Способ получения жидкофазного биосредства для роста и развития растений

Способ получения жидкофазного биосредства для роста и развития растений включает твердофазную ферментацию торфонавозной смеси в соотношении компонентов 50:50, обогащенную золой лиственных пород в количестве 3% от массы торфонавозной смеси, в течение 5 суток, экстракцию твердофазного продукта ферментации 1%-ным раствором калия фосфорнокислого в течение 48 ч при температуре 22°С и отделением экстрагированной жидкой фракции от твердой фракции – осадка. Осадок трижды подвергают экстракции, каждый раз в течение 2 часов 1,5-2,0%-ным водным раствором едкого калия в соотношении 1:5 при температуре 60°С с последующими отделением и объединением жидкого экстракта и нейтрализацией последнего ортофосфорной кислотой до рН 7-8. После этого экстрагированную жидкую фракцию смешивают с объединенным жидким экстрактом в соотношении 1,0:0,5. Осуществляют перемешивание смеси со скоростью 20 об/мин в течение 5 мин и отстаивание в течение 24 ч при температуре 30°С. В целевой продукт вводят натрий хлористый в сухом виде в количестве 8 мас. %, перемешивают до полного его растворения и выдерживают в течение 12 ч при температуре 22°С. Изобретение обеспечивает получении жидкофазного биосредства с высоким уровнем биогенности, питательности и физиологичности, расширяющего ассортимент жидкофазных биосредств для роста и развития растений. 4 з.п. ф-лы, 8 табл., 1 пр.

 

Изобретение относится к сельскому хозяйству, в частности к способам получения жидкофазных биосредств для растениеводства и земледелия.

Современный этап интенсификации сельского хозяйства, повышения плодородия почв предполагает использование различных биопрепаратов, биосредств, биостимуляторов как для роста и развития растений, так и для активизации почвенной микрофлоры.

Известен способ получения жидкофазного биосредства для растениеводства и земледелия, реализуемый известными поточными линиями (патент РФ на ПМ №50530, кл. C05F 3/00, C05F 11/00, 2005; патент РФ на ПМ №57276, кл. C05F 3/00, C05F 11/00, 2006), предусматривающий процесс ферментации торфонавозной смеси, обогащенной биодобавкой, с последующими экстракцией растворителем твердофазного биосредства и фильтрацией.

Конечный продукт - жидкофазное биосредство с повышенным содержанием физиологически активных веществ, используемое в качестве биостимулятора для роста и развития растений. В зависимости от технологии получения биосредства в биореакторе и способа экстракции биологически активных веществ из твердофазного биологически активного средства можно получить спектр жидкофазных биосредств для растениеводства и земледелия.

Известен способ получения жидкофазного биосредства для растениеводства и земледелия (патент РФ №2365568, кл. C05F 11/00, 2008), предусматривающий проведение процесса ферментации торфонавозной смеси, обогащенной биологически активной добавкой, с последующей экстракцией растворителем твердофазного продукта ферментации и фильтрацией экстрагированной массы. В качестве биологически активной добавки используют золу лиственных пород в количестве 3% от массы торфонавозной смеси, процесс ферментации проводят в три стадии: первую - в течение 48 часов при температуре 37°С, вторую - в течение 24 часов в температурном интервале 55-60°С, третью стадию - в течение 48 часов при температуре 37°С, при этом осуществляют продувку смеси воздухом в продольном и поперечном направлениях в течение 30 минут через каждые 24 часа, кроме того, в качестве растворителя твердофазного продукта ферментации берут 1%-ный раствор калия фосфорнокислого, а экстракцию проводят в течение 48 часов при температуре 22°С. Изобретение позволяет улучшить рост и развитие растений, а также активизировать почвенно-микробиологические процессы.

Общим недостатком вышеперечисленных известных способов получения жидкофазных биосредств для растениеводства и земледелия является следующее. В качестве основного исходного сырья для получения жидкофазных биосредств используют низинный или переходный торф и навоз КРС, а сама технология направлена на выделение и сохранение биогенной составляющей, что выражается в выборе основного биологического процесса преобразования ферментации и щадящих температурных условий его проведения. Однако известные способы не позволяют максимально полно использовать внутренний питательный потенциал торфа, в частности не происходит выделения гуминовых веществ. Следовательно, органическое вещество твердофазного биологически активного средства при производстве жидкофазных биосредств также не активизировано и его следует рассматривать в качестве гумтюсвдержащего материала для дальнейшего преобразования в жидкое гуминовое удобрение.

