початок розділу Виробничі, аматорські радіоаматорські Авіамодельний, ракетомодельного Корисні, цікаві	хитрощі майстру електроніка фізика технології винаходи	таємниці космосу таємниці Землі таємниці Океану хитрощі Карта розділу
Використання матеріалів сайту дозволяється за умови посилання (для сайтів - гіперпосилання)

ВИНАХІД
Патент Російської Федерації RU2286979

СПОСІБ ОДЕРЖАННЯ мікробіологічні добрива НА ОСНОВІ біогумусу

Ім'я винахідника: коща Андрій Георгійович
Ім'я патентовласника: Кубанський державний аграрний університет
Адреса для листування: 350044, г.Краснодар, вул. Калініна, 13, КГАУ, ПІО
Дата початку дії патенту: 2004.12.06

Винахід відноситься до сільськогосподарської біотехнології, зокрема до технології приготування біологічних добрив. Спосіб включає Вермікомпостірованіе органічних відходів з використанням гібрида червоного каліфорнійського хробака з дощовими черв'яками кубанської природної популяції в кількості 10 ⁴ черв'яків на 1 м ^2, причому в якості органічних відходів використовують гній сільськогосподарських тварин, попередньо нейтралізований до рН 7-8. Вермікомпостірованіе здійснюють протягом 2-3 місяців при температурі 16-32 ° С в природних умовах, причому після відділення черв'яків з біогумусу вібросито з розміром пір 0,5-1,0 см, біогумус підсушують до вологості 50-60%, фасують в пакети з поліпропілену, вносять кукурудзяний екстракт в кількості 1,0-5,0% маси біогумусу і автоклавують протягом 45-75 хв при 0,8-1,2 атм, вносять штам Bacillus megaterium var. phosphaticum 319 і витримують до досягнення титру 8 × 10 ^10. Винахід дозволяє розширити асортимент мікробіологічних добрив, підвищити їх біологічну активність за рахунок збільшення життєздатності мікроорганізмів, знизити матеріальні витрати при виробництві за рахунок спрощення технології приготування і скоротити час виготовлення препарату.

ОПИС ВИНАХОДИ

Винахід відноситься до сільськогосподарської біотехнології, зокрема до технології приготування біологічних добрив.

В останні роки все більше застосування в сільському господарстві знаходить біогумус - продукт вермікомпостірованія різних органічних відходів промислового і сільськогосподарського виробництва спеціально виведеної расою дощових черв'яків. Біогумус містить гумінові і фульвокислоти, макро- і мікроелементи, амінокислоти і гібереліни і інші біологічно активні речовини в доступній рослинам формі. Тому саме по собі застосування біогумусу підвищує врожайність сільськогосподарських культур і збільшує родючість грунтів.

Відомий спосіб отримання біогумусу. Гідролізний лігнін складують в купи, посипають вапном і поливають. Процес здійснюють протягом 1,5-2,0 місяців. Періодично поливають і перелопачують. При необхідності додають вапно додатково, доводять рН до значення 6,8-7,2. Підготовлений таким чином субстрат укладають в ложа і запускають хробаків. Після закінчення процесу вермікомпостірованія черв'яків відокремлюють від отриманого біогумусу і реалізують (пат. РФ №2094413, кл. C 05 F 11/00. 27.10.1997).

Однак використання в якості сировини лігніну вимагає тривалої підготовки субстрату, що пов'язано з особливостями хімічної будови лігніну. Крім того, лігнін має дуже низьку кислотність, що вимагає великої кількості вапна, а вона в свою чергу у великих кількостях токсична для черв'яків. Крім того, низький вміст в біогумусі корисних мікроорганізмів робить його непривабливим для споживача.

