Способ получения жидкой гуминовой органо-минеральной подкормки для растений

Изобретение относится к сельскому хозяйству. Способ получения жидкой гуминовой подкормки для растений из гумусосодержащих веществ, при котором производят дробную экстракцию из вермикомпоста водорастворимых, кислоторастворимых веществ с помощью соляной кислоты при значении рН 4,0 и щелочерастворимых веществ с помощью 0,1 М раствора пирофосфата натрия в 0,1 н. растворе NaOH, затем объединяют щелочной экстракт с кислотным экстрактом, доводят значение рН среды до 7,0-8,0, добавляют водную бактериальную суспензию, перемешивают, отстаивают и разливают полученный целевой продукт в тару. Изобретение позволяет повысить качество целевого продукта, а также агрохимическую ценность подкормки. 1 пр.

 

Изобретение относится к области сельского хозяйства и может быть использовано при получении биопрепаратов - жидких гуминовых органо-минеральных подкормок для растений из гумусосодержащих органосодержащих субстратов, а именно из компостов и вермикомпостов.

Хорошо известно, что эффективными стимуляторами роста и развития растений являются водорастворимые соли природных гуминовых соединений: гуминовых кислот и фульвокислот - гуматы и фульваты Na, K или NH₄ в очень низких концентрациях (0,001-0,0001%) [1].

В последние два десятилетия в некоторых странах мира, в том числе и в России, ряд компаний для получения и производства различных бактериальных и гуминовых препаратов сельскохозяйственного назначения стали использовать в качестве исходного сырья конечные продукты аэробной ферментации органосодержащих отходов (компосты и вермикомпосты).

Получение гуминовых препаратов из вермикомпостов путем щелочной обработки в жидкой фазе - это наиболее широко используемая технология. Щелочная обработка исходных субстратов в воде позволяет получать более концентрированные препараты, которые содержат в себе практически все компоненты (водорастворимые и щелочерастворимые) вермикомпоста: соли гуминовых кислот и фульвокислот, аминокислоты, пептиды, витамины, антибиотики, гормоны роста и развития растений и другие продукты жизнедеятельности почвенных микроорганизмов и самих дождевых червей (вермикультуры). Более того, щелочная обработка позволяет не только более полно извлекать из вермикомпостов все его компоненты, но многократно усиливать физиологические активности самих гуминовых кислот, образуя их водорастворимые соли: гуматы натрия, калия или аммония. Эта технология является безотходной, так как осадок вермикомпоста после щелочной экстракции содержит в себе органо-минеральную часть вермикомпоста и водонерастворимые гуматы кальция, железа, меди и других металлов. Этот осадок после подсушивания можно использовать как высокоценный компонент в составе почвогрунтов.

Известен способ получения биостимулятора роста и развития растений из гумусосодержащих веществ путем предварительного замачивания исходного сырья в воде с последующей его гомогенизацией и микробиологической ферментацией для наращивания биомассы почвенных микроорганизмов при температуре 20-35°С в течение нескольких часов при непрерывной аэрации. Водную бактериальную суспензию отделяют от осадка гумусосодержащего вещества, который затем подвергают щелочной экстракции 0,1 н. раствором KОН или NaOH при температуре 80-100°С. Осадок промывают водой, объединенный щелочной экстракт нейтрализуют азотной кислотой HNO₃ до значения рН 8,0-9,5, после чего добавляют к нему предварительно приготовленную водную суспензию почвенных микроорганизмов, перемешивают, отстаивают и получают жидкий целевой продукт [2].

Недостатками данного способа получения жидкого биостимулятора роста и развития растений являются:

- невысокое содержание водорастворимых солей гуминовых веществ: гуматов и фульватов в конечном целевом продукте;

- невысокое содержание питательных макроэлементов: общего фосфора и общего калия.

Таким образом, данный способ получения жидкого препарата на основе вермикомпоста не позволяет получать высококонцентрированные конечные продукты и вследствие этого их эксплуатационные характеристики при крупномасштабном применении, транспортировке и хранении являются неудовлетворительными.

