Способ получения органоминерального удобрения

 

СПОСОБ ПОЛУЧЕНИЯ ОРГАНОМИНЕРАЯЬНОГО УДОБРЕНИЯ, включающий обработку гидролизного лигнина суспензией микроорганизмов, отличающи йс я тем, что, с целью повьшения агрохимической эффективности удобрения путем интенсификации процесса гуму- U сообразования, увеличения микориэообразующей способности: и антибиотической активности к фацидиозу, в качестве суспензии микроорганизмов используют активный ил 2-3%-ной концентращш , являющийся отходом биологической очистки сточных вод сульфатноцеллюлозного производства, а обработку осуществляют путем фильтрования последнего через гидролизный лигнин при соотношении гидролизного лигнина и активного ила (по сухому веществу) (Ь2,5):1. . .

(l9) (11) СОЮЗ:СОВЕТСНИХ

СОЦИАЛИСТ ИЧЕСНИХ

РЕСПУБЛИК

4 (5 l) С 05 F 13/00 1 1/Q

Я СЯСЩ) у рд

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

" + ) К ABTOPCHOMV СВИДЕТЕЛЬСТВУ, ЮЪ

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССР

ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТНРЫТИЙ (21) 3587828/30-15 (22) 27.04.83 (46) 07.07.85. Бюл. У 25 (72) Л..Г. Пилюгина и Г.И; Кураева (71) Институт леса Карельского филиала АН СССР (53). 63 1.895:631.893(088.8) (56) 1. Авторское свидетельство СССР

Ф 935501, кл. С 05 Р 11/08, 1980 (прототип). (54)(57) СПОСОБ ПОЛУЧЕНИЯ ОРГАНОМИНКРАЛЪНОГО УДОБРЕНИЯ, включающий обработку гидролизного лигнина суспензией микроорганизмов, о т л и ч а ю щ и йс я тем, что, с целью повышения агрохимической эффективности удобрения путем интенсификации процесса гуму-" сообразования, увеличения микориэооб разующей способности и антибиотической активности к фацидиозу, в качестве суспензии микроорганизмов используют активный ил 2-3Х-ной концентра- ции, являющийся отходом биологической очистки сточных вод еульфатноцеллюлоэного производства, а обработку осуществляют путем фильтрования последнего через гидролизный лигнин при соотношении гидролизного лигнина и активного ила (по сухому веществу) (1-2,5}: 1.

1165674 2

Изобретение относится к сельскому хозяйству и предназначено для использования в лесном хозяйстве при . выращивании посадочного материала хвойных пород (сосна, ель) в лесных 5 питомниках.

Известен способ получения органо-минерального удобрения путем обработки гидролизного лигнина суспензией микроорганизмов одноклеточных водо- 10 рослей и дрожжей. При этом соотношение фаэ твердое (лигнин):жидкое (суспензия, содержащая водоросли и дрожжи) Т:И=1:0,521 (Т в пересчете на сухое вещество), а соотношение во- t5 доросли:дрожжи 1:(0,9-1). Повышение эффективности удобрения достигается путем увеличения деструкции лигнина.

Наличие у полученного удобрения антибиотических свойств исключает 20 заболеваемость хлопчатника вилтом (1)

К недостаткам способа относятся необходимость предварительного выращивания водорослей и дрожжей, что значительно удорожает и усложня 25 ет процесс получения удобрения. Поскольку при выходе из производственного потока гидролизный лигнин имеет рН 1-2, то при перемешивании его c суспензией микроорганизмов значитель-З0 ная часть микробной массы инактивируется и погибает, так как для их жизнедеятельности необходима величина рН 4,0-7,0. . Кроме того, высокая кислотность и недостаточное количество микроорганизмов приводят к затруднению компос— тирования смеси, что не обеспечивает эффективной деструкции лигнина и получения качественного органо- 4g минерального удобрения;

Целью изобретения является повышение агрохимической эффективности удобрения путем интенсификации процесса гумусообразования, увели— чения микоризообразующей способности и антибиотической активности к фацидиозу.

Поставленная цель достигается тем, что согласно предлагаемому .. способу получения органоминерального удобрения, включающему обработку гидролизного лигнина суспензией микроорганизмов, в качестве суспензии микроорганизмов используют активный ил 2-З -ной концентрации, являющийся отходом биологической очистки сточных вод сульфатно-целлюлозного производства, а обработку осуществляют путем фильтрования последнего через гидролизный лигнин, при соотношении гидролизного лигнина и активного ила (по сухому веществу) (1-2, 5): 1.

