Біоорганічне добриво

Реферат: Винахід належить до біотехнології, а саме до виробництва біоорганічних добрив, призначених для підвищення урожайності сільськогосподарських культур. Заявлено добриво, яке містить, мас. %: пташиний послід 60-63, торф 25-28, солома 8-10, асоціація мікроміцетів Тrichoderma 6 harzianum 128 (з титром 6,4·10 ) 2-3. Технічний результат: підвищення якісних і кількісних показників урожайності. UA 113809 C2 (12) UA 113809 C2 UA 113809 C2 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 Винахід належить до біотехнології, а саме до виробництва біоорганічних добрив, призначених для підвищення урожайності сільськогосподарських культур. Активний розвиток птахівництва в Україні останнім часом призвів до значного накопичення відходів виробництва, зокрема посліду - на рівні 1,5 млн. тонн на рік [1]. Більшість підприємств накопичують відходи в кар'єрах або буртах. За такого нераціонального зберігання відбуваються значні втрати азоту, забруднення довкілля, порушується сталість екосистем. Між тим, пташиний послід є цінною сировиною для виготовлення органічних добрив. Так, є органічне добриво, отримане шляхом змішування пташиного посліду з вологопоглинальним матеріалом, підігрівання субстрату та ферментування з наступним продуванням газом, що містить кисень [2]. Недоліком цього органічного добрива є те, що технологія його виробництва потребує спеціального обладнання: реактора для аерації, електродів для підігріву і т.д. Крім того, ферментація посліду відбувається лише за рахунок присутньої у компості мікрофлори та не передбачає додаткового внесення селекціонованих агрономічно корисних мікроорганізмів. Найбільш близьким аналогом винаходу може бути компост з пташиного посліду, до складу якого входить торф, тирса, гній та лігнін з додаванням суспензії бактерій Klebsiella sp., Bacillus sp. i Pseudomonas sp. [3]. Недоліком компосту є багатокомпонентність суміші. Крім того, бактеріальний інокулянт складається з мікроорганізмів кількох видів, співвідношення яких не визначено (або не наведено). Відсутнє мікробіологічне обґрунтування терміну інтродукції мікроорганізмів та дані щодо приживаності інтродукованих бактерій у компостованому субстраті. У зв'язку з цим задачею винаходу є створення нового біоорганічного добрива з високим вмістом агрономічно корисних мікроорганізмів, що дало б змогу використовувати його у рослинництві як чинник впливу на кореневе живлення культурних рослин. Поставлене задача вирішується шляхом компостування суміші пташиного посліду, торфу та соломи за інтродукції асоціації мікроміцетів Trichoderma harzianum 128 при такому співвідношенні компонентів, мас. %: пташиний послід 60-63 торф 25-28 солома 8-10 асоціація мікроміцетів 2-3. Trichoderma harzianum 128 (з 6 титром 6,410 ) Отримання біоорганічного добрива здійснюється наступним чином. Компостування проходить у буртах висотою 1-1,5 м, шириною 1,5-2,0 м упродовж 7 місяців за температури від +17 до +24 °C із перемішуванням компостної маси 1 раз на 2-3 тижні та підтриманням вологості субстрату в межах від 60 до 70 %. Протягом першого місяця компостують суміш посліду, торфу та соломи у вказаному вище співвідношенні. Через місяць після початку компостування до компостованої суміші додають 8 суспензію грибів Trichoderma harzianum 128 з розрахунку 110 КУО на 1 кг компосту. Асоціація, до складу якої входять штами мікроміцетів Trichoderma harzianum 128/1 і Trichoderma harzianum 128/2, характеризується високою целюлозо руйнівною активністю та здатністю до продукування фізіологічно активних сполук, у т. ч. фітогормонів. Асоціацію грибів Trichoderma harzianum 128 депоновано у Депозитарії Інституту мікробіології і вірусології ім. Д.