас. закваски от массы компостируемой смеси. В состав закваски, помимо штаммов микроорганизмов, входят стимуляторы роста гумат натрия и Мэрс - отечественного производства, птичий помет, минеральные удобрения,включающие азот, фосфор и калий, и их дозировка в сумме составляет 60,5 г на 1 кг рабочего раствора заквасок изВКПМ В-4465 и 21700 ВКПМ В-4441, причем ингредиенты включаются в закваску в равных количествах. Компостирование проводится 20 суток при влажности 50-60 в термостате с температурой 2530 С, затем 10 суток рисовую шелуху и солому компостируют при комнатной температуре, после чего ее используют в качестве органического удобрения. Сведения,подтверждающие возможность реализации заявленного изобретения, заключаются в следующем в 2006-2007 гг. было проведено компостирование рисовой шелухи и соломы указанными штаммами и сравнительное изучение влияния различных компостов на формирование урожая и качества зерна риса, на плодородие почвы и содержание токсичных элементов. Компостирование рисовой шелухи и соломы осуществлялось в анаэробных условиях с использованием штаммовВКПМ В-4465 иВКПМ В-4441. Экспериментальные опыты по получению компостов проводились в стеклянных банках с герметично закрывающейся крышкой, объемом 0,5 литров. В банки укладывалась рисовая шелуха и рисовая солома, измельченная до 0,7-1 см, добавлялись штаммыВКПМ В 4465 иВКПМ В-4441 в четырех дозах при титре культуры 106, 105,104 и 103 клеток/1 г соломы или шелухи, что составляет в относительных величинах 7, 4, 3,2 и 2 мас. закваски от компостируемой массы. В состав рабочего раствора заквасок были включены ингредиенты азотные,фосфорные, калийные удобрения, Мэрс, гумат натрия,птичий помет в равных количествах в суммарной дозе 60,5 г/кг раствора закваски. Наиболее эффективным для компостирования рисовой соломы и шелухи оказался титр культуры 103 клеток/г соломы или шелухи для двух штаммовВКПМ В-4465 иВКПМ В-4441, и соотношение закваски к массе компостируемой смеси - 2 мас Банки с отходами рисоводства и закваской компостировали 20 суток в термостате с температурой 25-30 С. Затем 10 дней рисовую шелуху и солому компостировали при комнатной температуре, после чего компост использовали для экспериментальной проверки в условиях вегетационных опытов (табл. 1). В 2007 г. компосты готовились в больших сосудах,объемом 10-20 л, для применения в полевых опытах. Таблица 1 Влияние на урожайность риса сорта Маржан сочетания удобрений и компоста из соломы риса (вегетационный опыт) Варианты опыта Урожайность, г/сосуд штамм 1 штамм 2 1. Без удобрений и препаратов 23 25 2. - (фон) 41 38 3. Фонкомпост из соломы 47 47 4. Фонптичий помет (1 доза) 42 42 5. Фон птичий помет (2 доза) 47 47 6. Фон компост из соломыптичий помет (1 доза) 45 48 7. Фонкомпост из соломыптичий помет (2 доза) 41 45 НСР 05, г/сосуд 2,6 3,2 Примечания 1 - фон - 12012060 кг/га действующего вещества 2 - одинарная доза птичьего помета и компоста составляет 2 т/га. Полученные данные показывают, что нет статистически достоверной разницы между штаммами по влиянию на урожайность риса компостов из соломы, которые не уступают по действию на урожайность двойной дозе птичьего помета. Высокий урожай формируется за счет кустистости растений (1,4-1,5), озерненности метелок (106,6-117,2 шт.) и массы 1000 шт. зерен(30,4-31,2 г.), улучшение качества урожая - за счет снижения количества пустых и щуплых зерен. Аналогичные результаты получены и по компостам из шелухи риса, которые также можно приравнять по действию на урожай риса к двойной дозе птичьего помета. В то же время компосты из шелухи риса, полученные при обработке штаммом 1, выделяются по статистически достоверному влиянию на урожайность риса, влияние компоста при обработке штаммом 2 на урожайность риса более слабое, но статистически достоверное. 21700 Таблица 2 Влияние на урожайность риса сорта Маржан сочетания удобрений с компостом из шелухи риса Урожайность, г/сосуд штамм 1 штамм 2 1. Без удобрений и препаратов 23 21 2. - (фон) 40 40 3. Фонкомпост из шелухи 47 44 4. Фонптичий помет (1 доза) 44 41 5. Фон птичий помет (2 доза) 50 42 6. Фон компост из шелухиптичий помет (1 доза) 45 43 7. Фонкомпост из шелухиптичий помет (2 доза) 45 43 НСР 05, г/сосуд 1,8 1,7 Примечания 1 - фон 120120 60 2 - одинарная доза птичьего помета и компоста составляет 2 т/га. Для определения механизма влияния компостов на водно-солевой режим почвы, был поставлен лабораторный опыт. Для опыта использован компост из соломы, приготовленный на штамме 1(табл. 3). Таблица 3 Содержание водорастворимых солей в фильтрационной воде из почвы при использовании оросительной воды, мг/л (20-й день после закладки лабораторного опыта) Варианты опыта 1. Без удобрений и препаратов 2.