Відомий спосіб утилізації органічних відходів в біогумус включає приготування субстрату шляхом змішування компонентів, одним з яких є відходи тваринного походження, внесення в нього черв'яків і / або їх коконів, укладання субстрату в коробку або гряди і компостування при вологості 65-80% і аерації, відділення черв'яків від отриманого біогумусу. В якості головного компонента в субстрат вводять скоп, що є відходом виробництва картону, в кількості 20-80% до загальної маси субстрату. Як відходів тваринного походження застосовані гній великої рогатої худоби і / або гній свиней і послід птахів, застосовані черв'яки виду Eisenia foetida в кількості 15-25 тис. Особин на 1 м ^2. При низькому вмісті азоту в субстраті після змішування компонентів вводять добавки азоту мінеральних добрив у вигляді сечовини в кількості не більше 5% від загальної маси субстрату з одночасною добавкою вапнякової муки в кількості, що забезпечує рН середовища готового субстрату не більше 8 (пат. РФ №2057743, кл. C 05 F 3/06. 10.04.1996.).

Однак даний спосіб має деякі недоліки. Введення скопа (відходів виробництва картону) не завжди можливо в зв'язку з відсутністю сировини. Крім того, широкий діапазон величини його введення не дозволяє стандартизувати процес вермікомпостірованія, так як частка скопа впливає на активність черв'яків. Викликає сумнів, що сечовина може забезпечувати заявляється ефект. Крім того, як і в вищевказаному аналогу, малоймовірно, щоб отриманий таким способом біогумус включав в себе необхідну кількість корисних мікроорганізмів, в тому числі і здатних гідролізу важкорозчинних для рослин форм фосфору.

Найбільш близьким до заявляється способу є спосіб отримання біодобрива, що полягає в отриманні біогумусу шляхом вермікомпостірованія сільськогосподарських і промислових відходів з використанням дощових черв'яків, відділення біогумусу від черв'яків і його досушування, причому з дощових черв'яків використовують хробаків "Оболенський гібрид", отриманих нами шляхом схрещування "Червоного каліфорнійського гібрида "з російської популяцією дощових черв'яків Eisenia foetida, при цьому Вермікомпостірованіе здійснюють при температурі 16-24 ° с протягом 4-6 місяців, в отриманий біогумус вносять мікроорганізми, що володіють фунгіцидними властивостями. У способі мікроорганізми, що володіють фунгіцидною активністю, вносять після відділення черв'яків або після дозрівання біогумусу, крім того, в якості їх використовують штам бактерій Bacillus subtilis ІПМ-215 в концентраціях 1 ^х 10 ⁹ -1 × 10 ¹² спір на 1 кг біогумусу або культуру мікофільного гриба Trichoderma viride Pers ex SFGray 16 в концентраціях 1 × 10 ⁴ -1 × 10 ⁸ колонієутворюючих одиниць на 1 кг біогумусу (пат. РФ №2125549, кл. C 05 F11 / 08, 1999 року, бюл. №3. - прототип ).

Однак даний спосіб має ряд істотних недоліків. По-перше, використання зазначеного гібрида не дозволяє повсюдно отримувати якісний біогумус, так як кліматичні умови нашої країни дуже різноманітні. По-друге, викликає сумнів можливість використання даної технології в південних регіонах Росії, так як вказаний діапазон температур не дозволяє в теплі місяці проводити культивування даного гібрида, а час культивування (4-6 місяців) не дозволяє отримувати достатню кількість біогумусу. Крім того, дефіцит засвоєного для рослин фосфору в багатьох агроландшафтах вимагає додаткового введення мікроорганізмів, що володіють здатністю перетворювати трудноусвояемие сполуки фосфору в доступні форми, що не може забезпечити пропонований препарат.

Препарат, що отримується по прототипу, вимагає додаткового введення прилипача (при його використанні для обробки насіння), що потребує додаткових матеріальних та людських ресурсів, що не завжди економічно доцільно. Крім того, низький титр препарату вимагає високих доз внесення для боротьби з хворобами, що робить економічно неефективним застосування даного бактеріального препарату.

