Органо-мінеральне біологічно активне добриво

Реферат: Органо-мінеральне біологічно активне добриво містить органічну речовину природного і антропогенного походження (О), мінеральні речовини (М) і біологічно-активну компоненту непорушних природних фітоценозів (Б). Органічна речовина (О) додатково містить активоване вугілля із адсорбованими органічними речовинами, мінеральні речовини (М) додатково містять діатоміт із адсорбованими органічними речовинами і добриво додатково містить екзоферменти і кремнієві бактерії. UA 96847 U (12) UA 96847 U UA 96847 U 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 60 Корисна модель належить до сільського господарства, а саме до створення органомінерального добрива пролонгованої дії, яке може бути використане для підвищення родючості та рекультивації земель, одержання екологічно чистої продукції рослинництва, вирощування садових, лікарських, декоративних і лісових рослин, в тому числі в аридних земельнокліматичних зонах. Відоме комплексне добриво (UA, патент № 50030А, МПК (2006), C05F 11/02 (2007.01), C05F 7/00, Опубл. 27.08.2007, Бюл. № 13, 2007 р.) [1], яке містить суміш мінерального, органічного і хімічного компонентів. Як мінеральну компоненту добриво містить природний цеоліт, як органічну компоненту - послід птиці, як хімічну компоненту - речовини, що містять азот, фосфор, калій та сірку при наступному співвідношенні компонентів, мас. %: природний цеоліт - 55-65; послід птиці - 20-25; суперфосфат - 6-7; аміачна селітра - 4-5; калій-магнезія - 2-3. Добриво виготовляють шляхом механічного змішування. Недоліками відомого добрива [1] є низька біологічна активність і низькі споживчі властивості в зв'язку з відсутністю в його складі біологічної компоненти, сорбентів та мінеральних добавок. Відоме також органо-мінеральне збалансоване біоактивне добриво "Альфа Біо" (UA, патент № 26051, МПК (2006), C05F 11/02 (2007.01), C05F 7/00, Опубл. 27.08.2007, Бюл. № 13, 2007 р.) [2]. Добриво містить органічну речовину - органічні відходи антропогенного походження, носій органічного вуглецю, мінеральні добрива, мікроелементи, мінеральні сорбенти і іонообмінники, меліоранти, екзоферменти та специфічний мікробіоценоз. Добриво [2] має наступний склад при співвідношенні компонентів, в кілограмах на тону сухої маси продукту: органічні відходи антропогенного походження - 280-440; носій органічного вуглецю - 80-130; сульфат марганцю MnSO4-0,25-0,30; екзоферменти - 0,01-0,015; гіпс або фосфогіпс - 40-180; вапно або мергель, або сапоніт - 15-150; специфічний мікробіоценоз - 1-1,5; карбамід - 50-90; суперфосфат - 80-120; калійні добрива - 5-140; перліт - 12-16; цеоліт - 25-35; мікроелементи - 0,1-3,7; вода - решта. Добриво готують шляхом змішування та компостування компонентів. Недоліками відомого добрива [2] є: - низька біологічна активність, яка обумовлена відсутністю кремнію у доступній для рослин формі та кремнієвих бактерій в добриві, що особливо важливо для піщаних ґрунтів аридних зон; - багатокомпонентний склад добрива, до 14 компонентів, більшість з яких є дорогими і дефіцитними, наприклад сульфат марганцю, сульфат цинку, борна кислота, молібдат амонію, сульфат міді, спучений перліт, спучений вермикуліт; обмежена база сировини для багатотоннажного виробництва у зв'язку з використанням органічної сировини тільки антропогенного походження; Найбільш близьким аналогом до корисної моделі за технічною суттю та результатом, що досягається, є органічно-мінеральне біоактивне добриво "Екобіом-південь" (UA, патент № 53882 А, МПК 7, C05F15/00, C05G3/00, Опубл. 