Органо-мінеральне біоактивне добриво

Реферат: Органо-мінеральне біоактивне добриво містить органічний наповнювач, вибраний з групи: відходи антропогенного походження, природні органічні поклади, мінеральні компоненти, включаючи цеоліт. Добриво активоване фосфатмобілізуючими бактеріями, як мінеральні компоненти додатково містить калімагнезію. UA 113190 U (54) ОРГАНО-МІНЕРАЛЬНЕ БІОАКТИВНЕ ДОБРИВО UA 113190 U UA 113190 U 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 60 Корисна модель належить до сільського господарства, до органо-мінеральних біоактивних добрив і може бути використана для продуктивного вирощування сільськогосподарських культур і рослин, рекультивації ґрунтів і відновлення їх родючості, нормалізації складу мікрофлори, шляхом забезпечення їхніх потреб у основних елементах живлення та мікроелементах, підвищення ступеня засвоєння рослинами фосфатів із добрива та ґрунтів задля поліпшення перебігу репродуктивних процесів, підвищення врожайності та якості продукції. Відомо комплексне добриво, що включає, мас. %, природний цеоліт 65-80 і пташиний послід 20-35 [UA № 9570 С2, G05F 3/00, 2000] та комплексне добриво, що містить, мас. %, природний цеоліт 55-65, послід птиці 20-54, суперфосфат 6-7, аміачну селітру 4-5, калій-магнезію 2-3 [UA № 50030 А, C05F 3/00, 2002]. Зазначені добрива мають недостатню питому вагу органічної речовини. Відомо використання в сільському господарстві різних, в першу чергу, мінеральних добрив, які вводять в ґрунт у вигляді розчинів, порошку або гранул. Найбільш широке застосування в зв'язку з зручністю застосування знайшли добрива у вигляді монолітних гранул різного складу. [Пат. США 33244500, 1966, кл. 71-1; Авт. Свид. СРСР № 865864, 1980, кл. С05D 9/02; пат. РФ № 2043320, 1992, кл. С05D 9/02; пат. РФ № 2034819, 1992, кл. С05D 9/02]. Загальним недоліком таких добрив є пригнічення біологічної активності ґрунтів відразу після внесення добрив, низький ступінь засвоюваності мінеральних компонентів у зв'язку із процесами ретроградації фосфатів, денітрифікації та інфільтрації азоту, що зумовлює невеликий термін дії добрив, провокує процеси евтрофікації водойм та може викликати підвищення вмісту нітратів у продукції рослинництва. Найближчим аналогом до корисної моделі, що заявляється, є органо-мінеральне біоактивне добриво на органічній основі, що містить (кг/т сухої маси) органічний наповнювач 460-520, аміачну селітру 90-110, суперфосфат 100-120, хлористий калій 40-50, фосфогіпс 40-50, перліт 30, цеоліт 30, сульфат марганцю 0,26, сульфат цинку 0-1,5, борну кислоту 0-1,4, воду - решту. Як відходи антропогенного походження використовують пташиний підстилковий і безпідстилковий послід, підстилковий гній великої рогатої худоби, тверду фракцію тваринних стоків, а як природні органічні поклади використовують сапропелі, торф, буре вугілля або компост з органічних відходів [UA № 78663 С2, C05F 3/00, 2007]. Недоліком даного добрива є також низький рівень засвоюваності мінеральних компонентів, відсутність компонентів, здатних розчиняти важкодоступні ґрунтові фосфати, покращуючи фосфорне живлення рослин. Проблема фосфору - одна з найгостріших в землеробстві. Пояснюється це двома причинами: недостатністю геологічних запасів цього елемента, а також швидким і міцним зв'язуванням його в ґрунті при внесенні з добривами (ретроградацією). Засвоюваність сільськогосподарськими рослинами фосфору з добрив не перевищує 25 %. Тому велика його частина фіксується ґрунтом, перетворюючись у важкодоступні для рослин фосфати. З огляду на низьку розчинність цей макроелемент так і залишається незатребуваним, при цьому з року в рік продовжується внесення фосфорних добрив. Наприклад, в 100 г "суперфосфату" всього лише 20 г діючої речовини по фосфору, та й той не весь розчинний, тому і лягає мертвим вантажем в ґрунті. Фосфатмобілізуючі бактерії, що входять до складу біопрепаратів, здатні розчиняти важкодоступні ґрунтові фосфати, перетворити їх у рухомі форми, доступні для рослин, покращуючи фосфатне живлення рослин та дозволяючи при цьому на третину знизити дози мінеральних добрив. При їх застосуванні не тільки збільшується кількість гумусу, але ще відбувається активізація ґрунтової мікрофлори. Мікробні добрива стимулюють ріст і розвиток ефективних ґрунтових аборигенних (місцевих) мікроорганізмів, біомаса яких збільшується в 1,5-3 рази. У 2-4 рази інтенсивніше стає і ґрунтове дихання. Особливо добре це