СПОСОБ ПРИГОТОВЛЕНИЯ СРЕДЫ, УЛУЧШАЮЩЕЙ РОСТ РАСТЕНИЙ Российский патент 1994 года по МПК C05F11/00 

Изобретение относится к среде, улучшающей рост растения, приготовленной из компостированного материала отходов биомассы.

В сельском хозяйстве получают в качестве побочного продукта большие количества отходов материалов растительного происхождения. До сих пор от таких отходов материалов избавлялись путем сжигания или удаления на свалку. Недостаток подходящих участков для свалки и все более строгие федеральные и местные предписания в отношении сжигания, транспортирования и сброса отходов материалов делает избавление от таких материалов более трудным.

Известно, что отходы материалов растительного происхождения могут быть превращены компостированием в гумусоподобное вещество или органическую почву, полезные для поддержания роста растения, и могут использоваться для подавления или удаления сорняков, патогенных микроорганизмов, вирусов, насекомых, семян сорных растений и некоторых органических инсектицидных и гербицидных остатков и родственных материалов, опасных для животных и для роста растения. Благотворный эффект смешения почвы с гумусом, полученным компостированием растительных отходов, или внесения такого гумуса в почву приписывается присутствию органических волокон, питательных веществ и различных микроэлементов в гумусе.

Отходы отделения хлопковых волокон являются примером, доставляющим неприятности, но тем не менее они могут быть потенциально ценными отходами материала растительного происхождения. Как указывается в пат.США NN 4164405 и 4229442, отходы волокноотделения получают в больших количествах - около 150 фунтов отходов на каждую 500-фунтовую кипу хлопкового линта. В предшествующие годы отходы волокноотделения сжигали в открытых печах для твердых отходов с образованием дыма, который содержал различные токсичные вещества, включая вещества, происходящие из пестицидов, используемых для обработки растущего хлопка. В основном по этой причине открытое сжигание отходов волокноотделения теперь запрещено. Поскольку отходы волокноотделения могут содержать вредителей растений, то их нельзя на основании закона выносить из помещения, где расположена хлопкоочистительная машина, кроме тех случаев, когда выдается удостоверение об отсутствии вредителей.

Отходы волокноотделения являются прекрасным органическим удобрением за исключением того, что подобно другим сельскохозяйственным отходам оно может содержать агенты, вызывающие болезни растения, насекомых, семена сорных растений и остатки пестицидов, вредные для роста растения. Они могут содержать также микроорганизмы, большинство которых обычно являются мезофильными формами бактерий, грибков и актиномицетов, обычно находящимися в почве при температуре около 40,6^оС.

Известны различные способы компостирования для превращения отходов волокноотделения в полезный гумусоподобный материал. Поскольку температура увеличивается во время компостирования, большинство из насекомых, семян сорных растений и остатков пестицидов гибнет или разрушается. Кроме того, гибнут и все мезофильные микробы, патогенные для растений. При этом термофильные грибы, бактерии и актиномицеты пышно растут, увеличивая температуру компоста от 60 до 65,56^оС.

Во время и после компостирования в компост выделяются различные микробные продукты биодеградации в виде метаболических побочных продуктов множества видов микробов, присутствующих в массе компоста. Некоторые из этих продуктов биодеградации микробов являются антагонистами по отношению к Rhizoctonia solani и другим агентам, вызывающим болезни растений, и могут быть названы антибиотиками. В необработанных почвах эти антибиотики непрерывно регенерируются в течение нескольких месяцев, по мере того как присутствующие микроорганизмы продолжают ферментировать все еще доступные источники, содержащие углерод и азот.

Пат.США NN 3420936 и 3346447 указывают на использование гексахлорофена, 2,3^'-метилен-бис-(3,4,6-трихлорфенола) и их солей в качестве антимикробного средства для борьбы с грибковыми и бактериальными болезнями, поражающими листву растений, и для контроля грибковых болезней растений в почве. Известно, что благотворные результаты, полученные при обработке почвы т.п. химическими противомикробными средствами, являются следствием уничтожения одного или более присутствующих патогенных грибков. Микроорганизмы внутри и окружении корней растения могут влиять на рост растения положительным образом. Корневая микрофлора может изменяться качественно и количественно при засевании посевов, частей семян или корней полезными бактериями и грибками, такими как определенные виды Rhizobacteria, что может приводить к существенному увеличению роста растений. Schroth и Hancock классифицировали микроорганизмы как ризобактерии, ускоряющие рост растения (РУРР) и вредные ризобактерии (ВP). Наибольшие возможности для существенного увеличения выходов растений и получения существенного изменения в сельскохозяйственной практике могут вызываться полезными микроорганизмами, которые защищают корни растения от многих вредных микроорганизмов, встречающихся во всех сельскохозяйственных почвах.

Среду, улучшающую рост растений, получают, когда компостированные отходы биомассы обрабатывают соответствующим количеством противомикробного средства до использования.

Предлагаемый способ приготовления среды, улучшающей рост растения, включает контактирование компостированных отходов материала биомассы с водным раствором или дисперсией противомикробного средства в количестве, которое селективно ингибирует вредные ризобактерии, и без ингибирования ризобактерий, ускоряющих рост растения. Данное изобретение рассматривает также среду, улучшающую рост растения, приготовленную таким образом.