При фильтровании ила через лигнин происходит отделение микробнЬй массы в живом состоянии и промывание лигнина, в результате чего рН его изменяется от 1,0-2,0 до 6,0-6,5.

Гидролизный лигнин является отходом гидролизно-спиртового производства и представляет собой .сложное органическое соединение ароматического строения, богатое углеродом и микроэлементами, которые являются источниками органического и минерального питания растений. Однако в момент выхода из потока лигнин представляет собой стерильный продукт с высокой кислотностью (рН 1-2,5) и низкой химической активностью.

Его естественное разложение в почве микроорганизмами происходит очень медленно и в таком виде гидролизный лигнин мало доступен растениям.

Поэтому в сельском хозяйстве используют гидролизный лигнин, предразрушенный различными способами и обогащенный жизненно важными для растения элементами питания в усвояемой для них форме.

Избыточный активный ил 2-3 -ной, концентрации и рН 6,5-7,0 является отходом. биологической очистки сточных вод сульфатно-целлюлозного произ водства и содержит в своем составе,% к сухому веществу: азот (общий) 9Х из них 42% белковый, фосфор в пересчете на Р О вЂ, 6,2, калий в пересчете на К О вЂ” 1,3 и микроорганизмы (грибы и бактерии) 150-180 ìëí.шт/г, Концентрация активного ила (2-3 ) обусловлена технологическим процессом, осуществляемым на станциях биологической очистки сточных вод сульфатно-целлюлозного производства. указан ные соотношения лигнина и ила создают наиболее благоприятные условия для равномерной сорбции избыточного активного ила лигнином. В дальнейшем .в процессе компостирования происходит деструкция лигнина с образованием гуминовых фульвокислот и гу-, матов (нерастворимых в щелочах гуминовых соединений), которые, попадая в почву, постепенно разрушаются, 1165674 в том числе гуминовые кислоты фульвокислоты гуматы смолы, жиры

Зольные вещества в том числе азот (общий) . фосфор (Р 0 ) калий (К О) кальций кремний медь барий марганец молибден

16

18

0,9

0,3

0,1

1

0,015 0,033

0,06

0,02 обеспечивая пролонгированное действие состава. Гуминовые соединения, равномерно поступая в почву в доста-, точном количестве, оказывают направленное воздействие на белково-углеводный обмен, активизируют дыхательный обмен растительных тканей, что повышает жизнеспособность растений и устойчивость нх к заболеванию снежным шютте.

Л р и м е р 1. 300 кг гидролизного лигнина влажностью 657 и пН

1,5 насыпают на сетку В 60 слоем

10 см и фильтруют через него 2000 л избыточного активного ила 27-ной концентрации и рН 6,5. Полученная смесь имеет влажность 707, рН 6,0 и соотношение гидролизного лигнина и ила (по сухому весу) 2,5: 1.

Полученную лигно-иловую смесь используют двумя, способами: или сразу же после приготовления вносят в почву под пары из расчета 40 т/га, или же закладывают на компостирование в яму глубиной 1,5 м и объемом

1,5 м сроком на 1,5 мес и затем вносят в почву перед посевом в количестве 40 т/га. .В процессе компостирования через каждые две недели проводят аэрирование компоста с помощью трубчатого коллектора. Готовность компоста определяют по снижению температуры на глубине 0,5-0,7 м до температуры окружающего воздуха. Готовый компост имеет следующий состав, 7 к сухому веществу::

Лигно-органическая масса магний 1,0 железо 1, 0 цинк 0,06

Опыт проводят в четырех вариантах:

5 выращивание сеянцев сосны на почве, в которую внесли лигно-иповую смесь выращивание сеянцев сосны на почве, в которую внесли лигно-иловый

1б компост, выращивание сеянцев ели на почве, в которую внесли лигно-иловую смесь, выращивание сеянцев ели на почве, в которую внесли лигно-иловый ком1 пост.

Контролем при проведении опыта служат: сеянцы сосны и ели, выращенные на почве; в которую внесли NPK в до2б зах, идентичных их содержанию в лигно-иловой смеси и компосте, сеянцы сосны и ели, выращенные на почве, в которую внесли только избыточный активный ил в дозе, идентичной содержанию его в смеси и компосте, сеянцы сосны и ели, выращенные на почйе, в которую внесли только гидролизный лигнин в дозе, идентич- ной его содержанию в смеси и ком- . посте, сеянцы сосны и ели, выращенные на почве, в которую внесли смесь гидролизного лигнина с осадком сточ35 ных вод и NPK.