К. Заболотного Національної академії наук України (вул. Академіка Заболотного, 154, м. Київ) 6 жовтня 2015 року з присвоєнням реєстраційного номера Trichoderma harzianum 1MB К-14. Асоціація також зберігається в Національній колекції корисних ґрунтових мікроорганізмів Інституту сільськогосподарської мікробіології та агропромислового виробництва Національної академії аграрних наук України за № 268. Після внесення інокулянту, субстрат ретельно перемішують для рівномірного розподілу мікроорганізмів у компостованій суміші. Через 7 місяців дозрілий компост підсушують до вологості 45-50 % та гранулюють у грануляторі (діаметр гранул - 5 мм), який не розігріває субстрат. Отримані гранули - нове біоорганічне добриво, що використовується у технологіях вирощування сільськогосподарських культур для покращення кореневого живлення культурних рослин, підвищення їх урожайності і якості отриманої продукції. Для кращого розуміння суті технічного рішення приводяться конкретні приклади. Приклад 1. Оскільки зміни чисельності амоніфікувальних мікроорганізмів є показником якості протікання мікробіологічних процесів, досліджували вплив різного співвідношення "вуглець/азот" (С: N) у компостованих субстратах на чисельність мікроорганізмів цієї групи у процесі компостування. 1 UA 113809 C2 5 10 15 За умов модельного досліду вивчено особливості розвитку амоніфікувальних мікроорганізмів при окремому компостуванні курячого посліду (С:N=9,6:1), компостуванні суміші курячого посліду з торфом та соломою (С:N=20:1) та суміші курячого посліду з торфом (С:N=20:1). Отримані результати свідчать про неоднорідність динаміки розвитку мікроорганізмів відповідно до варіантів досліду (табл. 1). Так, без оптимізації співвідношення С:N спостерігалося незначне зростання чисельності представників цієї групи мікроорганізмів на початкових стадіях (1-й місяць) з подальшим зниженням показника і відновлення активності, починаючи з шостого місяця компостування (168 день). Затухання процесу мінералізації і, відповідно, розвиток амоніфікаторів у цьому варіанті спостерігається лише через 252 дні (дев'ятий місяць) від початку компостування. При компостуванні курячого посліду з соломою і торфом зростання чисельності амоніфікувальних бактерій після попереднього затухання спостерігається значно раніше - вже через три місяці, що свідчить про оптимізацію мікробіологічних процесів у цей час. Починаючи з п'ятого місяця компостування (147 днів) відмічається затухання мінералізаційних процесів, у той час як у компостній суміші № 1 вони лише розпочинаються. Використання лише торфу для оптимізації вуглецево-азотного співвідношення у пташиному посліді також стимулює розвиток амоніфікувальних мікроорганізмів і, відповідно, процесів мінералізації органічної речовини, проте значно меншою мірою, ніж у компостній суміші №2. Таблиця 1 Вплив співвідношення С:N у компостованих субстратах на чисельність амоніфікувальних мікроорганізмів у динаміці, млрд. КУО/г суміші Варіанти досліду Компостна суміш № 1(курячий послід) Компостна суміш № 2 (курячий послід з соломою і торфом) Компостна суміш № 3(курячий послід з торфом) 21 Дні проведення аналізів (від початку компостування) 42 84 105 147 168 231 252 0,64 0,52 0,19 0,23 0,26 1,50 1,26 0,25 3,03 0,33 0,47 1,65 1,24 0,22 0,67 0,05 0,21 0,26 0,57 1,25 0,53 0,24 0,24 0,16 20 25 30 35 40 Отже, оптимізація співвідношення С:N на рівні 20:1 за внесення до курячого посліду соломи і торфу (компостна суміш № 2), забезпечує оптимальні умови для розвитку мікробіоти та проходження мінералізаційних процесів. Приклад 2. Дослідження розвитку Trichoderma harzianum 128 у компостованій суміші, що містить курячий послід, солому і торф, за різних строків інтродукції свідчить про можливість успішної інтродукції цієї асоціації мікроміцетів, особливо за внесення культури на 2-й місяць компостування (Фіг.). Внесення асоціації Trichoderma harzianum 128 у кількості 128 тис. КУО/г субстрату на другий місяць компостування сприяло стрімкому зростанню чисельності інтродукованих мікроміцетів, що на сьомий місяць компостування сягало 9744 тис. КУО/ г сухого компосту. Важливо, що в цей час компостування органічного субстрату в даному варіанті досліду закінчувалося, а в контролі ще не відмічалося повне достигання компосту. Отже, інтродукція асоціації Trichoderma harzianum 128 на 2-й місяць компостування забезпечує інтенсивний розвиток мікроміцетів у компостованому субстраті і збагачення отриманого компосту мікроорганізмами, активними щодо розкладу органічної речовини та продукування фізіологічно активних речовин. Приклад 3. Досліджували вплив інтродукції асоціації Trichoderma harzianum 128 на швидкість мінералізації органічних речовин, що входять до складу компостованої суміші, що містить курячий послід, солому і торф. Встановлено, що внаслідок застосування асоціації Trichoderma harzianum відбувається максимальне розкладання органічного субстрату. У табл. 2 наведено результати щомісячного визначення інтенсивності розкладання соломи у компостованому субстраті. 