Известен способ получения жидкого гуминового удобрения (патент РФ №2520144, кл. C05F 3/00, C05F 11/02, 2013), включающий перемешивание гуминосодержащего материала с 1,5-2,0%-ным водным раствором едкого калия, отстаивание суспензии и отделение жидкой фракции, причем перемешивание гуминосодержащего материала с 1,5-2,0%-ным водным раствором едкого калия и отстаивание суспензии осуществляют неоднократно. В качестве гуминосодержащего материала используют отход производства жидкофазного биосредства для растениеводства и земледелия, полученный путем проведения процесса ферментации в течение 5 суток торфонавозной смеси при соотношении компонентов 50:50 с добавлением древесной золы в количестве 3 мас. % с последующей экстракцией 1%-ным раствором калия фосфорнокислого твердофазного продукта ферментации и фильтрованием экстрагированной массы, в результате которого получают осадок, являющийся отходом производства жидкофазного биосредства для растениеводства и земледелия, действующим началом которого является углерод органического вещества С_орг - 30,0-40,0, масс. %, и, кроме того, включающий макроэлементы: азот N_общ. - 1,15-1,80, масс. %; фосфор Р₂О₅ - 1,4-2,2, масс. %; калий K₂O - 1,0-2,3, масс. %; кальций СаО - 1,1-1,6, масс. %; магний MgO - 0,2-0,8, масс. % и микроэлементы, по меньшей мере, бор, медь, кобальт, марганец, селен, кремний, при этом перемешивание гуминосодержащего материала с 1,5-2,0%-ным водным раствором едкого калия производят трижды, каждый раз в соотношении 1:10 со скоростью 20 об/мин, при температуре 60°С не менее 1 часа, а отстаивание - после каждого перемешивания при температуре 60°С в течение 2 часов с последующим отделением и объединением надосадочной жидкости. Изобретение позволяет расширить ассортимент жидких гуминовых удобрений, улучшить рост и развитие растений, активизировать почвенно-микробиологические процессы.

Известен также способ получения жидкого гуминового удобрения из осадка, являющегося отходом производства жидкофазного биосредства для растениеводства и земледелия (патент РФ №2691693, кл. C05F 3/00, C05F 11/02, C05G 3/00, 2018). Изобретение позволяет повысить эффективность удобрения за счет оптимизации режима экстракции физиологически активных веществ из осадка, являющегося отходом производства жидкофазного биосредства для растениеводства и земледелия, улучшить рост и развитие растений, активизировать почвенно-микробиологические процессы.

Известен способ получения жидкого биостимулятора роста и развития растений из гумусосодержащих веществ (патент РФ №2112763, кл. C05F 3/00, C05F 11/02, 1996, прототип), включающий биотехнологическую переработку навозных отходов методом твердофазной ферментации для получения компоста с выделением из него водной бактериальной суспензии, для получения которой компост замачивают в воде, экстрагируют из него бактериальную массу в водный раствор, полученную бактериальную суспензию отделяют от твердой фракции компоста, а твердую фракцию компоста подвергают щелочной экстракции с последующим неоднократным отделением и объединением жидкого экстракта и нейтрализацией последнего органической кислотой до рН 7-8, после чего объединенный жидкий экстракт смешивают с бактериальной суспензией и отстаивают для получения целевого продукта.

Недостатком известного способа получения жидкого биостимулятора роста и развития растений является низкая эффективность полученного биостимулятора, которая зависит не только от концентрации в целевом экстракте питательных веществ, но и от исходного гумусосодержащего вещества и способа его биотехнологической переработки, которыми; в свою очередь, обусловлен выбор способа экстрагирования биологически активных веществ из твердофазного биологически активного средства. Щелочная экстракция направлена на извлечение гумусосодержащих веществ и не содержит или практически не содержит агрономически полезной микрофлоры, тогда как современный этап интенсификации сельского хозяйства, повышения плодородия почв предполагает использование различных биосредств, биостимуляторов как для роста и развития растений, так и для активизации почвенной микрофлоры.