Для каждого опыта отводилась делянка площадью 4,5 м . На этой делянке высевали по 10 строчек сосны или ели длиной 1 м. Яа 1 погонный

40 метр строки высевали по 200 семян.

Глубина посевных строк 8-10 мм. Семена сосны и ели перед посевом намачивали в воде в течение 24 ч и высушивали до воздушно-сухого состоя 5 ния. Через сутки после посева и затем периодически по мере надобности производился полив посевов. На второй год роста сеянцев провели две подкормки: первую в начале вегеS6 тационного периода (май месяц) полным удобрением из расчета N P К4ои вторую через 3 недели после первой аэо" том иэ расчета И .

В конце второго года роста с кажИ дого варианта выкопали по 200 шт. сеянцев и определили их биометричес- кие параметры: размеры надземной части и корней, сухой вес этих частей, 1165674

35 гуминовые кислоты фульвокислоты

40

2t

31 гуматы смолы, жиры

Зольные

20 вещества, .в том числе: азот (общий) фосфор (Р О ) калий (К20) кальций кремний медь барий марганец молибден

1,2

0,5

0,2

1,0

1у0

0,02

0,045

0,1

0,06

5 диаметр корневой шейки, микориэацию сеянцев, соответствие этих сеянцев

ГОСТ 3317-77 на посадочный материал и устойчивость сеянцев к заболеваниям. 5

Результаты измерений представлены в табл. 1.

Пример 2. 250 кг гидролизного лигнина влажностью 60% и рН 2,5

10 насыпают на сетку У 60 слоем 15 см и фильтруют через него 4000 л избыточного активного ила 3%-ной концентрации и рН 7,0. Полученная смесь имеет влажность 70%,. рН 6,5 и соотношение гидролизного лигнина и ила (по сухому весу) 1:1.

Полученную лигно-иловую смесь делят на 2 части и используют дву-, мя способами . первую часть сразу же после приготовления вносят в поч20 ву под пары из расчета 20 т/га, вторую часть закладывают на компостирование в яму глубиной 1,5 м и объемом

1,5 мз сроком на 1 месяц.

В процессе компостирования через каждые две недели проводят аэрирование компоста с помощью трубчатого коллектора. Готовность компоста определяют по снижению температуры на глубине 0,5-0,7 м до тем-30 пературы окружающего воздуха. Готовый компост имеет следующий состав, % к сухому веществу:

Лигно-органическая масса, 80 в том числе: магний 1,О железо 1,0 цинк 0,08

Опыт провели в четырех вариантах, так же, как в примере 1. В конце второго гада вегетации сеянцы выкопали и определили их биометрические параметры: размеры надземной части и корней, сухой вес этих же частей, диаметр корневой шейки,- мико ризацию, стандартность сеянцев и устойчивость сеянцев к заболеваниям.

Результаты измерений представлены в табл. 2.

Анализ данных, приведенных в табл. 4 и 2, показывает, что выращи- вание сеянцев с внесением состава в почву перед посевом, полученным по предлагаемому способу, интенсифицирует рост и развитие сеянцев, о чем свидетельствует увеличение длины надземной части у сосны на

10-48% и у ели на 25-32% длины корня у сосны на 5 — 15% и у ели 123-181 увеличение диаметра корневой шейки у сосны на 12-36% и у ели на 35-78% увеличение сухого веса надземной части у сосны на 24-30% и у ели на

13-27%, всего сеянца у сосны на

10-32% у ели на 26-59%.

Сосна и ель являются высокомикотрофными породами, что обеспечивает их нормальное развитие на бедных подвижными .элементами питания почвах. Известно, что для сеянцев микориэоооразование имеет особо важную роль, так как немикориэные сеянцы после пересадки приживаются плохо, У сеянцев, выращенных на почвах с внесением компоста и некомпостированной смеси, полученных по предлагаемому режиму, наблюдают значительное:увеличение микоризации, а именно у сосны в 1,3-2,3 раза, а у ели в 3,4-4,8 раза. Выход стандартных по ГОСТ 3317-77 сеянцев сосны препревышает норму (2 млн.шт. /га) в

1,5-1,8 раза, а для сеянцев ели выход в 2-2,5 раза превышает норму выхода посадочного материала, принятую для таежной эоны (2 млн.шт./ra)

В 1978 r. на опытном питомнике наблюдалась эпифитотия снежного шютте, в результате чего сеянцы сосны . практически во всех опытах погибли, кроме делянок, где в почву внесли гидролизный лигнин, обработанный ак1165674 тивным илом. Устойчивость сеянцев сосны к ппотте составляет 93-95Х.