Известен способ получения жидкой гуминовой органо-минеральной подкормки для растений для обработки растений и почвы из гумусосодержащих субстратов, а именно из вермикомпостов (биогумуса), компостов, зоокомпостов и сапропелей. Способ состоит в том, что гумусосодержащие субстраты подвергают щелочной экстракции 0,1 М раствором пирофосфата калия и/или пирофосфата натрия в 0,1 н. растворе KОН и/или NaOH. Щелочную экстракцию проводят при постоянном перемешивании смеси при температуре 80°С в течение 30 мин, смесь отстаивают в течение 30-60 мин, щелочной экстракт сливают (перекачивают) в резервуар-накопитель. Щелочной экстракт охлаждают, нейтрализуют раствором азотной кислоты HNО₃ до значения рН среды 7,0-8,0, перемешивают, отстаивают, фильтруют и разливают полученный целевой продукт в тару [3].

Известно, что предварительная обработка почвенных проб серной кислотой разрушает комплексы гуминовых веществ с кальцием и магнием, что позволяет при последующей щелочной обработке осуществлять более полное выделение гуминовых веществ [4].

Сравнительное изучение физиологических активностей кислотной и щелочной вытяжек из вермикомпостов показало, что наибольшее стимулирующее влияние на корневую массу и на надземную зеленую массу растений оказывает кислотная вытяжка из вермикомпостов. Полученные данные свидетельствуют о том, что в вермикомпостах стимуляторы роста растений представлены главным образом аминокислотами, органическими кислотами и витаминами - основными продуктами кислотного гидролиза. Анализ активности кислотных вытяжек из вермикомпостов и контрольных препаратов показал, что характер динамики активности вытяжек в большей степени определяется метаболической активностью микрофлоры самого вермикомпоста [5].

Предлагаемый способ получения комплексного биопрепарата для обработки растений и почвы на основе вермикомпостов является дальнейшим усовершенствованием выше указанного способа получения биостимулятора роста и развития растений из вермикомпостов [3]. Для этого предлагается проводить дробное фракционирование исходного сырья (вермикомпоста), то есть бактериальную суспензию получают при аэрации водной суспензии вермикомпоста, затем раздельно получают кислотную и щелочную вытяжки из вермикомпоста, которые объединяют, нейтрализуют и вводят бактериальную суспензию для получения целевого продукта.

Сопоставительный анализ с прототипом показывает, что заявленный способ отличается новой совокупностью признаков, а именно дробное фракционирование кислоторастворимых и щелочерастворимых веществ из гумусосодержащих субстанций, в частности из вермикомпостов, является принципиально новым подходом при получении конечного продукта, в котором происходит более полное экстрагирование гуминовых веществ, а также (водорастворимые, кислоторастворимые и щелочерастворимые вещества) в физиологически активном и биодоступном для растений состоянии.

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".

Заявляемое изобретение иллюстрируется следующим примером.