Известно [В.В. Тихонов, А.В. Якушев, Ю.А. Завгородняя, Б.А. Бызов, В.В. Демин Действие гуминовых кислот на рост бактерий // Почвоведение, 2010, №3, С. 333-341], что гуминовые вещества оказывают стимулирующее влияние на рост бактерий и сами могут служить источником питания для микроорганизмов. Учитывая данный факт, можно предположить, что низкая эффективность известного жидкого биостимулятора роста и развития растений обусловлена и тем, что в процессе жидкофазного глубинного культивирования, протекающего в смеси, полученной смешиванием водной бактериальной суспензии после отделения ее от твердой фракции компоста, и объединенного жидкого экстракта, полученного в результате щелочной экстракции твердой фракции компоста с последующими неоднократным отделением и объединением жидкого экстракта, можно получить спектр разных по эффективности жидкофазных биосредств, в основе которого лежит разное количественное соотношение компонентов в смеси, температура и продолжительность протекания процесса жидкофазного глубинного культивирования.

Задача, решаемая данным изобретением, заключается в разработке способа получения жидкофазного биосредства для роста и развития растений с высоким уровнем биогенности, питательности и физиологичности для использования его в сельском хозяйстве как стимулятора роста и развития растений и активатора почвенно-микробиологических процессов, расширяющего ассортимент жидкофазных биосредств для роста и развития растений.

Технический результат, полученный от решения поставленной задачи, заключается в возможности получения жидкофазного биосредства с высоким уровнем биогенности, питательности и физиологичности, расширяющего ассортимент жидкофазных биосредств для роста и развития растений. Использование его в сельском хозяйстве позволяет улучшить рост и развитие растений, а также активизировать почвенно-микробиологические процессы, направленные на повышение урожайности сельскохозяйственных культур. Использование максимально в едином технологическом цикле для его производства исходного сырья направлено на снижение материальных затрат и энергоресурсов на его получение, повышение экономичности промышленного производства.

Поставленная в изобретении задача решена тем, что в способе получения жидкофазного биосредства для роста и развития растений, включающем твердофазную ферментацию органических отходов с последующими экстракцей твердофазного продукта ферментации и отделением экстрагированной жидкой фракции от осадка, который подвергают экстракции водным раствором едкого калия с последующим неоднократным отделением и объединением жидкого экстракта и нейтрализацией последнего кислотой до рН 7-8, после чего экстрагированную жидкую фракцию смешивают с объединенным жидким экстрактом и отстаивают для получения целевого продукта, твердофазной ферментации подвергают торфонавозную смесь в соотношении компонентов 50:50, обогащенную золой лиственных пород в количестве 3% от массы торфонавозной смеси, в течение 5 суток, а экстракцию твердофазного продукта ферментации осуществляют 1%-ным раствором калия фосфорнокислого в течение 48 часов при температуре 22°С, кроме того, экстракцию осадка осуществляют трижды каждый раз в течение 2 часов 1,5-2,0%-ным водным раствором едкого калия в соотношении 1:5 при температуре 60°С, причем экстрагированную жидкую фракцию смешивают с объединенным жидким экстрактом в соотношении 1,0:0,5 с последующими перемешиванием смеси со скоростью 20 об/мин. в течение 5 мин. и отстаиванием в течение 24 часов при температуре 30°С, после чего в целевой продукт вводят натрий хлористый в сухом виде в количестве 8%, масс., перемешивают до полного его растворения и выдерживают в течение 12 часов при температуре 22°С. Твердофазную ферментацию осуществляют в три стадии: первую стадию проводят при температуре 37°С в течение 48 часов, вторую - в температурном интервале 55-60°С в течение 24 часов, третью - при температуре 37°С в течение 48 часов, причем, на каждой стадии процесса ферментации через каждые 24 часа смесь продувают воздухом в продольном и поперечном направлениях в течение 30 минут. Отделение экстрагированной жидкой фракции от осадка производят фильтрованием, при этом фильтрацию экстрагированной массы осуществляют под давлением до 3 атм. Экстракцию осадка 1,5-2,0%-ным водным раствором едкого калия осуществляют каждый раз путем перемешивания компонентов со скоростью 20 об/мин. в прерывистом режиме: четырежды перемешивают в течение 5 минут с последующим каждый раз отстаиванием в течение 25 минут. Нейтрализацию объединенного жидкого экстракта до рН 7-8 осуществляют ортофосфорной кислотой.