видно на тих ділянках, де активно використовуються мінеральні добрива, які підкислюють ґрунтовий розчин та пригнічують біологічну активність ефективних мікроорганізмів ґрунту, наслідком чого є розвиток фітопатогенної мікрофлори. Задачею корисної моделі було створення нового біоактивного добрива на основі фосфатмобілізуючих бактерій, яке має більш високу ефективність та більш просту технологію їх отримання. Поставлена задача вирішується тим, що у органо-мінеральному біоактивному добриві, яке містить органічний наповнювач (відходи антропогенного походження, природні органічні поклади), а також мінеральні компоненти, включаючи цеоліт, згідно з корисною моделлю, добриво активоване фосфатмобілізуючими бактеріями, а як мінеральні компоненти додатково містить калімагнезію, причому склад добрива відповідає наступному співвідношенню інгредієнтів, мас. %: органічний наповнювач 70-85; цеоліт 10-25; калімагнезія 5-10; клітини 6 9 Bacillus polymyxa штам ВНДІСГМ В-324, 1·10 -8-10 кл/г добрива. В найбільш прийнятному 1 UA 113190 U 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 60 варіанті реалізації як органічний наповнювач добриво містить послід пташиний та/або гній підстилковий чи безпідстилковий тварин, як цеоліт містить клиноптилоліт та виготовлене у вигляді гранул. Заявлюваний склад органо-мінерального біоактивного добрива забезпечує збалансування вмісту та співвідношення елементів живлення сільськогосподарських (лісових, декоративних) культур, підвищення рістактивуючої та поживної здатності добрива, підвищення рівня засвоєння рослинами фосфатів, створення сприятливого середовища для розвитку ефективних мікроорганізмів у ґрунті, пролонговану дію добрива, створення санітарно-гігієнічно безпечних умов його застосування, підвищення продуктивності виробництва добрив та процесів утилізації відходів птахівництва та тваринництва, а також збільшення строків зберігання добрива та покращення умов механізованого внесення добрива в ґрунт. Калімагнезія ефективна для культур, чутливих до хлору, які позитивно відгукуються на магній (картопля, гречка, бобові, плодові та ягідні) на всіх типах ґрунтів, особливо на легких (піщаних і супіщаних). Відомо, що сульфат калію є цінним безхлорним добривом, ефективність якого краще проявляється на бідних калієм дерново-підзолистих ґрунтах легкого гранулометричного складу та торф'яних ґрунтах. На кислих ґрунтах дія сульфату калію підвищується на фоні застосування вапна. Наявність в добриві сульфат-аніону позитивно впливає на врожай рослин родини хрестоцвітних (капуста, бруква, турнепс та інших), а також бобових, які споживають багато сірки, сприяє підвищенню біологічної активності ґрунтів за рахунок задоволення потреб мікроорганізмів у сірці як джерелі живлення. Калімагнезія перешкоджає вимиванню магнію з ґрунту, підвищує вміст вітаміну С і зберігає свою дію на наступний рік. При її використанні, накопичення хлор-іону в ґрунті істотно менше. А це особливо важливо для збереження природи ґрунтів та екології в цілому. Включення до складу добрива цеоліту, який характеризується наявністю тривимірного алюмокремнійкисневого каркасу, що утворює системи порожнин і каналів, забезпечує абсорбцію (поглинання) біоактивних, мінеральних компонентів, фосфатмобілізуючих бактерій та повільне їх вивільнення у кореневу систему рослин. Катіони і молекули води слабо пов'язані з каракасом і можуть бути частково або повністю заміщені (видалені) шляхом іонного обміну і дегідратації без руйнування каркасу цеоліту. Позбавлений води цеоліт являє собою мікропористу кристалічну "губку", обсяг пір в якій становить до 50 % обсягу каркасу цеоліту. Така "губка", що має діаметр вхідних отворів від 0,3 до 1 нм (в залежності від виду цеоліту), є високоактивним адсорбентом. Діаметр вхідних отворів "губки" має строго певні розміри. У зв'язку з цим відбувається так званий молекулярно-ситовий відбір при сорбції молекул з газу в рідині. Властивості цеолітів дозволяють розділяти молекулярні суміші навіть в тих випадках, коли різниця в розмірах молекул становить 10-20 пм. Клиноптилоліт є особливо цінним різновидом цеолітів та містить в середньому 60 % двоокису кремнію. Структура клиноптилоліта створена тривимірною решіткою. Вона складається з кремнекислих тетраедрів (SiO4)4 взаємно з'єднаних атомами кисню, причому 5частина атомів кремнію заміщена атомами алюмінію (АlO4) . Таким чином, створюється характеристична просторова