Відомі способи не дозволяють ефективно отримувати мікробіологічне добриво з великим вмістом поживних для рослин речовин і одночасно з високим титром корисних мікроорганізмів і володіє здатністю до переведення фосфатів в доступні для рослин форми без застосування перед обробкою насіння додатково прілепателя.

Технічним рішенням завдання є розширення асортименту бактеріальних добрив, зниження матеріальних витрат при виробництві та підвищення їх біологічної активності, а й збільшення термінів зберігання препарату, поліпшення агрохімічних показників грунту за рахунок поживних речовин, що входять до складу біогумус, наявності у препарату здатності перетворювати трудноусвояемие сполуки фосфору в доступні для рослин форми і високого титру корисних мікроорганізмів.

Поставлена ​​задача досягається тим, що в способі отримання мікробіологічного добрива на основі біогумусу, що включає отримання біогумусу шляхом вермікомпостірованія органічних відходів з використанням дощових черв'яків і внесення в біогумус мікроорганізмів, причому в якості органічних відходів використовують гній сільськогосподарських тварин, попередньо нейтралізований до рН 7-8, а в якості дощових черв'яків використовують гібрид червоного каліфорнійського хробака з дощовими черв'яками кубанської природної популяції, в кількості 10 ⁴ на 1 м ^2, при цьому Вермікомпостірованіе здійснюють протягом 2-3 місяців при температурі 16-32 ° с в природних умовах, причому після відділення черв'яків з біогумусу вібросито з розміром пір 0,5-1,0 см, біогумус підсушують до вологості 50-60%, фасують в пакети з поліпропілену, вносять кукурудзяний екстракт в кількості 1,0-5,0% маси біогумусу і автоклавують протягом 45-75 хв при 0,8-1,2 атм, вносять штам Bacillus megaterium var. phosphaticum 319 і витримують до досягнення титру 8 × 10 ^10.

Заявлений спосіб отримання мікробіологічного добрива на основі біогумусу відрізняється від прототипу режимами виготовлення біогумусу і фізіологічної групою використовуваних мікроорганізмів і додаткових введенням вуглеводів (кукурудзяний екстракт) в якості джерела живлення та прилипача для препарату при обробці насіння.

Ці відмінності дозволяють зробити висновок про відповідність заявлених технічних рішень критерію "новизна".

Ознаки, що відрізняють заявляється технічне рішення від прототипу, спрямовані на досягнення поставленого завдання і не виявлені при вивченні патентної і науково-технічної літератури в даній і суміжній областей науки і техніки і, отже, відповідають критерію "винахідницький рівень".

Спосіб отримання мікробіологічного добрива на основі біогумусу наступним чином.

Приклад 1. Гній великої рогатої худоби складується в бурти розміром 1 · 5 · 1,5 метрів. Гній перелопачується до досягнення нею температури навколишнього середовища. Для регуляції кислотності використовується крейда або гашене вапно. Защелачивание проводять пошарово до досягнення гноєм рН 7-8. Якщо кислотність гною буде менше 7 од., То черв'яки розвиватися в ньому не будуть, а значить біогумус буде утворюватися. Якщо кислотність гною буде більше 8 од., То черв'яки розвиватися і в ньому не будуть, так як це значення рН для них і не оптимально, крім того, буде перевитрата защелачівающего агента, що призведе до додаткових витрат на підготовку субстрату для черв'яків. Таким чином, оптимальною кислотністю гною для розвитку черв'яків є рН, що дорівнює 7,5 од.