В ходе разработки нового способа получения жидкофазного биосредства для роста и развития растений путем смешивания экстрагированной жидкой фракции, полученной в результате проведения твердофазной ферментации торфонавозной смеси в соотношении компонентов 50:50, обогащенной золой лиственных пород в количестве 3% от массы торфонавозной смеси, в течение 5 суток, с последующими экстракцией твердофазного продукта ферментации 1%-ньж раствором калия фосфорнокислого в течение 48 часов при температуре 22°С и отделением ее от твердой фракции, с объединенным жидким экстрактом, полученным в результате трехкратной экстракции в течение 2 часов каждый раз твердой фракции 1,5-2,0%-ным водным раствором едкого калия в соотношении 1:5 при температуре 60°С, сделан выбор режима смешивания компонентов смеси и оптимального количественного их соотношения в смеси с учетом содержания гуминовых кислот, агрономически полезной микрофлоры и ее активности, а также изучен протекающий в смеси процесс жидкофазного глубинного культивирования, благодаря чему удалось получить новое эффективное жидкофазное биосредство, расширяющее ассортимент известных жидкофазных биосредств для роста и развития растений.

Для выбора оптимального количественного соотношения экстрагированной жидкой фракции и объединенного жидкого экстракта одну часть экстрагированной жидкой фракции параллельно смешивали с разными частями объединенного жидкого экстракта и проводили процесс жидкофазного глубинного культивирования при температуре 30°С. Температура 30°С является оптимальной температурой развития мезофильных микроорганизмов, в группу которых входит большинство агрономически полезных микроорганизмов. Данная температура жидкофазного глубинного культивирования способствует интенсификации размножения агрономически полезной микрофлоры в процессе получения нового жидкофазного биосредства. Экспериментально установлено, что через 24 часа жидкофазного глубинного культивирования при 30°С в новом жидкофазном биосредстве наблюдается максимум численности микроорганизмов. На протяжении 24 часов инкубации микроорганизмы проходят экспоненциальную (логарифмическую) фазу роста, в период которой размножение бактерий идет с наибольшей скоростью, и переходят в стационарную фазу. В стационарной фазе биомасса остается постоянной, и синтезируются вторичные метаболиты, обогащающие новое жидкофазное биосредство биологически активными веществами.

Из таблицы 1, в которой представлено общее микробное число в образцах нового жидкофазного биосредства через 24 часа жидкофазного глубинного культивирования, и из таблицы 2, в которой представлена ферментативная активность в этих же образцах, видно, что максимальная численность микроорганизмов и каталазная активность наблюдаются при количественном соотношении экстрагированной жидкой фракции и объединенного жидкого экстракта 1:0,5. По данным таблицы 3 видно, что содержание гуминовых кислот в образцах нового жидкофазного биосредства увеличивается по мере увеличения доли объединенного жидкого экстракта.

Количественное соотношение экстрагированной жидкой фракции и объединенного жидкого экстракта, равное 1:0,5, обеспечивает получение нового жидкофазного биосредства для роста и развития растений с наиболее оптимальным сочетанием содержания агрономически полезной микрофлоры и гуминовых кислот. Меньшее соотношение (1:0,1-0,25) и большее соотношение (1,0:1,0) способствуют получению жидкофазного биосредства более низкого качества. Поэтому, обогащение экстрагированной жидкой фракции, полученной в результате проведения твердофазной ферментации торфонавозной смеси в соотношении компонентов 50:50, обогащенной золой лиственных пород в количестве 3% от массы торфонавозной смеси, в течение 5 суток, с последующими экстракцией твердофазного продукта ферментации 1%-ным раствором калия фосфорнокислого в течение 48 часов при температуре 22°С и отделением ее от твердой фракции-осадка, тем же осадком, подвергшимся трижды каждый раз в течение 2 часов экстракции 1,5-2,0%-ным водным раствором едкого калия в соотношении 1:5 при температуре 60°С, в соотношении компонентов 1,0:0,5 позволит, с одной стороны, стимулировать рост и развитие имеющейся в экстрагированной жидкой фракции микрофлоры, а, с другой стороны, увеличить содержание гуминовых веществ, что приведет, в конечном итоге, к получению нового более эффективного жидкофазного биосредства.