Пример 3. Для определения предельных значений соотношение гидролизного лигнина, являющегося от- 5 ходом спирто-гидролизного производства, и активного ила, являющегося отходом биологической очистки сточных вод сульфатно-целлюлозного производства, провели дополнительные 10 опыты.

Для этого брали (1-я серия опытов) 200 кг гидролизного лигнина влажностью 65Х и рН 1,5, насыпали его на сетку Ф 60 слоем 10 см и фильтровали через него 1000 л ак— тивного ила 2Х-ной концентрации и рН 6,5. Полученная смесь имела влажность 70Х, рН 4,0 и соотношение гидролизного лигнина и активного 20 ила (по сухому веществу) 3,5:1.

Полученную лигно-иловую смесь закладывали на компостирование.

Однако раэогревание смеси при компостировании было незначительным 25 о (до 27 — 28 С) и непродолжительным

3- 5 дней, т.е. практически процесс компостирования при данном соотношении гидролизного лигнина и активного ила не происходит. При анализе смеси выявлено, что она содержит

0,5Х азота и 0,15Х фосфора, что является недостаточным для обеспечения жизнедеятельности микроорганизмов при компостировании. В связи с тем, что смесь имела высокую кислотность (рН 4,0), неприемлемую для сеянцев хвойных пород, она не использовалась для выращивания сеянцев сосны и ели.

1 40

Во второй серии опытов использовали 300 кг гидролизного лигнина влажностью 65Х и рН 1,5, который обрабатывали путем фильтрования через него 5500 л активного ила

2., 5Х-ной концентрации и рН 6, 5 с целью получения соотношения лигнина и ила (по сухому веществу) t: 1, 2.

Однако такая обработка оказалась невозможной, так как скорость фильтрования ила через лигнин после достижения их соотношения 1:1 практически уменьшается до О. Подача дополнительных порций активного ила приводит к разбавлению смеси.

В результате смесь представляла собой суспензию концентрацией 10Х, т. е. качественно другой продукт, чем полученный в примерах 1-3. Аэробные микробиологические процессы в полученной смеси без принудительной аэрации. невозможны. Таким образом, полученная смесь не обеспечивает деструкции лигнина и получения высоко. гумированного удобрения. Поэтому такая смесь не испытывалась для выращивания сеянцев сосны и ели.

Таким образом, по сравнению с известным способом получения органоминерального удобрения, предлагаемый способ позволяет повысить агрохимическую эффективность удобрения за счет увеличения деструк-. ции лигнина и интенсификации процесса гумусообраэования, обеспечивающего образование гуминовых растворимых соединений в количестве

71-75Х. Повышения устойчивости сеянцев к заболеванию фацидиозом (смежным шютте), устойчивость сеянцев к этому заболеванию составляет

93-,95Х, увеличения микоризации у сосны в 1,3-2,3 раза, у ели в 3,44,8 раза.

Сосна и ель являются высокомикотрофными породами, что обеспечивает их нормальное развитие на беднйх подвижными элементами питания поч-. вах. Кроме того, микоризные сеянцы лучше приживаются после пересадки, что также важно для посадочного материала.

Внесение состава на основе гидро" лизного лигнина, имеющего рН 6,0-6,5 в дозе 20-40 т/га позволяет снизить кислотность почв с 4,3-4,5 до

5 — 5,4 (оптимальное значение рН для сеянцев сосны 5,0-5,5), увеличить влагоемкость почвы на 30-90Х что особенно важно для легких подзолистых почв. Отмечалось также снижение засоренности посевов сорняками в

1,5-2 раза.! 165674

Ф4 4Ф д л

4Ч

Ж о

М 44

4 4 3 8

° 4\ Ю Ф t4 4 \ O

ЮЧ СЪ СЧ 4Ъ 4Ч м

4 Ъ Ih СЪ

° ° В

Ф ф

В °

44Ъ 44Ъ

IO ф

В сч ф ф

Ф4 C)