Як кільчастих хробаків використовується гібрид червоного каліфорнійського хробака з дощовими черв'яками кубанської природної популяції, отриманий при спільному культивуванні гібрида червоного каліфорнійського хробака з кубанської популяцією кільчастих гнойових черв'яків. Це пов'язано з тим, що гібрид червоного каліфорнійського хробака дуже чутливий до умов зовнішнього середовища і вимагає оптимальної температури, визначених якостей субстрату, що робить його не технологічним в наших умовах. У той же час, кільчасті гнойові черв'яки, що живуть у ґрунті, хоча і всеїдні, але низькопродуктивні і зберігають інстинкт до міграції, що робить їх незручним об'єктом для вермікомпостірованія. Тому використання адаптованої породи забезпечує досить високу ступінь продуктивності черв'яків і одночасно низьку сприйнятливість до зовнішніх умов середовища.

Готовий до використання гній заселяють черв'яками з розрахунку 10 тис. Черв'яків на 1 м ^2, попередньо перевіривши тестом "50 черв'яків", який дозволяє оцінити якість субстрату. Заселення проводиться ввечері або в похмурий день, так як хробаки не виносять прямих сонячних променів. Навали з заселеним хробаками субстратом зверху накривають травою для захисту від сонця і зниження випаровування води. Навали періодично поливають, розпушують верхній шар субстрату. Вермікомпостірованія здійснюють протягом 2-3 місяців. Якщо час культивування становить менше 2 місяців, то гібрид червоного каліфорнійського хробака та кільчастого хробака кубанської популяції не переробить субстрат, а значить вихід біогумусу буде незначний. Якщо час культивування становить більше 3 місяців, то гібрид червоного каліфорнійського хробака та кільчастого хробака кубанської популяції, переробивши весь субстрат, начтет придушуватися і втрачати продуктивність, а крім того, це збільшує час процесу приготування біопрепарату, що збільшує його собівартість. Тому оптимальним часом культивування черв'яків в субстраті становить 2,5 місяців. Оптимальне культивування черв'яків в субстраті здійснюють при температурі 24 ° С. Якщо температура культивування становить менше 16 ° С, то метаболізм і зростання гібридних черв'яків сповільнюється, а значить і ефективність конверсії субстрату в біогумус буде низька. Якщо температура культивування становить більше 32 ° С, то зростання вермікультури і буде низьким.

В результаті зростання і розмноження черв'яків відбувається переробка гною в біогумус. Відділення черв'яків здійснюють на механічних віброситами, причому залишаються на ситі черв'яки використовуються для подальшого отримання біогумусу з наступної партії гною. При цьому оптимальним є розмір пір сита 0,75 см, що дозволяє отримувати чистий біогумус, вільний від часток не переробленого субстрату і залишків сміття. Якщо величина пір сита буде менше 0,5 см, то швидкість просіювання буде низька, що збільшить час технологічної операції. Якщо величина пір сита буде більше 1,0 см, то разом з частинками біогумусу в ємність з готовим продуктом будуть потрапляти і частки не переробленого субстрату, що буде негативно позначатися на якості готового продукту.

Отриманий біогумус підсушується в потоці гарячого повітря до вологості 55% і складується в крафт-мішки. Якщо вологість готового біогумусу буде менше 50%, то буде відбувається перевитрата теплоносія при сушінні продукту і це зажадає додаткового введення води для комфортного розвитку внесених в біогумус фосфоролітіческіх мікроорганізмів. Якщо вологість готового біогумусу буде більше 60%, то якість готового продукту погіршиться, так як отримується добриво втратить сипучість, а крім того, аерація субстрату буде низька, що призведе до уповільнення розвитку мікроорганізмів.

Отриманий вищевказаним способом біогумус використовується одночасно в якості і носія, і субстрату для розвитку і розмноження фосфоролітіческіх мікроорганізмів. У міру необхідності біогумус з крафт-мішків розфасовується по поліпропіленовим пакетам в залежності від обсягів використання від 1 кг до 5 кг в пакет. Для забезпечення вуглеводного харчування фосфоролітіческіх мікроорганізмів, а й виключення використання прилипачів при обробки насіння в розфасований біогумус вноситься кукурудзяний екстракт з розрахунку 3% від маси біогумусу (оптимальна концентрація), тобто якщо маса пакета з біогумусом 5 кг, то меляси додається 150 р Якщо маса вноситься кукурудзяного екстракту буде менше 1%, то вуглеводного харчування для розвитку фосфоролітіческіх бактерій буде недостатньо, і необхідного титру культура мікроорганізмів не досягне. Якщо маса вноситься кукурудзяного екстракту буде більше 5%, то надлишок кукурудзяного екстракту призведе до додаткових витрат на приготування добрива і знизить якість препарату.

