Способ производства экологически безопасного биопродукта (компостная паста) для комплексного улучшения свойств почвы

Способ производства экологически безопасного биопродукта (компостная паста) для комплексного улучшения свойств почвы

Реферат

Изобретение относится к области биотехнологии в сельском хозяйстве, а именно к производству биоудобрений с помощью красных калифорнийских червей, полученных в результате селекции навозного червя рода Eisenia foetida. Биопродукт (компостная паста) используется для повышения продуктивности всех видов растительных культур, получения экологически чистого урожая на полях сельскохозяйственных предприятий или на дачном огороде. Биопродукт (компостная паста) также может быть использован при выращивании цветов, озеленении, подкормке древесных и кустарниковых культур.

В результате использования биопродукта (компостной пасты) происходит повышение общего плодородия всех типов почв от черноземных до глинистых, идет увеличение продуктивности и сокращение вегетационного периода растений.

Биопродукт (компостная паста) является универсальным удобрением, которое содержит все необходимые микроэлементы для питания растений. Внесение биопродукта (внесение пасты под корень) при посадке многолетних растений обеспечивало долговременный запас питания растений, который сохраняется в течение 2-х сезонов и более в верхнем, корнеобитаемом слое почвы из которого корни могли извлекать питательные элементы по мере необходимости в соответствии с потребностями растений на разных фазах развития. Биопродукт (компостная паста) представляет собой концентрат почвенной микрофлоры, играющий роль «закваски» для почвы, оживляющей ее и увеличивающей ее биологическую активность. Техническим результатом изобретения является снижение затрат на получение органического удобрения - биопродукта (компостной пасты), повышение его удобрительной ценности, получение биомассы червей и использование метода вермикомпостирования как экологически безопасного способа утилизации отходов сельскохозяйственного производства.

Таким образом, в современных условиях ведения интенсивной сельскохозяйственной деятельности важным является снижение общей нагрузки на почву в результате использования экологически безопасных видов органических удобрений долгого срока действия (до 2-х сезонов и более). Нехватка на рынке данного вида продукции характеризует широкое использование минеральных удобрений, в результате чего происходит неизбежное истощение почвы. Внесение экологически безопасного биопродукта (компостной пасты) позволит коренным образом снизить химическую и техногенную нагрузку на почву, а также будет способствовать постепенному переходу в сельском хозяйстве к технологии безотходного производства.

Известен способ получения биоорганического удобрения (патент RU 2376270) путем биоконверсии навоза, содержащего солому, в течение 3 месяцев при температуре до 50°С в аэробных условиях под действием микрофлоры. Недостатком этого способа является длительность процесса получения удобрения (3 месяца) и проведение биоконверсии с использованием только одного штамма бактерий Bac.subtilis [1].

Из уровня техники известно биоорганическое удобрение (патент RU 2248955), включающее птичий помет, подвергнутый микробной ферментации (при участии метановых бактерий). Однако оно дополнительно содержит значительное количество микроэлементов, в том числе медь, кобальт и цинк, содержание которых в биоорганических удобрениях строго ограничено. Недостатком способа его получения является высокая энергоемкость процесса, обусловленная необходимостью сушки и гранулирования удобрения [2].

Из уровня техники известно биоорганическое удобрение (патент RU 2141932), включающее помет птицы или животного, подвергнутый микробиологической ферментации, а также активный непатогенный микробный штамм, способный вызвать биодеградацию сырой нефти и нефтепродуктов. Поэтому оно рекомендуется для рекультивации почвы, загрязненной сырой нефтью и нефтепродуктами. Поскольку технологический процесс его получения сложен и себестоимость удобрения достаточно высока, применение вышеупомянутого удобрения для нормальных почв не рентабельно [3].

Из уровня техники известно биоорганическое удобрение (патент RU 2286323), при котором компостирование осуществляется в течение 2-3 месяцев при температуре 16-32°С в естественных условиях. После завершения вермикомпостирования, удаления червей из биогумуса и частичного высушивания до влажности 50-60% к вермикомпосту добавляют штамм Bacillus megaterinm вар. Phosphaticum 319 в количестве 10⁹-10¹¹. Недостатком этого способа является высокая трудоемкость процесса, который включает несколько стадий производства (предварительная нейтрализация навоза до значений рН 7-8, частичное высушивание навоза, упаковка в пакеты и автоклавирование) [4].

