Способ получения препарата гуминовых кислот для почвообразования

 

(19)SU(11)1077277(13)A1(51)  МПК ⁶    _C12N1/00(12) ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯк авторскому свидетельствуСтатус: по данным на 27.12.2012 - прекратил действиеПошлина:

(54) СПОСОБ ПОЛУЧЕНИЯ ПРЕПАРАТА ГУМИНОВЫХ КИСЛОТ ДЛЯ ПОЧВООБРАЗОВАНИЯ

Изобретение относится к сельскому хозяйству, в частности к способам получения препаратов, содержащих гуминовые кислоты, используемых для ускоренного почвообразования отвалов угольных шахт, обогатительных фабрик и разрезов при биологической рекультивации. Кроме того, предлагаемое изобретение может быть использовано при окультуривании малоплодородных почв и повышении плодородия других почв. Известен способ получения препарата, содержащего гуминовые кислоты, аминокислоты и карбоновые кислоты, щавелевую, янтарную и бензойную. Гуминовые кислоты экстрагируют из отходов бурого угля щелочным раствором, после чего полученную смесь подвергают ферментативному процессу с применением микроорганизмов, способных усваивать гуминовые кислоты, Aktinomycеs, Penicillium, Pseudomonas. Недостатком способа является дополнительное введение питательных солей и микроэлементов для повышения биологической активности препарата, что усложняет технологию и удорожает процесс получения препарата. Известен также способ получения препарата путем экстрагирования гумуса из измельченной почвы пирофосфатом натрия с последующим добавлением бихромата калия. Почва после перемешивания с пирофосфатом натрия и отстаивания в течение 24 ч фильтруется, смешивается с бихроматом калия, подвергается кипячению и последующему охлаждению. Недостатком данного способа является невысокая биологическая активность, так как он не содержит такие ценные органические компоненты как карбоновые кислоты. Кроме того, использование химических реагентов для экстрагирования гуминовых кислот и применение фильтрации, кипячения и охлаждения усложняет технологический процесс и требует дополнительных затрат. Целью изобретения является увеличение содержание гумановых кислоты. Для достижения цели в способе получения препарата гуминовых кислот для почвообразования путем обработки отходов угольной промышленности обработку отходов угольной промышленности осуществляют путем добавления к ним воды и инокулирования получения раствора культурами Pseudomonas aeruginosa и Bacillus megaterium с последующей экспозицией смеси при 28-30^оС в течение 10-12 суток. Для достижения цели отходы угольной промышленности, воду и культуры микроорганизмов берут в соотношении 8:91,8:0,1:0,1 10:89,8:0,1:0,1. П р и м е р. Предлагаемый способ осуществляется следующим образом. Берут измельченные угольные отходы с диаметром частиц более 1 мм в количестве 8-10% и заливают водопроводной водой в количестве 91,8-89,8% Затем приготовленную смесь инокулируют микроорганизмами Pseudomonas aeruginosa 0,1% и Bacillus megaterium 0,1% которые предварительно выделяют из породных отвалов. Весовое соотношение компонентов составляет 8:91,8:0,1:0,1-10:89,8:0,1: 0,1. Отходы угольной промышленности содержат следующие элементы, мас. общий углерод 12,3; азот 0,36; общее железо 5,36; фосфор 0,08; калий 0,05; медь 0,002; бор 0,07; марганец 0,27. Потери при прокаливании (сухой остаток) отходов угольной промышленности составляют 20% при влажности 3% что указывает на содержание органического вещества. Таким образом, все необходимые для развития микроорганизмов Pseudomonas aeruginosa и Bacillus megaterium питательные элементы содержатся в отходах угольной промышленности. Культуру Pseudomonas aeruginosa выделяют на агаровой среде Стравинского следующего состава, мас. MgSO₄ ˙ 7H₂O 0,05 NaH₂PO₂ ˙ 2H₂O 0,1 K₂HPO₄ 0,05
NH₄NO₃ 0,25 CaCl₂ ˙ H₂O 0,005 FeSO₄ ˙ 7H₂O 0,005 микроэлементы 0,001 о-крезол-фталеин 0,005 агар 2 вода остальное рН среды 7,2