2 UA 113809 C2 Таблиця 2 Інтенсивність розкладання соломи у компостованому субстраті за інтродукції мікроорганізмів, % Варіанти досліду 10 15 20 25 30 III 5,1 11,6 22,4 5,1 Компостування без інтродукції мікроорганізмів Компостування за участі Trichoderma harzianum 128 5 Місяці компостування IV V II 24,5 57,3 VI VII 34,8 42,7 54,3 71,2 83,5 98,1 Результати свідчать, що починаючи з третього місяця компостування (часу, коли інтенсивно розвиваються інтродуковані мікроорганізми), у компостованому з асоціацією Trichoderma harzianum 128 субстраті інтенсивність розкладу соломи значно (у 1,8-2,5 разу) перевищувала контрольні показники. Наприкінці 7-го місяця компостування субстрат з інтродукованою асоціацією грибів характеризувався розкладом органічної речовини на рівні 98,1 %. У контрольному варіанті мінералізація соломи не була завершеною. Приклад 4. Досліджували вплив гранульованого біоорганічного добрива, отриманого в результаті компостування органічного субстрату за участі асоціації Trichoderma harzianum 128, на урожайність картоплі. У польових дослідах, проведених на дерново-середньоопідзоленому пилувато-супіщаному окультуреному ґрунті (вміст гумусу - 1,02 %; легкогідролізованого азоту (за Тюріним і Кононовою)-57,0-58,0 мг; рухомих форм фосфору (за Кірсановим) - 330,0 мг Р2О5; обмінного калію (за Кірсановим) -148 мг К2О на 1кг ґрунту; рНсол. - 6,2) Інституту сільськогосподарської мікробіології та агропромислового виробництва НААН, відмічено, що застосування біоорганічного добрива сприяє активному проростанню бульб. Фізіологічно активні речовини біоорганічного добрива забезпечують швидкий ріст вегетативної маси, активізують формування генеративних органів. Крім того, активно розвивається коренева система, збільшується як маса коренів, так і їх об'єм, що забезпечує збільшення загальної та активної адсорбційної поверхні коренів та сприяє покращенню надходження води і поживних речовин із ґрунту. Зазначені ефекти позитивно позначаються на урожайності культури та якості отриманої продукції. Результати польового досліду (табл. 3) свідчать, що максимальна ефективність біоорганічного добрива може бути забезпечена при дотриманні рекомендованих норм його внесення. Надмірна доза добрива не лише недоцільна з економічної точки зору, але й може призвести до затримання розвитку рослин, що пов'язано з високим вмістом у ньому природних речовин фітогормональної дії. Тому у технології вирощування картоплі біодобриво рекомендовано вносити локально та обмежено - у кількості 7-10 гранул на 1 бульбу при садінні. Застосування 15 гранул добрива забезпечує таку ж урожайність, як і внесення 10 гранул, а збільшення їх кількості до 20 вже призводить до зниження урожайності культури, що свідчить про передозування фізіологічно активних речовин. Таблиця 3 Вплив різних доз біоорганічного добрива, внесених локально, на урожайність картоплі сорту Латона, польовий дослід* 17,0 Варіанти досліду Без біоорганічного добрива Біоорганічне добриво, гранула/рослину Те саме, 3 гранули/рослину Те саме, 5 гранул/рослину Те саме, 7 гранул/рослину Те саме, 10 гранул/рослину Те саме, 15 гранул/рослину Те саме, 20 гранул/рослину НІР05 Приріст до контролю т/га % 17,7 0,7 4,2 18,8 20,9 22,1 22,2 22,3 18,2 1,8 3,9 5,1 5,2 5,3 1,2 0,6 10,6 22,8 29,8 30,5 31,3 7,0 Урожайність, т/га 1 3 UA 113809 C2 5 10 *) агрофоном для всіх варіантів було внесення мінеральних добрив у дозі N 60Р60К60. В іншому польовому досліді з картоплею вивчали ефективність нового біоорганічного добрива у рекомендованій дозі (10 гранул / рослину при локальному внесенні). Для порівняння в схему досліду включали варіант із внесенням добрива, отриманого з компосту без додатково інтродукованих мікроорганізмів (табл. 4). Як свідчать отримані дані, достовірне збільшення урожайності картоплі сорту Латона відмічено при внесенні компосту, отриманого за участі асоціації Trichoderma harzianum 128. Так, застосування зазначеного біоорганічного