Способ получения комплексного органо-минерального удобрения на основе жидкого вермикомпоста (биогумуса)

Способ получения комплексного органо-минерального удобрения на основе жидкого вермикомпоста (биогумуса)

Реферат

Изобретение относится к области сельского хозяйства и может быть использовано при получении жидких биологически активных препаратов из гумусосодержащих субстратов, а именно из компостов и вермикомпостов, которые являются органо-минеральными подкормками и стимуляторами роста и развития растений.

Вермикомпост (биогумус) является возобновляемым органо-минеральным экологически безопасным удобрением, получаемым из органосодержащих отходов с помощью дождевых (компостных) червей. Он содержит 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. Поэтому, используя различные технологические приемы, из такого сложного по составу органического сырья с помощью дробного фракционирования возможно получать не только гуминовые препараты, но и более сложные по составу комплексные биопрепараты, содержащие в себе кроме гуминовых веществ ряд биологически активных веществ, продукты метаболизма почвенных микроорганизмов и живые почвенные микроорганизмы. Такие биопрепараты в отличие от таковых на основе молодого бурого угля или низинного (переходного) торфа обладают более широким спектром действия как на почву, так и на растения [1].

Вермикомпост давно используется в сельском хозяйстве в качестве высокогумусированного экологически безопасного органо-минерального удобрения в виде твердой фракции. Для получения жидкого биопрепарата с целью эффективного использования для корневой подкормки (полив) и внекорневой обработки (опрыскивание листовой поверхности) вегетирующих растений необходимо максимально извлечь все полезные физиологически активные вещества, находящиеся в нем, в водорастворимую фазу. Это позволяет получить препарат жидкого вермикомпоста, содержащий растворимые вещества (питательные микро- и макроэлементы и некоторые физиологически активные вещества: метаболиты почвенных микроорганизмов и дождевых червей), а также сообщество полезных почвенных микроорганизмов, которое при внесении в почву размножается и способствует обогащению почвы необходимыми для роста и развития растений веществами и улучшает физико-химическую структуру почвы и ее плодородие. Использование такого жидкого биопрепарата при опрыскивании вегетирующих растений способствует быстрому проникновению в растение через устьица питательных и физиологически активных веществ, а также позволяет устранять фитопатогены, находящиеся на поверхности листьев растений. Данный препарат является эффективным средством повышения продуктивности растений и их иммунитета [2].

Известен способ получения жидкого препарата из вермикомпоста путем замачивания его в воде и последующего отделения жидкой фракции. Этот способ позволяет получить препарат жидкого биогумуса, содержащий водорастворимые вещества (питательные микро- и макроэлементы и некоторые физиологически активные вещества), а также сообщество полезных почвенных микроорганизмов, которое при внесении в почву размножается и способствует обогащению почвы необходимыми для роста и развития растений веществами [3].

Недостатком данного способа получения препарата жидкого вермикомпоста является то, что в готовом продукте физиологически активные вещества находятся в очень низких концентрациях и вследствие этого эксплуатационные характеристики этого жидкого удобрения при крупномасштабном применении, транспортировке и хранении являются неудовлетворительными.

Известен способ получения комплексного удобрения, включающий разбавление вермикомпоста водой, микробиологическую ферментацию полученной водной суспензии при перемешивании и последующем отделение жидкой фракции методом фильтрации при 25-30°C и при непрерывном обогащении водной суспензии кислородом в течение 150-170 часов. На конечной стадии получения целевого продукта отфильтрованную жидкую фракцию обезвоживают при пониженном давлении и температуре 30-35°C. Конечный продукт обладает улучшенными эксплуатационными характеристиками и содержит в себе более высокие концентрации регуляторов роста растений: ауксинов, цитокининов и гибберелинов - физиологически активных метаболитов, продуцируемых аэробными почвенными микроорганизмами [4].

Недостатком данного способа получения комплексного удобрения является то, что при нем из твердой фракции вермикомпоста в водорастворимую фазу переходит незначительное количество соединений (не более 3-5%), а большая часть гуминовых веществ, содержащихся в самом вермикомпосте, остается в нерастворимом водой осадке и удаляется при отстаивании и фильтрации водной суспензии. Кроме того, водную суспензию подвергают обезвоживанию в вакууме до получения сухого порошка, что удорожает производство такого препарата.

Наиболее близким к заявляемому способу является способ растворения вермикомпоста водой, экстрагирование и ферментация. Размер частиц биогумуса составляет 0,1-10 мм, а его растворение водой осуществляется в соотношении 1:10. Экстрагирование проводят отмыванием микрофлоры в течение 1-2 часов при температуре 23-26°C и растворением питательных элементов вермикомпоста турбулентными токами воды с последующей естественной биологической ферментацией раствора в течение 3-5 суток [5].

Недостатком данного способа получения жидкого вермикомпоста является продолжительность процесса (до 3-5 суток), а большая часть исходного сырья (до 95%) не переходит в жидкую фазу и остается в твердой фазе и удаляется с осадком вермикомпоста.

Предлагаемый метод является одним из перспективных методов получения жидких препаратов в виде экстрактов биологически ценных веществ и тонкодисперсных дисперсий, основанный на многофакторном воздействии, реализуемом в роторном импульсном аппарате (РИА). Многофакторное воздействие состоит из трех основных видов воздействий: механического, акустического и теплового. Дискретное, сконцентрированное и локализованное многофакторное воздействие существенно интенсифицирует процесс массопереноса полезных веществ из твердых частиц вермикомпоста в жидкость за счет большой удельной диссипации энергии в малом объеме за малый интервал времени. В результате интенсивного диспергирования и гомогенизации вермикомпоста в РИА образуется однородная и гомогенная смесь с мелкодисперсными частицами. При этом в водную фазу переходит до 90% твердой фазы вермикомпоста [6].