Изобретение иллюстрируется чертежами.

В таблице 1 представлено общее микробное число в образцах нового жидкофазного биосредства для роста и развития растений через 24 часа жидкофазного глубинного культивирования; в таблице 2 - ферментативная активность в образцах нового жидкофазного биосредства для роста и развития растений через 24 часа жидкофазного глубинного культивирования; в таблице 3 - содержание гуминовых кислот в образцах нового жидкофазного биосредства для роста и развития растений через 24 часа жидкофазного глубинного культивирования; в таблице 4 -характеристика нового жидкофазного биосредства для роста и развития растений; таблица 5 поясняет влияние нового жидкофазного биосредства на рост и развитие растений яровой пшеницы сорта «Иргина»; в таблице 6 показано влияние нового жидкофазного биосредства для роста и развития растений на урожай яровой пшеницы сорта «Иргина»; в таблице 7 - влияние нового жидкофазного биосредства для роста и развития растений на развитие микроорганизмов почвы (млн./г) под яровой пшеницей сорта «Иргина»; в таблице 8 показано влияние нового жидкофазного биосредства для роста и развития растений на биохимические показатели почвы под яровой пшеницей сорта «Иргина».

Заявленный способ получения жидкофазного биосредства для роста и развития растений включает:

- твердофазную ферментацию торфонавозной смеси в соотношении компонентов 50:50, обогащенной золой лиственных пород в количестве 3% от массы торфонавозной смеси, в течение 5 суток;

- экстракцию твердофазного продукта ферментации 1%-ным раствором калия фосфорнокислого в течение 48 часов при температуре 22°С;

- отделение экстрагированной жидкой фракции от осадка;

- экстракцию осадка 1,5-2,0%-ным водным раствором едкого калия трижды каждый раз в течение 2 часов в соотношении 1:5 при температуре 60°С с последующими отделением и объединением жидкого экстракта;

- нейтрализацию кислотой объединенного жидкого экстракта до рН 7-8;

- смешивание экстрагированной жидкой фракции и объединенного жидкого экстракта в соотношении 1,0:0,5 с последующими перемешиванием смеси со скоростью 20 об/мин. в течение 5 мин. и отстаиванием в течение 24 часов при температуре 30°С;

- введение в целевой продукт натрия хлористого в сухом виде в количестве 8%, масс, с последующими перемешиванием до полного его растворения и выдерживанием в течение 12 часов при температуре 22°С.

Пример конкретного выполнения способа.

Исходную смесь для проведения процесса ферментации готовят из 1,5 кг навоза и 1,5 кг торфа. Исходное сырье тщательно перемешивают и измельчают до получения практически монодисперсной системы. Далее полученную смесь обогащают золой лиственных пород в количестве 0,09 кг. Повторно перемешивают и загружают в ферментер. После чего осуществляют трехстадийный ферментационный процесс: первую стадию проводят при температуре 37°С с продувкой воздухом по 30 минут через каждые 24 часа при продолжительности процесса в течение 48 часов; на второй стадии смесь нагревают до 55-60°С с продувкой воздухом через 24 часа при продолжительности процесса в течение 24 часов; третью стадию проводят при температуре 37°С с продувкой воздухом по 30 минут через каждые 24 часа при продолжительности процесса в течение 48 часов.

Такой температурный режим процесса ферментации позволяет задействовать наиболее полный спектр всех известных микроорганизмов, а продолжительность процесса позволяет им достичь своего максимального развития. Кроме того, предварительное обогащение исходной смеси золой древесных пород позволяет активизировать рост и развитие микроорганизмов, а также интенсифицировать процессы трансформации, осуществляемые ими.