Після додавання кукурудзяного екстракту пакети закриваються ватно-марлевими пробками і стерилізують в автоклаві при режимі 1 атм протягом однієї години, що є оптимальним режимом стерилізації. Якщо час стерилізації буде менше 45 хв, а тиск в автоклаві менше 0,8 атм, то повної стерилізації субстрату не відбудеться і в ньому залишаться мікроорганізми, які будуть заважати росту і розвитку фосфоролітіческіх мікроорганізмів, а значить, їх потрібного титру мікроорганізми не досягнуть, що знизить якість препарату. Якщо час стерилізації буде більше 75 хв, а тиск в автоклаві понад 1,2 атм, то за рахунок жорсткого режиму автоклавіровнія в субстраті (біогумусі) утворюються речовини, токсичні для фосфоролітіческіх мікроорганізмів, в тому числі і за рахунок карамелізації цукрів кукурудзяного екстракту, і якість препарату знизиться, крім того, собівартість бактеріального препарату буде висока за рахунок перевитрати теплоносіїв.

Для засіву біогумусу використовують посівний матеріал з колекції чистих культур Федерального державної установи "Краснодарський біоцентр". Пробірку з ліофілізованої чистою культурою Bacillus megaterium var. phosphaticum 319 оживляють за допомогою живильного розчину. Проводять засів жвавій культури в колби на 750 мл по 200-250 мл живильного середовища, що представляє собою розчин кукурудзяного екстракту, меляси, сульфату амонію і крейди. Потім отриманий матковий розчин засівають в бутлі об'ємом 5 літрів, що містять по 2,0-2,5 літра живильного середовища того ж складу.

Отриманий таким чином робочий розчин культури Bacillus megaterium var. phosphaticum штам 319 засівають стерильно в біогумус з розрахунку кінцевого титру мікроорганізмів 4 х 10 ^7. Перемішування виробляють механічно таким чином, щоб не пошкодити поліпропіленові пакети. Потім засіяні пакети поміщають в термостатіруемого приміщення з кімнатною температурою.

Після закінчення 10-14 днів перевіряю титр посіяних мікроорганізмів, який повинен збільшитися на 1-2 порядки за рахунок зростання фосфоролітіческіх бактерій на біогумусі і досягати 8 × 10 ^10.

Подальше зберігання препаратів в непошкоджених пакетах протягом 3-х місяців не знижувало титру препарату на основі Bacillus megaterium var. phosphaticum штам 319 нижче 2 × 10 ^10, що пов'язано з оптимальним вмістом в біогумусі необхідних для мікроорганізмів поживних речовин і додаткового введення вуглеводних компонентів харчування, в якості якого використовується кукурудзяний екстракт. Результати експериментів представлені в таблиці 1.

Приклад 2. Згідно способу отримання мікробіологічного добрива на основі біогумусу за прикладом 1, в якості сировини для культивування черв'яків використовують курячий послід з додаванням подрібненої соломи.

Приклад 3. Згідно способу отримання мікробіологічного добрива на основі біогумусу за прикладом 1, в якості сировини для культивування черв'яків використовують кінський гній.

Приклад 4. Згідно способу отримання мікробіологічного добрива на основі біогумусу за прикладом 1, в якості сировини для культивування черв'яків використовують гній телят на відгодівлі з додаванням подрібненої соломи.