Сопоставительный анализ с прототипом показывает, что заявленный способ получения жидкого вермикомпоста (биогумуса) отличается новой совокупностью признаков, состоящих в том, что:

- в результате интенсивного диспергирования и гомогенизации твердой фракции вермикомпоста (биогумуса) с использованием аппарата с лопастной мешалкой на базе РИА в присутствии воды (70%) до 90% твердой фазы вермикомпоста (биогумуса) переходит в мелкодисперсное растворимое состояние, при этом концентрация гуминовых веществ в готовом продукте составляет 5-15 г/л, что существенно выше по сравнению с существующими подобными препаратами [7].

Вышеуказанные обстоятельства свидетельствуют о соответствии заявленного технического решения критерию "Новизна".

Сравнение заявленного способа с известными способами показывает, что оно для специалиста не следует явным образом из уровня техники. Это свидетельствует о соответствии заявленного технического решения критерию "Изобретательский уровень".

Предлагаемый способ получения жидкого вермикомпоста (биогумуса) из вермикомпостов направлен на повышение качества целевого продукта за счет улучшения условий экстрагирования гуминовых веществ в виде водорастворимых с помощью многофакторного воздействия: механического, акустического и теплового, при использовании аппарата с лопастной мешалкой на базе РИА.

Предлагаемый способ получения жидкого вермикомпоста (биогумуса) является простым в отношении аппаратурного оформления и может быть реализован в промышленных условиях. При этом предлагаемый способ обеспечивает получение жидкого биопрепарата более высокого качества и с более высокой физиологической активностью гуминовых веществ в виде их водорастворимых соединений, что в конечном счете обуславливает его более высокую агрохимическую эффективность.

На рис. 1 иллюстрируются графические зависимости расслоения суспензии вермикомпоста в воде при экстракции в аппарате с лопастной мешалкой и на установке на базе РИА: 1 - обработка в емкостном аппарате; 2 - обработка в установке на базе РИА.

Применение данного типа биопрепарата в сельскохозяйственной практике экологически безопасно как для человека, так и животных и почвенной микрофлоры. Он обладает следующими свойствами:

- повышает всхожесть семян и энергию прорастания;

- стимулирует корнеобразование;

- способствует быстрому укоренению черенков;

- стимулирует рост и развитие растений;

- повышает урожайность сельскохозяйственных культур;

- повышает устойчивость растений к неблагоприятным воздействиям окружающей среды при листовой обработке опрыскиванием;

- улучшает структуру почв при поливе;

- снижает количество нитратов в растениях;

- увеличивает содержание в плодах и овощах белков, сахаров, витаминов;

- устраняет хлороз;

- стимулирует цветение и плодоношение;

- усиливает устойчивость растений к бактериальным и грибковым заболеваниям;

- повышает качество урожая и продлевает сроки его хранения.

Источники информации

1. Титов И.Н., Усоев В.М. Гуминовые препараты на основе продуктов аэробной биоконверсии органических отходов для органического земледелия. Мат. Всеросс. научно-практической конференции «Инновационные подходы к естественно-научным исследованиям и образованию». Казань, 12-13 марта 2009 г. Казань: Лаб. оперативной печати ТГГП Университета, 2009. С. 282-286.

2. Arancon N. and С.A. Edwards. The Use of Vermicomposts as Soil Amendments for Production of Field Crops. In: Vermiculture Technology: Earthworms, Organic Wastes, and Environmental Management, ed. C.A.Edwards, N.Q.Arancon and R.Sherman, CRS Press, Taylor and Francis Group. 2011, pp 129-152.

3. Salter С.E. and C. A. Edwards. The Production of Vermicompost Aqueous Solutions or Teas. In: Vermiculture Technology: Earthworms, Organic Wastes, and Environmental Management, ed. C.A. Edwards, N.Q. Arancon and R.Sherman, CRS Press, Taylor and Francis Group. 2011, pp 153-164.

4. Каржеманов B.H. Способ получения комплексного удобрения. Патент РФ №2107054 от 27.06.1997.

5. Шония A.M., Коробкин А.А., Попов В.Ф. Способ получения жидких биологически активных веществ из биогумуса. Патент РФ №2231513 от 20.03.2004 г.

6. Ириков О.В., Промтов М.А. Установка для получения водной дисперсии биогумуса. Патент на полезную модель №: 105905 от 27.06.2011 г.

Электронные ресурсы

7. http://www.armagro.corri/rus/index.php?k=2

Способ получения препарата жидкого вермикомпоста (биогумуса) из гумусосодержащих веществ путем импульсного многофакторного воздействия на твердую фракцию вермикомпоста (биогумуса) в установке на базе роторного импульсного аппарата, отличающийся тем, что вермикомпост (биогумус) предварительно смешивается с водой в соотношении 70% воды и 30% вермикомпоста без добавления каких-либо реагентов, в том числе щелочей, и прогоняется через роторный импульсный аппарат, в результате интенсивного диспергирования и гомогенизации вермикомпоста в воде при такой обработке образуется однородная смесь с мелкодисперсными частицами вермикомпоста в воде, обогащенная питательными элементами NPK, гумусовыми веществами и полезной почвенной микрофлорой в виде стабильной суспензии.