Твердофазный продукт ферментации подвергают экстракции 1%-ным раствором калия фосфорнокислого (К₂НРO₄) в течение 48 часов при температуре 22°С. В резервуар экстрактора подают твердофазный продукт ферментации, представляющий собой твердый сыпучий материал, и одновременно растворитель (экстрагент) - 1%-ный раствор К₂НРО₄ в количестве 8,45 л. В этот период под влиянием калия фосфорнокислого происходит извлечение питательных компонентов в раствор. При этом К₂НРO₄ одновременно выступает в качестве активатора микробиологической деятельности как источник питания и энергии для микроорганизмов.

Калий и фосфор являются одними из важнейших биогенных элементов: ионы калия повышают интенсивность окислительных реакций, оказывают сильное воздействие на образование белков, участвуют в активном транспорте ионов через мембрану клеток, усиливают их функциональную активность, а фосфор входит в состав нуклеотидов, нуклеиновых кислот, фосфопротеидов, фосфолипидов, фосфорных эфиров углеводов, многих коферментов и других органических соединений. Известно, что химические реакции с участием фосфора составляют основу энергетики живой клетки.

Процесс экстракции продукта ферментации направлен на получение раствора, включающего вещества, способные влиять на активизацию почвенных процессов, а также на ростовые процессы растений.

По окончании процесса экстракции экстрагированную жидкую фракцию отделяют от твердой фракции - осадка. Для максимального отделения мелкодисперсной твердой фазы экстрагированную массу фильтруют под давлением сжатого воздуха до 3 атм. Получают 8 л экстрагированной жидкой фракции с высоким уровнем биогенности, питательности и физиологичности как результат процессов преобразований, протекающих в ферментируемой и экстрагируемой массе. Однако внутренний питательный потенциал торфа не использован максимально полно, в частности, не активизировано органическое вещество осадка, который следует рассматривать в качестве гуминосодержащего материала для дальнейшего преобразования в жидкое гуминовое удобрение.

Осадок, образовавшийся после отделения экстрагированной жидкой фракции, является гуминосодержащим материалом, В осадке содержатся углерод органического вещества С_орг - 30,0…40,0, масс. %, все основные элементы питания: азот N_общ. - 1,15…1,80, масс. %; фосфор Р₂О₅ - 1,4…2,2, масс. %; калий K₂O - 1,0…2,3, масс. %; кальций СаО - 1,1…1,6, масс. %; магний MgO - 0,2…0,8, масс. %, микроэлементы (по меньшей мере Mn, В, Si, Mo, Cu и др. - протокол результатов анализа Федерального государственного бюджетного учреждения науки Ордена Ленина и Ордена Октябрьской Революции Института геохимии и аналитической химии им. Вернадского Российской академии наук), большое количество агрономически полезной микрофлоры (10⁸…10⁹ КОЕ/г), представлены физиологически активные вещества (ферменты, витамины), общие формы углерода и азота находятся в оптимальном отношении (C:N)~22, т.е. присутствуют все основные составляющие, способные оказывать положительное влияние на многие почвенные процессы и процессы роста и развития растений.

Обработка осадка едким калием позволяет активизировать гуминовый комплекс торфа, обладающий свойствами физиологической активности. Степень активизации выражается в повышенном содержании подвижных гуминовых веществ, которые в виде гуматов калия являются стимуляторами роста растений. Одновременно с этим едкий калий является источником калия, как одного из компонентов минерального питания растений. Кроме этого, едкий калий относительно дешев по сравнению с другими щелочными реагентами, используемыми для выделения гуматов.