Результати визначень кількості бактерій Bacillus megaterium var. phosphaticum штам 319 в біогумусі різного походження представлені в таблиці 2.

Результати лабораторних випробувань за прикладами 1, 2, 3, 4 показали, що незалежно від походження відходів тваринництва біогумусом отриманим на його основі забезпечується високий титр Bacillus megaterium var. phosphaticum штам 319, необхідний для отримання якісного бактеріального добрива для перекладу складних фосфорорганічних сполук і трудноусвояемих мінеральних фосфатів в доступну для рослин форму.

Крім того, слід зазначити, що технологія отримання біогумусу це простий процес, а сировину (органічні відходи сільського господарства) загальнодоступне. Одночасно з отриманням біогумусу вирішується і проблема захисту навколишнього середовища, що актуально особливо в аграрних регіонах з розвиненим тваринництвом.

Результати аналізу хімічного складу біогумусу і перегною, отриманих з гною великої рогатої худоби, представлені в таблиці 3.

Як видно з таблиці, використання біогумусу дозволяє не тільки забезпечити високі показники концентрації фосфоролітіческіх бактерій, але і використовувати біогумус як високоефективний джерело поживних речовин для росту рослин (дані хімічного складу біогумусу наводяться в порівнянні зі складом перегною).

Не слід забувати і про те, що використання біогумусу в якості наповнювача для препарату фосфоролітіческіх бактерій не тільки забезпечує рослини корисними мікроорганізмами, але і само по собі є джерелом поживних речовин.

Таким чином, спосіб приготування бактеріального добрива на основі біогумусу не тільки дозволяє отримати високий титр Bacillus megaterium var. phosphaticum штам 319 при використанні запропонованого способу за рахунок наявності в біогумусі поживних речовин, а й і одночасно активізувати рослини з використанням поживних і стимулюючих речовин самого біогумусу. Крім того, реалізація прелагаемого способу розширить асортимент біопрепаратів за рахунок можливості розміщення малотоннажних виробництв безпосередньо в регіонах і частково вирішити проблеми утилізації відходів тваринництва.

ФОРМУЛА ВИНАХОДУ

Спосіб отримання мікробіологічного добрива на основі біогумусу, що включає отримання біогумусу шляхом вермікомпостірованія органічних відходів з використанням дощових черв'яків і внесення в біогумус мікроорганізмів, що відрізняється тим, що в якості органічних відходів використовують гній сільськогосподарських тварин, попередньо нейтралізований до рН 7-8, а в якості дощових черв'яків використовують гібрид червоного каліфорнійського хробака з дощовими черв'яками кубанської природної популяції в кількості 10 ⁴ на 1 м ^2, при цьому Вермікомпостірованіе здійснюють протягом 2-3 місяців при температурі 16-32 ° с в природних умовах, причому після відділення черв'яків з біогумусу вібросито з розміром пір 0,5-1,0 см біогумус підсушують до вологості 50-60%, фасують в пакети з поліпропілену, вносять кукурудзяний екстракт в кількості 1,0-5,0% маси біогумусу і автоклавують протягом 45-75 хв 0, 8-1,2 атм, вносять штам Bacillus megaterium var. phosphaticum 319 і витримують до досягнення титру 8 × 10 ^10.

Версія для друку
Дата публікації 04.03.2007гг

НОВІ СТАТТІ ТА ПУБЛІКАЦІЇ
	Технологія виготовлення універсальних муфт для бесварочного, безрезьбовиє, бесфлянцевого з'єднання відрізків труб в трубопроводах високого тиску (мається відео)
	Технологія очищення нафти і нафтопродуктів
	Про можливість переміщення замкнутої механічної системи за рахунок внутрішніх сил
	Світіння рідини в тонких діелектричних каналох
	Взаємозв'язок між квантової і класичної механікою
	Міліметрові хвилі в медицині. Новий погляд. ММВ терапія
	магнітний двигун
	Джерело тепла на базі нососних агрегатів