17.02.2003, Бюл. № 2, 2003 р.) [3]. Добриво містить органічну речовину природного та антропогенного походження, мінеральні добавки та біологічно активну компоненту при наступному співвідношенні компонентів, в кілограмах на тонну продукту: органічна речовина - 450-500; азот загальний (N) - 20-40; фосфор загальний (Р2О5) - 20-30; калій загальний (К2О) - 30-40; гіпс (фосфогіпс) - 100-150; сорбенти (спучені перліт або вермикуліт) - 20-30; іонообмінники - сапоніт або цеоліт - 20-30; біота у складі торфової маси - 10; вода - решта. Органічною основою для створення добрива [3] є компоненти природного походження торф, буре вугілля, озерні і морські сапропелі, а також антропогенного походження - гній ВРХ, тверді фракції безпідстилкового гною тваринницьких комплексів, осади стічних вод, підготовлені органічні відходи і компости. Мінеральні добавки включають аміачну селітру, суперфосфат, калімагнезію або інші аналогічні мінеральні добрива, сорбенти - спучений перліт, спучений вермікуліт, іонообмінники цеоліт, сапоніт, бентонітові глини, вапнуючі матеріали - сиромелений вапняк, мергель, крейда. Біологічно-активна компонента складається із основних таксономічно-функціональних груп мікрофлори азотного і вуглецевого обміну, виділених із непорушних фітоценозів. Добриво готують наступним чином. Органічні і мінеральні компоненти завантажують в бункер, де їх змішують і подрібнюють до однорідної маси і вологості 55 %. Однорідну суміш перевантажують у змішувач, додають біологічно активну компоненту у складі торфової маси, із розрахунку 10-15 кг на 1 тонну добрива, і перемішують протягом двох годин при температурі 30 °C і вологості не менше 55 %. Підготовлену суміш завантажують в біореактор для завершення процесу бактеризації, яку проводять протягом 12 годин, при температурі 30 °C і вологості не менше 55 %. Із біореактора біоактивну суміш компонентів вивантажують в бурти висотою не більше 80 см з періодичним перемішуванням в буртах через 6-7 діб протягом 21 1 UA 96847 U 5 10 15 20 доби і зволоженням до 60 %. Для отримання добрива в товарному стані біомасу досушують і гранулюють в спеціальному грануляторі, розфасовують та упаковують в тару. Нами були проведені лабораторні дослідження впливу відомого добрива [3] на біологічну активність та споживчі властивості супіщаного ґрунту, відібраного в Одеській області. Дослідження дії добрива на біологічну активність ґрунту проводили шляхом визначення його впливу на чисельність основних еколого-трофічних груп мікроорганізмів. Дослід проводили у трьох варіантах: 1) контроль 1 - чистий ґрунт без добавок; 2) контроль 2 ґрунт + нітроамофоска (N16 Р16 K16); 3) дослідний варіант - ґрунт + добриво [3], кожен варіант ставили у трьох повтореннях. У досліді наважку ґрунту 200 г вміщували у стакани, зволожували до 60 % від повної вологоємкості, додавали нітроамофоску і добриво [3] та інкубували для стабілізації біологічних процесів протягом 10 діб. Дози добавок відповідали виробничим дозам нітроамофоска – 300 кг/га; добриво [3] - 1 т/га. Після 10-денної інкубації ґрунту визначали кількість в ньому мікроорганізмів основних еколого-трофічних груп і його споживчих властивостей. Для проведення мікробіологічних аналізів відбирали по 10 г ґрунту. Наважки вміщували у стерильні ступки і диспергували мікроорганізми з ґрунтових часточок. Оброблену суспензію стерильно переносили у колби, додавали стерильної води до об'єму 100 мл і струшували на шуттелі протягом 30 хвилин. Готували десятикратні розведення вихідної ґрунтової суспензії, які використовували для посівів на елективні для кожної групи мікроорганізмів