Установлено (Т.А. Кухаренко, С.А. Шапиро Основы технологии производства гуминовых кислот, 1957) и экспериментально подтверждено, что для наиболее полного и экономически оправданного извлечения гуминовых кислот необходимо три последовательных извлечения щелочным реагентом. При этом за один раз извлекается основная масса гуминовых кислот, при дальнейшем извлечении получаются дополнительные гуминовые кислоты. Известно (SU, 1323555), что при обработке торфа 1,0-2,5%-ным раствором едкого калия выделяются наиболее чистые гуминовые кислоты, содержащие наибольшее количество активных функциональных групп, являющихся стимуляторами роста растений. Экспериментально установлено, что в случае получения жидкого гуминового удобрения из осадка оптимальными являются 1,5-2,0%-ные концентрации едкого калия. Данный вывод сделан при оценке всего комплекса исследуемых показателей в опытных образцах жидкого гуминового удобрения (содержание гуматов калия, гуминовых кислот, элементов питания растений).

Осадок подвергают экстракции 1,5-2,0%-ным едкого калия: помещают в емкость, перемешивают с предварительно подогретым до 60°С 1,5-2,0%-ным водным раствором едкого калия при соотношении компонентов 1:5 по сухому веществу в прерывистом режиме: четырежды со скоростью 20 об/мин. в течение 5 мин. с последующим каждый раз отстаиванием суспензии в течение 25 мин.

В полученную суспензию (в ту же емкость) добавляют 4,7 л подогретого до 60°С 1,5-2,0%-ного водного раствора едкого калия и перемешивают компоненты в прерывистом режиме: четырежды со скоростью 20 об/мин. в течение 5 мин. с последующим каждый раз отстаиванием суспензии в течение 25 мин. После чего жидкую фракцию отделяют путем слива надосадочной жидкости через фильтровальную перегородку в накопительную емкость, а в емкость с осадком - твердой фракцией, добавляют 4,7 л подогретого до 60°С 1,5-2,0%-ного водного раствора едкого калия и перемешивают компоненты в прерывистом режиме: четырежды со скоростью 20 об/мин. в течение 5 мин. с последующим каждый раз отстаиванием суспензии в течение 25 мин. Жидкую фракцию отделяют путем слива надосадочной жидкости через фильтровальную перегородку в накопительную емкость и объединяют с полученной ранее надосадочной жидкостью.

Объединенный жидкий экстракт нейтрализуют до рН 7-8 ортофосфорной кислотой. Указанные значения рН среды являются оптимальными с точки зрения сохранения нативности биологически активных веществ и жизнеспособности спор почвенной микрофлоры в готовом препарате. Ортофосфорную кислоту небольшими порциями из расчета 5 мл на 1 л объединенного жидкого экстракта вводят в объединенный жидкий экстракт и одновременно перемешивают со скоростью 60 об/мин. в течение 10 мин. После чего объединенный жидкий экстракт с рН 7-8 настаивают в течение 30 мин. и окончательно перемешивают со скоростью 20 об/мин. течение 5 мин. для получения однородного его состава. Получают 8 л объединенного жидкого экстракта с рН 7-8.

Далее в емкость с рубашкой заливают 8 л экстрагированной жидкой фракции и 4 л объединенного жидкого экстракта, перемешивают со скоростью 20 об/мин. в течение 5 мин. и выдерживают при 30°С в течение 24 часов, подвергая смесь экстрагированной жидкой фракции и объединенного жидкого экстракта в соотношении компонентов 1,0:0,5 жидкофазной глубинной ферментации, в процессе которой микроорганизмы достигают максимума своего развития и синтезируют биологически активные вещества (табл. 1, табл. 2, табл. 3). По достижении стационарной фазы развития микроорганизмов в ту же емкость вводят 0,96 кг (8%, масс.) натрия хлористого в сухом виде с последующим перемешиванием компонентов до полного его растворения и выдерживают полученную смесь в течение 12 часов при температуре 22°С, благодаря чему состав и свойства жидкофазного биосредства при хранении не уступают составу и свойствам свежеприготовленного жидкофазного биосредства, увеличивая тем самым время эффективного его использования. Оставшиеся 4 литра объединенного жидкого экстракта используют как непосредственно гуминовое удобрение.

Использование гуминосодержащего осадка в одном технологическом цикле производства жидкофазного биосредства для роста и развития растений позволяет предотвратить его преждевременную порчу, вызванную высокой влажностью и большой численностью содержащейся в нем микрофлоры. Кроме того, использование максимально в едином технологическом цикле исходного сырья для производства нового жидкофазного биосредства направлено на снижение материальных затрат и энергоресурсов, повышение экономичности промышленного производства.