Данное изобретение представляет собой способ для ускорения роста растений, который включает применение к местообитанию растения улучшенной среды. Растение, чей рост должен быть ускорен, может расти в улучшенной среде или в обычных средах, смешанных с ней или подкормленной средой данного изобретения, улучшающей рост.

На практике способ начинается с надлежащим образом компостированного материала отходов биомассы. Например, отходы волокноотделения компостируют, используя известные методики для компостирования. Компост, полученный стандартным компостированием отходов волокноотделения, обычно содержат 25-35% мас.% влаги или от 63 до 88 галлонов воды на тонну компоста. Компост контактируют с водой, обычно содержащей 5-25 ппм противомикробного препарата при приблизительном отношении около 20 галлонов воды, содержащей противомикробное средство, на тонну компоста, используя любой удобный способ применения. Например, противомикробное средство, растворенное или суспендированное в воде, разбрызгивают на кучу компоста, используя тонкий распылитель и двигая его или используя дождевальные насадки с множеством струй. Когда куча компоста становится совсем влажной, распыляемый раствор проходит через кучу. Способ обработки может быть улучшен перемешиванием или переворачиванием кучи во время или немедленно после распыления. Обработанная куча содержит около 0,4-2,0 г противомикробного средства на тонну компоста в расчете на вес кучи.

Другими обычно пригодными материалами отходов биомассы являются сгнившее или порченное сено бобовых и остатки сахарного тростника (багасса). Сено бобовых может быть компостировано способом, сходным со способом, используемым для компостирования отходов волокноотделения. Источник доступного азота предпочтительно добавляют при компостировании багассы или другого материала отходов, имеющих низкое содержание азота. Кроме того, при применении материалов, имеющих относительно низкое количество микробов, таких как багасса, компостирование ускоряют высеванием микробного "стартера", полученного из активно работающей кучи компоста или другого подходящего источника.

Сильно сгнившие лесные листья (гумус из листового опада) или другие органические почвы эквиваленты компостированным материалам отходов биомассы в качестве стартовых материалов для введения в контакт с противомикробным средством в практике препаративного способа данного изобретения.

Предпочтительными противомикробными средствами для использования при обработке распылением являются гексахлоропрен и его соли щелочных металлов, в особенности натриевая соль. Другими подходящими бактерицидными или противомикробными средствами являются бис(трихлорфенил)-сульфоксид-2,4,5-трих-лорсалигенол; диметилсульфоксид-трихлорфенол и гексахлорфлюоресцин. Противомикробное средство представляет собой вещество, которое убивает микробы, такие как бактерии и грибки, например, пpоявляет активность как бактерицид и/или фунгицид.

Компост после обработки противомикробным средством предпочтительно должен оставаться в контакте с противомикробным средством в течение нескольких дней до использования.

Стандартное компостирование устраняет грибки, являющиеся вредными для растений, в особенности тех растений, которые имеют декоративную и пищевую ценность, такие как Rhizoctinia, Thielaviopsis, Vertieillium, Phytophthera, Pythium и Fusarium, Phizotonia Solani. После обработки противомикробным средством микроорганизмы, полезные для роста растения, такие как ризобактерии, ускоряющие рост растения (РУРР), размножаются в обработанной компостной куче и в обработанном компосте при смешении или при внесении в почву или другие среды роста.

Улучшенная среда данного изобретения может быть использована в качестве среды для посадки в горшки или на делянках для выгонки или роста растений и овощей. Однако чаще ее используют в качестве добавки к другим средам для роста растений, таким как маховой торф, вермикулит, кора, деревянная стружка, песок, перлит, мульча и т.п. Присутствие только 5-10% улучшенной среды заметно увеличивает способность смеси, содержащей эту среду, усиливать рост растений.

Хотя примеры позволяют иллюстрировать практическое применение данного изобретения, используя отдельные материалы отходов биомассы и указанные количества противомикробного средства и компоста, изобретение не ограничивается этими материалами или указанными количествами. Данное изобретение основано на более широком открытии, что обработка компостированных материалов отходов биомассы противомикробным средством в количестве, которое ингибирует вредные ризобактерии без ингибирования бактерий, ускоряющих рост растений, дает наилучшую среду для роста растения. Такое селективное ингибирование вредных ризобактерий допускает последующее быстрое размножение ризобактерий, ускоряющих рост растений. Как показано в примерах, бактерицидно или противомикробно обработанный компост представляет собой превосходный ускоритель роста растений по сравнению с обычно приготовленным компостом, необработанным противомикробным средством.

П р и м е р 1. Приготовление улучшенного компоста с использованием предлагаемого способа.