Наиболее близким способом к предлагаемому является способ получения биогумуса (патент RU 2408563 - ближайший аналог - прототип), включающий способ получения биогумуса на основе субстратов органических отходов сельского хозяйства, которые вермикомпостируют при помощи промышленной линии дождевых червей "Красный калифорнийский гибрид" и вводят культуру микофильного целлюлозолитического гриба Trichoderma viride. В качестве субстрата применяют смесь торфа и подстилочного соломистого навоза крупного рогатого скота в соотношении 1:4 по массе и влажностью 75-80%, а культуру микофильного целлюлозолитического гриба Trichoderma viride вносят на разваренном зерне пшеницы в количестве 2% от веса субстрата за 2 недели до запуска червей в количестве 40 половозрелых особей (30-35 г) на 1 кг субстрата. Вермикомпостирование осуществляют в условиях стеллажной культуры в течение 3-4 недель при температуре 20-25°С [5].

Наиболее близкий аналог к заявляемому изобретению (прототип) - биоорганическое удобрение и способ его получения характеризуются следующими недостатками:

- небольшая скорость микробной ферментации;

- общее усложнение процесса технологии производства биоорганического удобрения;

- использование более высоких температур для процесса вермикомпостирования, влекущих за собой дополнительные экономические затраты;

- необходимость использования микофильного целлюлозолитического гриба Trichoderma viride;

- использование стеллажной культуры.

Целью настоящего изобретения является: создание способа производства высокоэффективного экологически безопасного биопродукта (компостной пасты), используемого в органическом земледелии, для сокращения вегетационного сезона растений, дающего возможность получить большее количество экологически чистой продукции за сезон, для улучшения физико-химических свойств истощенной почвы и восстановления ее до естественного состояния с помощью высокой концентрации ферментов и микроорганизмов, при одновременном снижении экономических затрат в результате отказа от применения минеральных удобрений и затрат на утилизацию хозяйствами органических отходов сельхозпроизводства и как результат реализации технологии безотходного производства в сельском хозяйстве.

Способ производства биопродукта (компостной пасты) превосходит ближайший аналог - прототип - способ получения биогумуса (патент RU 2408563) по следующим показателям:

- сроки выхода готовой продукции 14-15 суток (у прототипа 3-4 недели);

- приготовление субстрата с чередованием поливов водой и жидкостью, полученной в результате полива имеющихся маточных ящиков с червями, содержащей необходимую для начальной стадии переработки микрофлору;

- вымачивание практически готового субстрата (до полного насыщения) в жидкости, полученной из ящиков-маточников с червями в специальных емкостях непосредственно перед загрузкой его червям (у прототипа - вносят культуру микофильного целлюлозолитического гриба Trichoderma viride);

- добавление песочной массы (100 г) в бурт (размер 3:1,5:1,5 м) на поверхность свежего субстрата с периодичностью 1 раз в месяц;

- более низкая температура производственного процесса 18-19°С (у прототипа 20-25°С);

- более простой, в технологическом отношении производственный процесс - закладки субстрата в бурты (у прототипа стеллажная культура).

Что иллюстрируется следующими примерами:

Пример 1. В опытах по заявленному способу с томатами при использовании биопродукта (компостной пасты) было отмечено, что на участках с внесением биологического удобрения кусты помидор по высоте превосходили контрольные (без использования биопродукта) в 1,5-1,7 раза, немаловажным показателем являлось образование завязей, число которых на кустах помидор, выращенных с использованием биопродукта было больше на 35-40%, чем на контрольных растениях.

Пример 2. В опытах с зерновыми культурами (овес, пшеница, ячмень) на искусственно созданных участках (размер 10 м²) из чистого песка при поливе с использованием 1000 мл. биопродукта - компостной пасты - разведенной в 30 литрах воды и проведении полива участков, приготовленной жидкостью с чередованием с поливами простой водой - всхожесть зерновых составила 94-96%.

Пример 3. В опытах на огурцах биопродукт (компостная паста) разводили в воде в соотношении 1:30 и проводили полив 1 раз в две недели, остальное время поливали водой из крана - в результате было зарегистрировано увеличение числа завязей (на 20-30%) и сокращение вегетационного периода растений (на 6 суток), при поливе которых использовали биопродукт (компостная паста) по сравнению с растениями огурца на контрольных участках (без использования полива с раствором компостной пасты).

Технологический процесс производства экологически безопасного биопродукта (компостной пасты)

1. Подготовка и доведение до необходимой концентрации субстрата для работы красных калифорнийских червей. Для работы по приготовлению биопродукта (компостной пасты) были использованы красные калифорнийские черви, полученные в результате селекции навозного червя рода Eisenia foetida. Основу рациона червей составляет навоз крупного рогатого скота, отлежавшийся в специальной таре в течение недели, за которые происходит снижение токсичности среды данного субстрата, затем проводят полив и закрывают тканью, либо пленкой. По прошествии времени, температура приготовленного субстрата повышается, снижение которой и поддержание на определенном уровне (не более 40°С и снижение до 22-24°С) достигается повторными поливами. Для ускорения процесса подготовки субстрата проводится полив жидкостью стекающей с ящиков-маточников с червями. При поливе за счет содержащихся в жидкости микроорганизмов процесс подготовки субстрата существенно сокращается. Полив обыкновенной водой и жидкостью из ящиков-маточников чередуется. Жидкость для полива, полученная из ящиков-маточников, разбавляется водой (без хлора) в соотношении 1:3. Измерения температуры делали почвенным термометром. Для более быстрого приготовления субстрат перемешивается. Температура в технологическом помещении составляет 17-19°С.