середовища. Чисельність мікроорганізмів визначали згідно із загальноприйнятими у ґрунтовій мікробіології методиками. Кількість мікроорганізмів, виражених в колонієутворюючих одиницях (КУО) на один грам абсолютно сухого ґрунту (АСГ) представлені в таблиці 1. Таблиця 1 Чисельність мікроорганізмів в 1 г АСГ Варіанти досліду Контроль 1 Контроль 2 Добриво [3] 25 30 35 Педотрофні, млн КУО 14,2±1,2 14,0±1,8 14,8±1,9 Азотобактер, % Амоніфікувальні, Олігоазотрофні, грудочок від Фосфатмобілізувальні, Кремнієві, млн КУО млн КУО загальної млн КУО млн КУО кількості 10,2±1,4 11,5±1,1 88±2 1±0,09 0,2±0,1 12,6±1,2 12,9±0,7 85±1 1,1±0,07 0,3+0,09 14,0±1,1 15,0±1,2 93±1 1,5±1,4 0,3±0,1 Як випливає із наведених в табл. 1 результатів добриво [3] підвищує в ґрунті в порівнянні з контролем чисельність педотрофних мікроорганізмів всього на 4 %. Педотрофні мікроорганізми - найбільш поширена група ґрунтових мікроорганізмів, яка адекватно відображає загальний розвиток мікрофлори у ґрунті. Чисельність кремнієвих бактерій 0,3 млн КУО в 1 г абсолютно сухого ґрунту свідчить також про низьку мікробіологічну активність добрива. Для визначення споживчих властивостей добрива використовували насіння ярої пшениці сорту "Харківська-26" та огірків сорту "Ніженський". Відібрані насінини розкладали в чашки Петрі з ґрунтом відповідного варіанту. Ґрунт накривали стерильними дисками фільтрувального паперу, зволожували стерильною водою, в кожну чашку поміщали по 25 насінин пшениці або огірка і рівномірно розподіляли по поверхні чашки. Проростання насіння проводили у термостаті при постійній температурі +28 °C і вологості ґрунту протягом 5 діб. У всіх варіантах досліду враховували наступні параметри: 1) схожість (%) кількість насіння, що проросло (відношення пророслого насіння до загальної кількості); 2) середня довжина корінців і стебла; 3) середня маса проростків. Результати досліду представлені в таблиці 2. Таблиця 2 Варіанти досліду Контроль 1 Контроль 2 Добриво (пшениця) Добриво (огірки) [3] [3] Середня кількість пророслого насіння % від загальної штук кількості 18 78 25 100 Середня кореню мм 28±1,5 36±1,5 довжина Середня стебла % від мм контролю 1 100 18±1,5 130 22±2 довжина Середня сира маса проростка % від % від мг контролю1 контролю 1 100 62±1,5 100 120 66±2,5 106 25 100 52±1,5 150 32±2 180 99±2,5 160 20 80 19±1 146 14±0,9 156 39±2 229 40 2 UA 96847 U 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 60 Результати, які наведені в табл. 2, свідчать про невисокі споживчі властивості добрива [3], що характеризуються незначними величинами приросту показників - середня довжина кореню, середня довжина стебла та середня сира маса проростка. Таким чином основними недоліками добрива [3] є: - незначне підвищення біологічної активності і споживчих властивостей ґрунту, особливо, на стадії стартового розвитку рослин, а також незначна ефективність відтворення родючості піщаних ґрунтів у зв'язку із відсутністю кремнієвих бактерій; - складна та дорога технологія виробництва добрива, пов'язана із застосуванням операцій обробки компонентів в енергоємних біоректорі та грануляторі; В основу корисної моделі поставлена задача створення органо-мінерального біологічно активного добрива, в якому додаткове введення нових інгредієнтів органічної та мінеральної природи та біологічно активних компонентів (екзоферменти і кремнієві бактерії) забезпечило б високу біологічну активність і споживчі властивості ґрунту на стадії стартового розвитку рослин, відновлення родючості піщаних ґрунтів, а також спрощення та здешевлення його виробництва. Поставлена