добрива сприяє зростанню врожайності культури на 30 % у порівнянні з контролем. Порівняно з впливом компосту, отриманого без участі інтродукованих мікроорганізмів, експериментальне біоорганічне добриво також достовірно підвищило урожайність культури. Таблиця 4 Вплив біоорганічного добрива на урожайність картоплі сорту Латона, польовий дослід Варіанти досліду Без біоорганічного добрива Компост без інтродукованих мікроорганізмів Біодобриво, отримане за участі Т. harjamim 128, 10 гранул/рослину НІР05 15 Урожайність, т/га 16,7 19,8 Приріст до контролю, % 18,5 21,7 30,0 1,57 Примітка: агрофоном для всіх варіантів було внесення мінеральних добрив у дозі N 60P60K60. Приклад 5. Досліджували вплив біоорганічного добрива на вміст крохмалю у бульбах картоплі (табл. 5). Таблиця 5 Вплив біоорганічного добрива на вміст крохмалю у бульбах картоплі сорту Латона, польовий дослід Варіанти досліду Без біоорганічного добрива Компост, отриманий без інтродукції мікроорганізмів, 10 гранул Біодобриво, отримане за участі Trichoderma harzianum 128, 10 гранул/рослину НIP05 20 25 Вміст крохмалю, % 12,9 13,7 15,8 0,1 Примітка: агрофоном для всіх варіантів було внесення мінеральних добрив у дозі N 60P60K60. Отримані дані свідчать про позитивний вплив експериментального біодобрива на вміст крохмалю у бульбах. Так, збільшення вмісту крохмалю до контрольного показника сягає 2,9 %. При порівнянні вмісту крохмалю у бульбах, відібраних із варіанту за використання біодобрива, з показником варіанта, де вносили компост, отриманий без інтродукції мікроорганізмів, також відмічаємо різницю в 2,1 %. Приклад 6. Визначали вплив біоорганічного добрива на вміст аскорбінової кислоти у бульбах картоплі (табл. 6). 4 UA 113809 C2 Таблиця 6 Вплив біоорганічного добрива на вміст аскорбінової кислоти у бульбах картоплі сорту Латона, польовий дослід Варіанти досліду Без біоорганічного добрива Компост, отриманий без інтродукції мікроорганізмів, 10 гранул Біодобриво, отримане за участі Trichoderma harzianum 128, 10 гранул/рослину НIP05 5 10 15 20 25 30 Вміст аскорбінової кислоти, мг-% 13,8 16,6 17,7 0,19 Примітка: агрофоном для всіх варіантів було внесення мінеральних добрив у дозі N60P60K60. Отримані дані свідчать про позитивний вплив експериментального біодобрива на вміст аскорбінової кислоти у бульбах. Так, вміст аскорбінової кислоти достовірно збільшився на 3,9 мг-% у порівнянні з показниками контролю і на 1,1 мг-% порівняно до варіанту із застосуванням компосту, додатково не збагаченого асоціацією триходерми. Отже, інтродукція асоціації Trichoderma harzianum 128 до компостованого субстрату на основі пташиного посліду, соломи і торфу забезпечує скорочення терміну компостування, накопичення в компості агрономічно цінних мікроорганізмів - активних продуцентів фізіологічно активних речовин. Наслідком дотримання представленого регламенту компостування є отримання біоорганічного добрива, перспективного для використання в сільськогосподарському виробництві. Джерела інформації:: 1. Поголів'я худоби та птиці. Тваринництво (1990-2014рр.) [Електроний ресурс]: за даними Державної Служби Статистики України. Режим доступу до інформації: http://www.ukrstat.gov.ua. 5 2. Пат. 1749217 СССР, МПК C05F3/00. Способ получения удобрения из птичьего помета / Келлер К.И, Сидой В.Т., Чайка В.И.; заявитель и патентообладатель: Производственное объединение "Протеке" Челябинского отделения Советского фонда культуры - №4875392/15; Заявл. 22.10.1990; Опубл. 23.07.1992, Бюл. № 27-4 с. 6 3. Пат. 2057103 Российская Федерация, МПК C05F3/00, C05F11/08. Биокомпост / Сидоренко О. Д.; заявитель и патентообладатель: Сидоренко О.Д. - № 93050107/15; Заявл. 02.11.1993; Опубл. 27.03.1996, Бюл. № 10-3 с. ФОРМУЛА ВИНАХОДУ Біоорганічне добриво, що містить у своєму складі пташиний послід, торф, солому та агрономічно корисні мікроорганізми, яке відрізняється тим, що як мікроорганізми використовують асоціацію мікроміцетів Trichoderma harzianum 128, при такому співвідношенні компонентів, мас. %: пташиний послід 60-63 торф 25-28 солома 8-10 асоціація мікроміцетів Тrichoderma harzianum 128 (з 2-3. 6 титром 6,4·10 ) 5 UA 113809 C2 Комп’ютерна верстка В. 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 6