2. Переработка субстрата красными калифорнийскими червями. При производстве используются специальные бурты (размер 3:1,5:1,5 м), в которые насыпается готовый субстрат. Свежий субстрат перед засыпкой в бурты переносится в специальную емкость и заливается жидкостью, собранной при поливе маточных ящиков с червями, разбавленную водой (соотношение 1:1), выдерживается некоторое время для полного пропитывания, этот процесс существенно повышает концентрацию микрофлоры в приготавливаемом субстрате, тем самым катализируя его приготовление и последующий процесс переработки. Далее субстрат помещается в специальный продольный, огороженный с двух боковых (длинных) сторон бурт (размер 3:1,5:1,5 м), в котором сначала рассыпается субстрат из ящиков-маточников слоем 3 см, содержащий червей, а сверху насыпается подготовленный субстрат слоем 5-8 см. Черви постепенно переходят в верхний слой со свежим субстратом. Влажность субстрата поддерживается на уровне 80%. В результате создается необходимая среда для питания и всех процессов жизнедеятельности червей. Показатели кислотности среды субстрата близки к нейтральной. На поверхность свежего субстрата разбрасывается небольшое количество мелкозернистого песка (100 г), необходимое для физиологических процессов червей. Данная процедура повторяется 1 раз в месяц. Повторное добавление субстрата в бурт с червями производится только с одной его стороны, постепенно доводя до верха, после чего свежий субстрат добавляется в направлении противоположной стороны бурта. Свежий субстрат добавляют один раз в 7-8 суток. Водородный показатель (рН) готового вермикомпоста составляет 6,9-7,0.

3. Удаление красных калифорнийских червей из готового вермикомпоста. В результате постепенного добавления свежего субстрата от одной к другой стороне бурта происходит постепенная миграция червей в новый субстрат и соответственно освобождение от них переработанного.

4. Подготовка товарной массы биопродукта (компостной пасты) и его упаковка. Из буртов со стороны готового компоста извлекают содержимое. Через специально подготовленные сетчатые металлические фильтры (диаметр отверстий 3 мм) просеивают полученный компост для отделения сорных фракций. Затем измеряют объем полученного вермикомпоста и добавляют к нему необходимое количество жидкости, полученной при поливе буртов, перемешивают до получения однородной массы и помещают в специально подготовленную тару.

Источники информации

1. Патент РФ №2376270 Способ приготовления биологически активного биологического удобрения Степанов А.И., Неустроев М.П., Прибылых Е.И., Иванов Э.Г., Тарабукина Н.П., Парникова С.И., опубликовано 20.12.2009.

2. Патент РФ 2248955 Биоорганическое удобрение Фомичева Е.В., Фомичев В.Н., Меньков Е.Е., опубликовано 27.03.2005.

3. Патент RU 2141932 Биоорганическое удобрение Винаров А.Ю.; Семенцов А.Ю.; Ипатова Т.В.; Соловьев В.И.; Сидоренко Т.Е., опубликовано 27.11.1999.

4. Патент RU 2286323 Способ получения бактериального удобрения Кощаев А.Г., Ярошенко В.А., Шевченко Л.П., Кощаева О.В., опубликовано 27.10.2006.

5. Патент RU 2408563 Способ получения биогумуса Терещенко Н.Н., Бубина А.Б., ЮнусоваТ. В., опубликовано 10.01.2011.

Способ получения экологически безопасного биопродукта - компостной пасты, заключающийся в том что, субстрат на основе органических отходов сельского хозяйства вермикомпостируют при помощи дождевых червей, отличающийся тем, что в качестве субстрата используют предварительно подготовленный навоз крупного рогатого скота, который поливают и выдерживают в помещении при температуре 17-19°С, при этом полив осуществляют водой, чередуя с составом, полученным смешением воды из маточных ящиков с красными калифорнийскими червями и воды в соотношении 1:3, подготовленный субстрат пропитывают тем же составом, помещают в бурт размером 3:1,5:1,5 м, в который предварительно рассыпают субстрат из маточных ящиков, содержащий червей, добавляют 100 г мелкозернистого песка, повторяя данную процедуру один раз в месяц, добавляют новые порции субстрата в бурты с червями и удаляют готовый вермикомпост один раз в неделю, полученный компост просеивают, добавляют к нему необходимое количество жидкости, полученной при поливе буртов, и перемешивают до получения однородной массы.