задача вирішується запропонованим складом органо-мінерального біологічно активного добрива, що містить органічну речовину природного і антропогенного походження (О), мінеральні речовини (М) і біологічно-активну компоненту непорушних природних фітоценозів (Б), в якому, згідно з корисною моделлю, органічна речовина (О) додатково містить активоване вугілля із адсорбованими органічними речовинами, мінеральні речовини (М) додатково містять діатоміт із адсорбованими органічними речовинами, і добриво додатково містить екзоферменти і кремнієві бактерії; при цьому як активоване вугілля із адсорбованими органічними речовинами добриво містить активоване вугілля, відпрацьоване в процесі обробки природної води і кількість активованого вугілля в добавці (О) складає 5-10 мас. % від добавки (О); як діатоміт добриво містить діатомітовий фільтрувальний порошок, відпрацьований у виробництві харчової промисловості і кількість діатоміту в добавці (М) складає 10-15 мас. % від добавки (М). Включення до складу добрива екзоферментів інтенсифікує процес розкладу та трансформації органічної речовини, що стимулює бурхливий ріст мікрофлори вуглецевого і азотного обміну, в результаті підвищується біологічна активність та споживчі властивості добрива без застосування операції обробки його компонентів в біореакторі. Включення до складу добрива кремнієвих бактерій, які розкладають гірські породи, кремнеземи, силікати та алюмосилікати з виділенням кремнію в доступній для рослин формі, підвищує ефективність застосування добрив у перетворенні піщаних ґрунтів у родючі агроґрунти, у тому числі в аридних зонах. Добавка до органічних речовин (О) активованого вугілля з адсорбованими в процесі підготовки природної води органічними речовинами, що переважно представляють гумінові сполуки, які стимулюють ріст рослин, дозволяє підвищити споживчі властивості ґрунту в стартовий період розвитку рослин. Сорбовані органічні речовини є живильним субстратом іммобілізованих на активованому вугілля мікроорганізмів, що забезпечує пролонговане нарощування біомаси в ґрунті. При внесенні до мінеральних речовин (М) діатомітового порошку добриво збагачується кремнієм в доступній для рослин формі, відповідно, підвищуються його споживчі властивості. Діатоміт також є живильним середовищем для розвитку кремнієвих бактерій в період компостування, які дозволяють підвищити біологічну активність піщаних ґрунтів. Привнесені з діатомітом адсорбовані органічні речовини, наприклад пивні дріжджі, є живильним середовищем розвитку мікроорганізмів вуглецевого і азотного обміну. Діатоміт є також меліорантом. Таким чином, сукупність суттєвих ознак органо-мінерального біологічно активного добрива, є необхідною і достатньою для досягнення технічного результату - підвищення біологічної активності і споживчих властивостей ґрунту на стадії стартового розвитку рослин, відновлення родючості піщаних ґрунтів, а також спрощення та здешевлення його виробництва. Добриво готують наступним чином. Органічні речовини природного та антропогенного походження змішують між собою з додаванням екзоферментів. В процесі компостування у визначений термін вносять активоване вугілля з адсорбованими органічними домішками, змішане з біологічно активними компонентами непорушних природних фітоценозів у вигляді культуральної рідини, та мінеральну компоненту - діатомітовий фільтрувальний порошок, відпрацьований в технологічних процесах харчової промисловості з внесеними кремнієвими бактеріями, виділених із лишайників гірських масивів у вигляді культуральної рідини, сорбенти, іонообмінники, меліоранти та мінеральні добрива. Одержане органо-мінеральне біологічно активнее добриво має наступний склад, кг/т: органічна речовина (О) - 450-600; мінеральні речовини (М) - 250-300; біологічно-активна компонента (Б) - 1,5-2; кремнієві бактерії - 1-1,5; екзоферменти - 0,01-0,015; вода до 1 т - решта. 