конструкція, що відрізняється значною кількістю шпаринок, які, з'єднуючись між собою, створюють менші, в яких знаходяться катіони металів або молекули води. Загальний обсяг цих шпаринок складає 24-32 %. Механізм дії штаму P. polymyxa KB [Патент України № 20206А, публ. 15.07.1997 p.] пов'язаний з його властивостями продукувати органічні кислоти, що сприяє розчиненню важкорозчинних мінеральних фосфатівґрунту та добрив, а також синтезувати фермент фосфатазу, що забезпечує гідроліз органічних ґрунтових фосфатів, внаслідок чого активізується процес засвоєння фосфору рослинами. Клітини P. polymyxa KB проявляють резистентність до дії низки фунгіцидів та інсектицидів у концентрації, яка застосовується в технологічній робочій суміші для протруєння насіння сільськогосподарських культур. Штам Bacillus polymyxa ВНІІСХМ В-324 Д накопичує на десяту добу 25 мг/100 мл рухомого фосфору, в той час як відомий найбільш активний в цьому відношенні штам Bacillus megaterium AP-1-13,7 мг і лише на 25-ту добу - 44,6 мг. Результати свідчать, що штам Bacillus polymyxa ВНІІСХМ В-324 Д є одним з найактивніших продуцентів стимуляторів росту рослин. Токсикологічна оцінка показала екологічну та біологічну безпечність P. polymyxa KB при виробництві та застосуванні як біодобрива. Як показали проведені авторами дослідження, саме вказане співвідношення інгредієнтів забезпечує найбільшу ефективність добрива, а саме: збалансований рівень надходження поживних речовин відповідно до вимог більшості сільськогосподарських культур на мінеральних ґрунтах Полісся та Лісостепу, збільшення рівня доступності рослинам фосфатів добрива, високу швидкість розмноження Bacillus polymyxa у ґрунтах та інтенсивні процеси продукування ними 2 UA 113190 U 5 10 15 20 25 30 стимуляторів росту і розвитку рослин та антибіотиків патогенної мікрофлори рослин, що є умовою для значного підвищення врожайності сільськогосподарських культур та відтворення родючості ґрунтів. Органо-мінеральне біоактивне добриво виготовляється з органічної маси антропогенного походження (відходів птахівництва або тваринництва на тирсовій або солом'яній підстилці) вологістю 40-50 %, яка проходить термічне сушіння гарячими газами теплогенератора в сушильних камерах при температурі 150-190 °C до вологості 14-16 %, після чого органічна сировина змішується із мінеральними компонентами (цеоліт (клиноптилоліт), калімагнезія) та проходить подрібнення в молотковій дробарці, потім обробку паром для остаточного знищення патогенних мікроорганізмів і яєць гельмінтів та підвищення пластичності, після чого гомогенізується та проходить грануляцію за допомогою преса гранулятора роликового типу. В результаті на виході отримують пелети добрива діаметром 6-8 мм, які за досягнення температури в межах 30-40 °C обприскуються робочим розчином, культурального середовища фосфатмобілізуючих бактерій Bacillus polymyxa штам ВНДІСГМ В-324 у вигляді 5-10 % розчину 6 9 картопляного агару із титром 1·10 -8·10 кл/г (наприклад, бактеріальним препаратом, одержаним за патентом України № 99009 [Поліміксобактерин, ТУ У 24.1-00497360-004:2009]). Шляхом охолодження до кімнатної температури дане добриво остаточно підсушується до вологості 14-18 %, після чого пакується. ФОРМУЛА КОРИСНОЇ МОДЕЛІ 1. Органо-мінеральне біоактивне добриво, що містить органічний наповнювач, вибраний з групи: відходи антропогенного походження, природні органічні поклади, мінеральні компоненти, включаючи цеоліт, яке відрізняється тим, що добриво активоване фосфатмобілізуючими бактеріями, як мінеральні компоненти додатково містить калімагнезію, а склад добрива відповідає наступному співвідношенню інгредієнтів, мас. %: органічний наповнювач 70-85 цеоліт 10-25 калімагнезія 5-10 клітини Bacillus polymyxa штам 6 9 1·10 -8·10 . ВНДІСГМ В-324 (кл/г добрива) 2. Органо-мінеральне біоактивне добриво за п. 1, яке відрізняється тим, що як органічний наповнювач містить послід пташиний та/або гній підстилковий чи безпідстилковий тварин. 3. Органо-мінеральне біоактивне добриво за п. 1, яке відрізняється тим, що як цеоліт містить клиноптилоліт. 4. Органо-мінеральне біоактивне добриво за п. 1, яке відрізняється тим, що виготовлене у вигляді гранул. Комп’ютерна верстка М. Мацело Державна служба інтелектуальної власності України, вул. Василя Липківського, 45, м. Київ, МСП, 03680, Україна ДП “Український інститут інтелектуальної власності”, вул. Глазунова, 1, м. Київ – 42, 01601 3