Сначала отходы волокноотделения компостируют стандартным способом. Типичный способ компостирования начинается с построения больших куч из отходов волокноотделения, которые затем увлажняют водой и переворачивают. Вследствие микробного воздействия температура внутри куч начинает повышаться в течение 12-16 ч. Термометры помещают в кучи, чтобы контролировать скорость компостирования, чтобы можно было избежать температуры свыше 82,2^оС. Для того, чтобы температура внутри компостной кучи не поднималась слишком быстро, кучу разбрасывают для предотвращения теплового повреждения. Хотя температура во время компостирования может достичь 82,2^оС, она обычно не превышает 71^оС, и обычно находится между 54,4-65,6^оС. Температура свежепостроенной кучи отходов волокноотделения обычно поднимается до максимума примерно через 24-48 ч после переворачивания и падает в течение последующих нескольких дней до температуры окружающей среды 29,4^оС. При соответствующем регулировании степени аэрации, содержания воды, физической формы и размера компостных куч имеющая место биодеградация существенно разрушает все присутствующие первоначально патогенные для растений микробы. Затем кучу компоста пропитывают 20 галлонами воды, содержащей 5-25 ппм гексахлорфена на тонну влажного компоста. Кучу переворачивают и перемешивают вскоре после пропитывания влагой для того, чтобы получить равномерную концентрацию противомикробного средства по всему компостированному отходу волокноотделения.

Важно отметить, что исходные компостированные отходы волокноотделения практически свободны от патогенных гpибков. Тем не менее обработка такого компоста дала улучшенный компост наивысшего качества как стимулятора роста растений при сравнении с необработанным компостом.

П р и м е р 2. Три смежные делянки были засеяны белым горохом. Первая делянка содержала улучшенные компостированные отходы волокноотделения согласно данному изобретению, вторая делянка - стандартно компостированные отходы волокноотделения, третья делянка - песок типа PLA, смешанный с коммерческой почвой для посадки в горшок. Десять семян одного и того же сорта засеяли в каждую делянку и проредили до четырех растений на делянку, чтобы избежать перепутывания корней. Через около 14 недель растения гороха были собраны путем обрезания на уровне почвы и взвешены. Их вес был следующим:
Улучшенные компостированные
отходы волокно- отделения 564 г
Стандартные компостированные
отходы волокно- отделения 334 г
Смесь песка и почвы для посадки в горшки 41 г
Эксперимент повторяли, используя улучшенные компостированные отходы волокноотделения согласно изобретению и стандартно компостированные отходы волокноотделения. По визуальному наблюдению улучшенный компост давал примерно удвоенный рост по сравнению со стандартным компостом.

П р и м е р 3. Сахарная кукуруза Silver Queen дает 7 початков на зерно при выращивании на улучшенных компостированных отходах волокноотделения, приготовленных по примеру 1, по сравнению с 1-2 початками в нормальной почве.

П р и м е р 4. Пшеница дает 11 стеблей на зерно на улучшенных компостированных отходах волокноотделения, приготовленных по примеру 1, по сравнению с 5 стеблями на зерно, полученными при использовании стандартного компоста из отходов волокноотделения.

П р и м е р 5. Подсолнечник давал до 14 цветков на зерно на улучшенных компостированных отходах волокноотделения по примеру 1, по сравнению с 1 цветком на зерно на стандартно компостированных отходах волокноотделения.

П р и м е р 6. Огурцы росли вдвое быстрее на улучшенном компосте отходов волокноотделения, чем огурцы, которые росли на стандартно компостированных отходах волокноотделения.

П р и м е р 7. Интенсивные испытания на саженцах были проведены с томатами. Около 25000 растений были выращены на стандартной смеси для горшочных культур. 25000 растений были выращены на стандартной смеси для горшочных культур с добавлением 10% улучшенного компоста из отходов волокноотделения и еще 25000 растений были выращены на стандартной почве для горшочных культур, содержащей 20% компостированных отходов волокноотделения. Растения в стандартной смеси для горшочных культур были политы водой и удобрены по стандартному графику. Растения в смесях с добавками не удобряли, но поливали водой по мере необходимости и применяли замедлитель роста. Через 17 дней растения в группах с обработанными компостированными отходами волокноотделения были явно больше, чем растения в нормальной смеси. Вес на растение составлял:
Стандартная смесь для горшочных культур 0,9 г
Смесь для горшочных
культур с добавкой 10%
улучшенных компостированных
отходов волокно- отделения 1,5 г
Смесь для горшочных
культур с добавкой 20%
улучшенных компостированных
отходов волокно- отделения 1,9 г

Использование: в сельском хозяйстве. Сущность изобретения: в способе получения среды, улучшающей рост растений, путем компостирования отходов волокноотделения при получении хлопковых волокон, с целью повышения эффективности среды, после компостирования отходы обрабатывают водным раствором или дисперсией противомикробного средства гексахлорофена в количестве 2 - 10 г гексахлорофена на тонну компоста по сухой массе.

СПОСОБ ПРИГОТОВЛЕНИЯ СРЕДЫ, УЛУЧШАЮЩЕЙ РОСТ РАСТЕНИЙ, путем компостирования отходов волокноотделения при получении хлопковых волокон, отличающийся тем, что, с целью повышения эффективности среды, после компостирования отходы обрабатывают водным раствором или дисперсией противомикробного средства гексахлорофена в количестве 2 - 10 г гексахлорофена на тонну компоста по сухой массе.