3 UA 96847 U 5 10 15 20 25 30 Кількість активованого вугілля в добавці (О) складає 5-10 мас% від добавки (О), а кількість діатомітового порошку в добавці (М) складає 10-15 мас% від добавки (М). Приклад виконання за корисною моделлю. Органічну речовину природного походження - перехідний торф у кількості 450 кг змішують з органічною речовиною антропогенного походження - нативним пташиним послідом у кількості 100 кг з добавленими до нього 10 грамів екзоферментів. Із перемішаних компонентів формують бурт, компостну масу у бурті зволожують до 55-65 % і протягом перших 10-15 днів проводять перемішування для забезпечення рівномірного проходження процесу по всьому об'єму компостної маси. В перші дні компостування температура маси підвищується до +60-65 °C. Після зниження температури маси +30-35 °C в компостну масу додають 50 кг активованого вугілля марки Silcarbon K-850, відпрацьованого в процесі підготовки технологічної води для виробництва пива, з попередньо внесеними 1,5 кг культуральної рідини з біологічно активною компонентою непорушних природних фітоценозів, а також в компостну масу додають 40 кг діатомітового фільтрувального порошку, відпрацьованого в процесі фільтрування пива з попередньо внесеною 1 кг культуральної рідини з вмістом кремнієвих бактерій у кількості не менше 1 млн КУО на 1 мл культуральної рідини. Кремнієві бактерії виділені із лишайників гірського масиву Карпати на живильному середовищі Греса. Протягом наступних 10-15 діб проводять перемішування компостної маси, в процесі чого проходить дозрівання маси. Після зниження температури маси до +20-25 °C до компостної маси додають попередньо змішану суміш мінеральних речовин - спучений перліт - 25 кг, цеоліт (клиноптилоліт) - 100 кг, вапно - 40 кг і нітроамофоску з вмістом NPR=17:17:17-75. Впродовж наступних 10-15 діб проводять перемішування компостної маси до одержання гомогенної маси органо-мінерального біологічно активного добрива з вологістю 30 %. Одержано добриво з наступним складом компонентів, кг/т: органічна речовина (О) - 600; мінеральні речовини (М) - 290; біологічно-активна компонента (Б) - 1,5; кремнієві бактерії - 1; екзоферменти - 0,01; вода - решта до 1 т - 107,5. Кількість активованого вугілля в добавці (О) складає 8,3 мас%, а кількість діатомітового порошку в добавці (М) складає 13,7 мас%. В табл. 3 (приклад 1) наведені результати дослідження впливу добрива за корисною моделлю на біологічну активність супіщаного ґрунту, яка характеризується чисельністю основних еколого-трофічних груп мікроорганізмів. Досліди проведені ідентично дослідження добрива [3 с. 3]. Таблиця 3 Чисельність мікроорганізмів в 1г АСГ Азотобактер, № Вид Педотрофні Амоніфікувальні, Олігоазотрофні, % грудочок від Фосфатмобілізувальні, Кремнієві, п/п використованого млн КУО млн КУО млн КУО загальної млн КУО млн КУО добрива кількості Заявлюване 1 18±1,9 17±1,2 16±0,7 100 2±0,08 1±0,1 добриво 2 Добриво [3]. 