Пример

Для получения заявляемого жидкого гуминового препарата 10 кг гумусосодержащего вещества с влажностью 60-70% загружают в ферментер, добавляют 30 л водопроводной воды, гомогенизируют суспензию с помощью высокооборотной мешалки в течение 5-10 мин, а затем ферментируют суспензию в течение 3-10 часов при температуре 15-20°С при непрерывной подаче воздуха в ферментер. После ферментации смесь отстаивают в течение 30-60 мин, а водную суспензию, обогащенную почвенными аэробными микроорганизмами, сливают в отдельную емкость. К осадку вермикомпостного сырья добавляют 30 л воды и закисляют суспензию добавлением концентрированной соляной кислоты HCl до значения рН среды 4,0. Кислотную экстракцию вермикомпоста проводят при постоянном перемешивании смеси при комнатной температуре в течение 30 мин. Затем смесь отстаивают в течение 30-60 мин, кислотный экстракт сливают (перекачивают) в отдельный резервуар-накопитель. Затем к осадку вермикомпостного осадка добавляют 90 л 0,1 М раствора пирофосфата натрия в 0,1 н. растворе NaOH. Щелочную экстракцию вермикомпоста проводят при постоянном перемешивании смеси при температуре 70-80°С в течение 30 мин. Затем смесь отстаивают в течение 30-60 мин, щелочной экстракт сливают (перекачивают) в резервуар-накопитель, в котором находится кислотная вытяжка из вермикомпоста. Объединенный экстракт из вермикомпоста нейтрализуют раствором концентрированной азотной кислоты HNO₃ до значения рН среды 7,0-8,0. В нейтрализованную объединенную вытяжку из вермикомпоста добавляют 10 л бактериальной суспензии, перемешивают, отстаивают и разливают полученный целевой продукт в тару.

Предлагаемый способ позволяет извлечь из вермикомпоста практически все компоненты (водорастворимые, кислоторастворимые и щелочерастворимые вещества) в физиологически активном и биодоступном для растений состоянии: гуминовые кислоты, фульвокислоты, витамины, аминокислоты, регуляторы роста и развития растений, бактерицидные и фунгицидные вещества, микро- и макроэлементы.

Предлагаемый способ получения жидкого гуминового препарата из вермикомпостов направлен на повышение качества целевого продукта за счет улучшения условий экстрагирования гуминовых веществ с помощью водного, кислотного и щелочного фракционирования, что соответственно приводит к повышению содержания в конечном продукте водорастворимых, кислоторастворимых и щелочерастворимых компонентов вермикомпоста, а также питательных элементов: фосфора, калия или натрия. Это, в конечном счете, повышает агрохимическую ценность такого биопрепарата.

Жидкий гуминовый препарат, получаемый по предлагаемому нами способу из вермикомпостов, представляет собой темно-коричневую жидкость без запаха. Содержание гуминовых веществ в конечном продукте может составлять по желанию производителя от 2 до 15 г/л. Предлагаемый способ получения биостимулятора роста растений является простым в отношении аппаратурного оформления и может быть реализован в промышленных условиях. При этом предлагаемый способ обеспечивает получение жидкого гуминового препарата более высокого качества и с более высоким содержанием физиологически активных веществ, что, в конечном счете, обуславливает его более высокую агрохимическую эффективность.

Источники информации

1. Попов А.И. О механизме влияния гуминовых веществ на продукционный процесс растений. «Гумус и почвообразование». Сб. науч. трудов С. Петербург. Гос. Аграрного университета, 2000. - №2. - С. 13-14.

2. Титов И.Н. Способ получения биостимулятора роста и развития растений из гумусосодержащих веществ. Патент России №2253641 от 25.12.2002 г.

3. Титов И.Н., Белик Е.В. Способ получения гуминовой органо-минеральной подкормки для растений. Патентная заявка РФ №2014106807 от 25.02.2014.

4. Орлов Д.С., Садовникова Л.К., Суханова Н.И. Химия почв. М. Высшая школа. 2005.

5. Терещенко Н.Н. Эколого-биологические факторы и механизмы ремедиации антропогенно-нарушенных почв. Автореф. дисс., представленной на соискание уч. степени доктора биол. наук. Томск, 2007.

Способ получения жидкой гуминовой подкормки для растений из гумусосодержащих веществ, отличающийся тем, что производят дробную экстракцию из вермикомпоста водорастворимых, кислоторастворимых веществ с помощью соляной кислоты при значении рН 4,0 и щелочерастворимых веществ с помощью 0,1 М раствора пирофосфата натрия в 0,1 н. растворе NaOH, затем объединяют щелочной экстракт с кислотным экстрактом, доводят значение рН среды до 7,0-8,0, добавляют водную бактериальную суспензию, перемешивают, отстаивают и разливают полученный целевой продукт в тару.