- фон 3. Фонптичий помет 4. Фонкомпост При сравнении результатов исследования установлено, что фон минеральных удобрений увеличивает на 5 сумму ионов в фильтрате, чем в варианте без удобрений. Дальнейший анализ содержания водорастворимых солей в вытяжке почвы показывает, что минеральные удобрения способствуют выносу солей, связанных с анионами Са. Деградация кальциевых соединений влияет на изменение плодородия засоленной почвы. Птичий помет уменьшает вынос солей на 20, т.е. соли связываются органическими и минеральными соединениями, содержащимися в этом удобрении. Новый вид компоста из соломы уменьшает вынос растворимых солей до 30. Компост усиленно взаимодействует с почвой,повышает щелочность среды, закрепляет анион -4 и катионы Са и , и способствует выносу растворимых солей из почвы,токсично действующих на рост и развитие растений риса. Щелочность среды повышает в почве процессы разложения органических веществ и обмена элементами в почвенно-поглощающем комплексе. Компосты из соломы и шелухи риса оказались перспективными органическими удобрениями. Прирост гумусовых веществ в почве составляет по компостам из шелухи - 4,27 и из соломы - 5,13. Содержание гумуса при применении птичьего помета им уступает (3,85), однако оно выше, чем при применении только минеральных удобрений без органических веществ (табл. 4). Таблица 4 Влияние компостов, полученных на штамме 1 -на содержание гумуса в почве (вегетационный опыт) Варианты опыта 1. Без удобрений 2. - фон 3. Фонптичий помет 4. Фонкомпост из соломы риса 5. Фонкомпост из шелухи риса 4 В фазе восковой Увеличение спелости риса,содержания гумуса,1,182 1,03 1,195 2,14 1,215 3,85 1,230 5,13 1,220 4,27 21700 Подвижные питательные элементы в виде азота в аммиачной форме активно влияют на развитие растений по критическим фазам развития риса(кущение, трубкование). В таблице 5 представлена динамика азотного питания в аммиачных соединениях. С фазы всходов до фазы - восковая спелость превосходство в аммиачных соединениях наблюдается при применении компоста из соломы. Компост из шелухи риса действует на уровне с птичьим пометом. При применении только минеральных удобрений - содержание азота заметно ниже. Таблица 5 Влияние компостов, полученных на штамме 1 -, на динамику питательных элементов в лугово-болотной засоленной почве, мг/кг почвы (вегетационный опыт) Варианты опыта всходы 1. Без удобрений 2.- фон 3. Фонптичий помет 4. Фонкомпост из соломы 5. Фонкомпост из шелухи Таким образом, высокая урожайность риса,полученная под влиянием компостов из соломы,приготовленных на штаммах 1 и 2, в дозе 2 т/га,равна или превосходит урожайность,формирующуюся от двойной дозы птичьего помета(4 т/га). Компосты из шелухи, приготовленные на штамме 2 -,эффективности влияния на урожай риса уступают компосту,разложенному штаммом 1 -. Компосты из соломы и шелухи риса,взаимодействуя с засоленной почвой, способствуют выносу из почвы солей, связанных с анионом 4- и катионамиК. Они повышают щелочность среды и создают условия для разложения органических веществ в почве и образования гумусовых соединений. На фоне компостов кальциевые и магниевые соединения закрепляются в почве,что стимулирует гумусообразование. Аналогичные результаты были получены в полевых опытах. 30-4, мг/кг почвы трубкование цветение 30 51 54 56 54 ФОРМУЛА ИЗОБРЕТЕНИЯ Способ получения компоста, включающий твердофазную ферментацию отходов растениеводства в анаэробной среде при влажности 50-60,с использованием стимулятора компостирования на основе микроорганизмов, отличающийся тем, что используют штаммыВКПМ В 4465 иВКПМ В-4441, в виде водной суспензии клеток при титре культуры 103 клеток на 1 г растительных отходов (2 мас. от биомассы отходов), в состав закваски для компостирования включены ингредиенты азотные,фосфорные, калийные удобрения, Мэрс, гумат натрия, птичий помет в равных количествах при суммарной дозе 60,5 г/кг раствора закваски,компостирование проводят в течение 20 суток при температуре 25-30 С, затем 10 суток - при комнатной температуре, а полученный компост используют на посевах сельскохозяйственных культур в дозе 2 т/га.