Культуру Bacillus megaterium выделяют на агаровой среде Пиковской следующего состава, мас. глюкоза 2 NaCl 0,02 MgSO₄ 0,01 MnSO₄ 0,001 FeSO₄ 0,001 агар 2 Ca₃(PO₄)₂ 0,5 вода остальное рН среды 7,0
Выращивание микроорганизмов проводят в термостате при 28-30^оС в течение 4 суток. С выращенных колоний микроорганизмов в чашках Петри проводят смыв стерильной дистиллированной водой в количеcтве 5 мл. В приготовленной таким образом водной суспензии культуры Pseudomonas aeruginosa бактериальный титр составляет 10^-9, культуры Bacillus megaterium -10^-11, что соответствует 0,1%
Инокулированную микроорганизмами смесь, содержащую угольные отходы и воду, ставят в термостат при 28-30^оС на 10-12 суток с перемешиванием смеси 1 раз в сутки в течение 30 мин на встряхивателе АВУ-012. Через 10 суток культуральная жидкость над угольным субстратом приобретает интенсивную темно-бурую окраску с характерным запахом ароматических и карбоновых кислот. Цветность по шкале составила 12000-15000^о, что указывает на высокое содержание гуминовых кислот. В культуральной жидкости определяют содержание гуминовых и карбоновых кислот и биомассу по сухому весу, содержание которых составило, мас. отходы угольной промыш- ленности 8-10 гуминовые кислоты 38-57 карбоновые кислоты 8-11 биомасса 4-6 биомасса 5-8 вода остальное
П р и м е р 2. К отходам угольной промышленности (содержание фенолов 0,03-0,035) добавляют воду и инокулируют эту смесь культурами Pseudomonas aeruginosa и Bacillus megaterium. Весовое соотношение указанных компонентов составило 8:91,8:0,1:0,1. Полученную смесь ставят в термостат при 28-30^оС на 10-12 суток с перемешиванием смеси на встряхивателе АБУ-012 ежедневно по 30 мин. Через 10-12 суток с появление интенсивной темно-бурой окраски (цветность в градусах по шкале цветности 12000-15000^о) культуральную жидкость анализируют на содержание гуминовых и карбоновых кислот и количественное содержание биомассы микроорганизмов. Гуминовые кислоты в культуральной жидкости и вытяжке из породы определяют по методу Тюрина в модификации Бельчиковой. Карбоновые кислоты определяют методом парофазной хроматографии. Содержание фенолов в отходах угольной промышленности определяют методом газожидкостной хроматографии. П р и м е р 3. Для получения микробиологического препарата предлагаемым способом соотношение отходов угольной промышленности, воды и культур Pseudomonas aeruginosa и Bacillus megaterium устанавливают в весовом соотношении 9:90,8:0,1:0,1. Порядок приготовления препарата аналогично примеру 1. Результаты испытаний сведены в таблицы 1, 2. П р и м е р 4. Аналогично примерам 1 и 2 получают препарат при соотношении компонентов смеси 10:89,8:0,1:0,1. П р и м е р 5. В качестве контроля получают препарат по способу Тюрина в модификации Бельчиковой пирофосфатной вытяжкой, т.е. согласно прототипу, отходы угольной промышленности берут в количестве 8, 9, 10%
Испытания показывают, что в контроле содержание гуминовых кислот значительно меньше, чем в предлагаемом микробиологическом препарате, карбоновые кислоты отсутствуют. На основании экспериментальных данных установлено, что при содержании в препарате угольных отходов меньше 8% прироста биомассы микроорганизмов Pseudomonas aeruginosa и Bacillus megateriun не обнаруживается, т.к. для развития недостаточно источника органического углерода, т.к. количество фенолов составляет меньше 0,035 При содержании угольных отходов в препарате больше, чем 10% отмечается очень слабый прирост биомассы микроорганизмов и низкое содержание гуминовых кислот (количество не превышало 0,25%) ввиду ингибирующего действия фенола, который действовал как бактерицид (см. табл. 1 и 2). Внесение в препарат культуры Pseudomonas aeruginosa с меньшим бактериальным титром (10^-9), т. е. меньше 0,1% и культуры Bacillus megaterium (бактериальный титр меньше 10^-11) замедляет процесс разложения фенолов, что в конечном итоге оказывает влияние на выход конечных продуктов, т.