Новое жидкофазное биосредство имеет богатый состав за счет обогащения его гуминовыми веществами и содержит в своем составе более высокое количество агрономически полезной микрофлоры (табл. 4), расширяя ассортимент жидкофазных биосредств для роста и развития растений. Влияние его на рост и развитие растений яровой пшеницы сорта «Иргина» изучено в модельном эксперименте продолжительностью 10 дней, результаты которого показаны в таблице 5, и в полевом эксперименте, результаты которого приведены в таблице 6. Влияние нового жидкофазного биосредства для роста и развития растений на развитие микроорганизмов почвы (млн./г) и биохимические показатели почвы под растениями яровой пшеницей сорта «Иргина» показано в таблице 7 и таблице 8 соответственно. В вариантах опытов в качестве контрольного использовано жидкофазное биосредство (RU, 2365568) как наиболее близкое по техническому результату к заявленному.

Применением нового жидкофазного биосредства для роста и развития растений в технологии выращивания сельскохозяйственных культур, в частности яровой пшеницы сорта «Иргина», за счет проявления его свойств как эффективного стимулятора роста и развития растений, а также активатора почвенно-микробиологических процессов, удается достичь более высоких урожаев (табл. 6).

Заявленный способ получения жидкофазного биосредства для роста и развития растений является технологичным, что позволяет провести масштабирование процесса и осуществить его в промышленных условиях.

1. Способ получения жидкофазного биосредства для роста и развития растений, включающий твердофазную ферментацию органических отходов с последующими экстракцей твердофазного продукта ферментации и отделением экстрагированной жидкой фракции от осадка, который подвергают экстракции водным раствором едкого калия с последующими неоднократным отделением и объединением жидкого экстракта и нейтрализацией последнего кислотой до рН 7-8, после чего экстрагированную жидкую фракцию смешивают с объединенным жидким экстрактом и отстаивают для получения целевого продукта, отличающийся тем, что твердофазной ферментации подвергают торфонавозную смесь в соотношении компонентов 50:50, обогащенную золой лиственных пород в количестве 3% от массы торфонавозной смеси, в течение 5 суток, а экстракцию твердофазного продукта ферментации осуществляют 1%-ным раствором калия фосфорнокислого в течение 48 ч при температуре 22°С, кроме того, экстракцию осадка осуществляют трижды каждый раз в течение 2 ч 1,5-2,0%-ным водным раствором едкого калия в соотношении 1:5 при температуре 60°С, причем экстрагированную жидкую фракцию смешивают с объединенным жидким экстрактом в соотношении 1,0:0,5 с последующими перемешиванием смеси со скоростью 20 об/мин в течение 5 мин и отстаиванием в течение 24 ч при температуре 30°С, после чего в целевой продукт вводят натрий хлористый в сухом виде в количестве 8 мас.%, перемешивают до полного его растворения и выдерживают в течение 12 ч при температуре 22°С.

2. Способ по п. 1, отличающийся тем, что твердофазную ферментацию осуществляют в три стадии: первую стадию проводят при температуре 37°С в течение 48 ч, вторую - в температурном интервале 55-60°С в течение 24 ч, третью - при температуре 37°С в течение 48 ч, причем на каждой стадии процесса ферментации через каждые 24 ч смесь продувают воздухом в продольном и поперечном направлениях в течение 30 мин.

3. Способ по п. 1, отличающийся тем, что отделение экстрагированной жидкой фракции от осадка производят фильтрованием, при этом фильтрацию экстрагированной массы осуществляют под давлением до 3 атм.

4. Способ по п. 1, отличающийся тем, что экстракцию осадка 1,5-2,0%-ным водным раствором едкого калия осуществляют путем перемешивания компонентов со скоростью 20 об/мин в прерывистом режиме: четырежды перемешивают в течение 5 мин с последующим каждый раз отстаиванием в течение 25 мин.

5. Способ по п. 1, отличающийся тем, что нейтрализацию объединенного жидкого экстракта до рН 7-8 осуществляют ортофосфорной кислотой.