14,8±1,9 14,0±1,1 15,0±1,2 93±1 1,5±1,4 0,3±0,1 35 В табл. 4 (приклади 1, 2) наведені результати дослідження впливу добрива за корисною моделлю на споживчі властивості супіщаного ґрунту на прикладі проростання та росту в стартовий період проростків ярої пшениці сорту "Харківська-26" та огірків сорту "Ніженський". Досліди проведені ідентично дослідження добрива [3 с. 4]. Таблиця 4 № п/п Вид добрива 1 2 3 4 Заявлюване добриво (пшениця) Заявлюване добриво (огірки) Добриво [3] (пшениця) Добриво [3] (огірки) Середня кількість Середня довжина Середня довжина Середня сира маса пророслого насіння кореню стебла проростка % від % від % від % від штук загальної мм мм мг контролю 1 контролю 1 контролю 1 кількості 25 100 64±1,5 228 59±2,5 327 187±2,5 301 23 92 42±2,1 323 32±1,4 356 82±3,5 482 25 100 52±1,5 150 32±2,0 180 99±2,5 160 20 80 19±1 146 14±0,9 156 39±2 229 4 UA 96847 U 5 10 15 20 25 30 35 Аналогічно прикладу виконання за корисною моделлю були проведені дослідження запропонованого добрива при вирощуванні екологічно чистої продукції рослинництва, садових, декоративних і лісових рослин, в більшості ґрунтово-кліматичних зонах, в тому числі в пустелі (Олішевські піски). Дослідження підтверджують високу ефективність добрива. Переваги запропонованого добрива в порівнянні із відомим добривом [3] підтверджуються даними, представленими в табл. 3 (заявлюване добриво - приклад 1, добриво [3] - приклад 2), табл.4 (заявлюване добриво - приклади 1, 2, добриво [3] приклади 3, 4). Використання запропонованого добрива підвищує: - біологічну активність ґрунту, що характеризується збільшенням загальної чисельності основних еколого-трофічних груп мікроорганізмів, наприклад, педотрофних, з 14,3 до 18 млн КУО на 1 г ґрунту, тобто на 21 %, кремнієвих бактерій з 0,3 до 1 млн КУО на 1 г ґрунту, тобто в 3,3 рази. Останнє є особливо важливим для підвищення родючості піщаних фунтів, рекультивації пустель та гірських масивів; - споживчі властивості ґрунту, які характеризуються середніми величинами довжини коренів і стебла та вагою сирої маси проростків в стартовий період їх росту; Ці показники збільшується, наприклад, для пшениці ярової на 75-150 %, для на 177-253 %. Крім того, при виробництві добрива немає необхідності використовувати дороге, енергоємне обладнання - біореактор і гранулятор, що спрощує та здешевлює його виробництво. ФОРМУЛА КОРИСНОЇ МОДЕЛІ 1. Органо-мінеральне біологічно активне добриво, що містить органічну речовину природного і антропогенного походження (О), мінеральні речовини (М) і біологічно-активну компоненту непорушних природних фітоценозів (Б) та воду, яке відрізняється тим, що органічна речовина (О) додатково містить активоване вугілля із адсорбованими органічними речовинами, мінеральні речовини (М) додатково містять діатоміт із адсорбованими органічними речовинами і добриво додатково містить екзоферменти і кремнієві бактерії при наступному співвідношенні компонентів, кг/т: органічна речовина (О) 450-600 мінеральні речовини (М) 250-300 біологічно активна 1,5-2 компонента (Б) кремнієві бактерії 1-1,5 екзоферменти 0,01-0,015 вода до 1 т решта. 2. Добриво за п. 1, яке відрізняється тим, що як активоване вугілля із адсорбованими органічними речовинами добриво містить активоване вугілля, відпрацьоване в процесі обробки природної води. 3. Добриво за п. 2, яке відрізняється тим, що кількість активованого вугілля в добавці (О) складає 5-10 мас. % від добавки (О). 4. Добриво за пп. 1-3, яке відрізняється тим, що як діатоміт добриво містить діатомітовий фільтрувальний порошок, відпрацьований у виробництві харчової промисловості. 5. Добриво за п. 4, яке відрізняється тим, що кількість діатоміту в добавці (М) складає 10-15 мас. % від добавки (М). Комп’ютерна верстка І. Скворцова Державна служба інтелектуальної власності України, вул. Урицького, 45, м. Київ, МСП, 03680, Україна ДП “Український інститут промислової власності”, вул. Глазунова, 1, м. Київ – 42, 01601 5