к. количество гуминовых и карбоновых кислоты было значительно меньше, чем у инокулятов Ps. aeruginosa и Bacillus megaterium с бактериальным титром 10^-9 и 10^-11 соответственно. При инокуляции препарата культурой Pseudomonas aeruginosa с бактериальным титром больше, чем 10^-9 и 10^-11, и культуры Bacillus megaterium количество конечных продуктов (гуминовых и карбоновых кислот) не превышает количеств, указанных в формуле предлагаемого способа. В данном случае культура Bacillus megaterium как более активная, чем Pseudomonas aeruginosa, подавляет рост культуры Pseudomonas и процесс биосинтеза гуминовых и карбоновых кислот замедляется. Результаты испытаний приведены в табл. 4. Как видно из табл. 1 и 2 количество гуминовых и карбоновых кислот в предлагаемом препарате превышает количество гуминовых кислот в препарате, полученном пирофосфатной вытяжкой. Кроме гуминовых кислот в предлагаемом препарате содержатся карбоновые кислоты, усиливающие производственно-ценные признаки препарата. Оптимальное количество гуминовых и карбоновых кислот получено в препарате, содержащем угольные отходы, воду и культуры в весовом соотношении 10: 89,8:0,1:0,1. П р и м е р 6. Для изучения возможности использования препарата при биологической рекультивации проводят испытания в вегетационных сосудах в лабораторных условиях. Емкость вегетационных сосудов 3 л, высота 25 см. Сосуды заполняют породой с шахтных отвалов. Вес породы при набивке сосудов 1,8 кг. Порода представлена фракцией от 1 мм до 4,5 мм 30,5% и фракцией от 1 мм до 0,25 мм 69,5% Величина рН породы 7,5, гидролитическая кислотность 1,06 мг-экв/100 г породы. В породу высевают семена злакового растения житняка, по 30 семян на сосуд. Заделку семян осуществляют на глубину 1-1,5 см. Затем в породу вносят жидкий препарат в количестве 1 мл, разбавленного до 100 мл дистиллированной водой. Параллельно берут вегетационные сосуды с препаратом, полученным пирофосфатной вытяжкой. Препарат вносят в породу в таком же количестве, как предлагаемый препарат. Результаты испытаний представлены в табл. 5. Испытания показали, что оптимальные результаты получаются в вегетационных сосудах с внесением препарата, содержащего 57% гуминовых кислот. Кроме того, на рост и развитие растений оказывают стимулирующее действие карбоновые кислоты. Через 15-20 суток высота житняка составляет в оптимальном варианте в среднем 20 см по сравнению с опытом, поставленным с препаратом, полученным пирофосфатной вытяжкой. В контроле без внесения препарата семена не взошли. Предлагаемый препарат оказывает стимулирующее влияние и на развитие азотобактера. Количество азотобактера возрастает за 20 суток в 10 раз по сравнению с содержанием в сосудах препарата, полученного пирофосфатной вытяжкой. Таким образом, технология получения предлагаемым способом является наиболее простой по сравнению с химическим способом получения.

Формула изобретения

СПОСОБ ПОЛУЧЕНИЯ ПРЕПАРАТА ГУМИНОВЫХ КИСЛОТ ДЛЯ ПОЧВООБРАЗОВАНИЯ путем обработки отходов угольной промышленности, отличающийся тем, что, с целью увеличения содержания гуминовых кислот в препарате, обработку отходов угольной промышленности осуществляют путем добавления к ним воды и инокулирования полученного раствора культурами Psendomenas acruginosa и Bacillus megateriun с последующей экспозицией смеси при 28-30^oС в течение 10-12 суток. 2. Способ по п.1, отличающийся тем, что отходы угольной промышленности, воду и культуры микроорганизмов берут в соотношении 8:91, 8:0,1:0,1-10:89, 8:0, 1:0,1.

РИСУНКИ

Рисунок 1, Рисунок 2