В В

Ф Ж Ф ф = Ю0

4СЪ сч

1Ф Ch . l

В В В

Ч0 - O ф СЧ

4С4

4У

4 Ъ

СЧ л

° О 4В4

0 О

° 4В4

4СЪ М

44Ъ

В сч м

8 Ж

44Ъ СЧ в . л

О

4 Ъ

IA о

44Ъ - Е СЧ о о

° - СЪ о

4Ч

4Ъ

СЪ

O о

В

° Ф

В

О Ф

СЪ СЧ

В В о

IO

О

В В

В °

В Ф

В

4ВЪ

4 Ъ

40

В ф

° 0

Ю

В

С о

В

Ю

8 Б м м 8

В Е»

IO 4В4

IA 4В4 Я о

В В

4В\ а» о Ф

° \»

* В

С

CV C4

Ы ф

В

С л

4Ч

Ф л л

8 Ю

СЪ Ю

В сч . сч

О

Л 4Ъ о

В

«С и

С 4

СЬ л С

В о

3 а

4 4

В

В

С0 Ф

В о о в

СЧ

44Ъ Ф о

4В\

4Ч. 4С4

В ф

4»

° Ф

00 о

° °

4Ъ

3 о

8 сч

44Ъ

В л

44Ъ

В Ф

О1

Ю л

В о

D с

Ю д л л

В ф

Л СЪ

В O

О 4Ъ ф о o o о

В л

1Ф

° 4Ъ

44Ъ

4×

O л

4Ч

CI

4Ч

4Ч

4ВЪ л

В

8 о о

° ф ф

4ч 44Ъ о Ф о

Ch

4 Ъ °

4Ч

Я\

СЪ

4СЪ

3 и 3 Ф 3

Ch

В

О ,\ф

CV

Pl

В»

С Ъ

В

С

4Ч

В л

РЪ

° Ф

4 Ъ

Ю

В ф

СЧ о

g о о л е о

3 F s is

m" 1 1 > )!

1165674

41

sI! ) г сЪ СС

° О 00 м м м б Щ а»

О4 СЧ Е

СЧ а СЧ

an Сч М

СЧ л

С ьО Cad

3 к е

„1

° ю ф .м

Ж Ф И»

00 С0.

° б

° СС ССЪ

40 СЧ

- С \

O б

О ССЪ

СО CO

Ю б л

Cda

1О б

СЧ

О0 б

СЧ сО Оа б б

Щ °

1О М б б

Р СЧ

СО сО

ССЪ

Р 00

4а4

Ъ

ct

4Ч

60! 1»

Х Х

g an

° еф о

СЧ

СЧ a» a» е»

1 cd

1 СЪ ф

1 Х Э

1 0а

О Х о б

СЧ сО

СЧ еб б о б» м

Ю б о б

СЧ

° n б б б

» б о

1 44

Ю б

° Ф б

ЧЪ

СЧ о б ф б

Сч м

1 40-О Й

44 1 hd 1 м

00 о б

404

an б м

Э о о о

° »

ССЪ б

441

СЧ

С 1 б м

ada б О

4Ч а. б л

Са4 б! °

00 б

С» аС0 б л

D м б

СС

СЧ

Я л о б

C) СО б б л

*

Q О

4 Ъ о б»

° 41 л б

Ц 40 л

Ц б

Сч б

0Ъ

00 б

Ф»

44

Ю м б

СХ

° dI

ОО Cad

С0 б

СЧ

С Ъ б

M м

С0 б

4 Ъ б

Оа

1О б о -т

О ОЪ

СЪ

4Ч

О а

M о

g 44Ъ

° P

1 х О б

cda

) — 4

01 б

ССа о

44Ъ б о о о

СЪ м

СЧ. СЧ

00 б

СЪ а л

00 о л

44! л

In б б! ".1 Е

2 e

CO

СЧ м сО б

CdC

СЪ

° Ч б м л

CO б

СЧ б л

О\ б л

Ф л б л б б

С4а

СЧ о оэ б °

8 In

СС о

4 Х cd 44

Cd СС В 1

ССЪ а0

in сч .О О

ad! О

° Ч

° 44 м

° »

° ° л! Ф

Д и å è 3

Х Х

cd aCd оох

СЧ . О О О ЧВ б о м о ССа

13 . I л