СПОСОБ ПОЛУЧЕНИЯ ТОРФЯНОГО СУБСТРАТА ДЛЯ ПОСАДОЧНОГО МАТЕРИАЛА ЛЕСНЫХ КУЛЬТУР Российский патент 2009 года по МПК C05F11/02 C05F9/04 C05F11/08 

Изобретение относится к способу получения субстрата на основе торфа и компоста, полученного при переработке твердых бытовых отходов и ассоциации активных микроорганизмов, выращенных на подстилочном птичьем помете, используемого для выращивания посадочного материала древесно-кустарниковых пород в питомниках, лесопарковых зонах, парках.

Известны способы переработки бытовых отходов, включающие компостирование органической фракции и получение чистого удобрения, RU №2049083 C1, C05F 9/00, 27.11.1995; RU №2209693 C1, B09B 3/00, 10.08.2003; RU №2210437 C2, B09B 3/00, C05F 9/00, 20.08.2003; RU №2294319 C1, C05F 9/00, B09B 3/00, 27.02.2007.

Известен способ получения удобрения, включающий компостирование отходов промышленного производства при добавлении помета, RU №2086521 C1, C05F 11/00, 10.08.1997.

Известен способ получения органического удобрения путем утилизации промышленных отходов, включающий смешение продуктов переработки промышленных отходов с почвой и введение биокомпоста, полученного при компостировании помета и торфа, RU №2257366 C1, C05F 11/00, 27.07.2005.

Известен способ получения удобрения, включающий смешение торфа и помета, измельчение и компостирование, RU №2010785 C1, C05F 3/00, 15.04.1994; RU №2271347, C05F 3/00, 10.03.2006; RU №2281271 C1, C05F 3/00, 10.08.2006.

Известен способ получения органического удобрения, включающий переработку навоза, смешение с торфом, ферментацию и введение минеральных добавок, RU №2258686 C1, C05F 3/00, 20.08.2005.

Известен способ получения компоста, включающий переработку отходов птицеводческого хозяйства, смешение с влагопоглощающим материалом, введение ассоциации активных микроорганизмов, RU №2197453 C1, C05F 11/08, 27.01.2003; RU №2266883 C2, C05F 11/08, 27.12.2005.

Известен способ приготовления торфяного субстрата для выращивания сеянцев лесных культур, включающий очистку торфяного сырья от крупных включений, введение биоактиватора, смешение, ферментацию, RU №2251542 C1, C05F 11/02, 10.05.2005.

Известна технологическая линия получения модификатора почв при переработке твердых бытовых отходов, включающая переработку твердых бытовых отходов, получение компоста при биохимической переработке органической фракции твердых бытовых отходов, измельчение компоста и введение в него ферментирующей добавки в виде ассоциации активных микроорганизмов, выращенных на подстилочном птичьем помете, проведение аэробной ферментации и получение биокомпоста, смешение биокомпоста с торфом и внесение минеральных добавок в виде азотных, и/или фосфорных, и/или калийных удобрений, RU №50531 U1, C05F 9/00, B09B 3/00, C05F 9/04, C05F 15/00, C05F 11/00, 20.01.2006.

Данное техническое решение принято в качестве ближайшего аналога настоящего изобретения.

Однако оно обладает недостатком.

В ближайшем аналоге описано получение модификатора почв, как готового товарного продукта, не определено конкретное использование и отсутствует количественное соотношение вводимых компонентов.

В основу настоящего изобретения положена задача получения субстрата на основе торфа и продуктов переработки твердых бытовых отходов для выращивания посадочного материала лесных культур, позволяющего повысить всхожесть семян, увеличить длину и массу проростков за счет подбора соотношений смешиваемых в субстрате компонентов и обеспечения сбалансированного содержания вводимых ферментирующей и минеральной добавок.

Согласно изобретению эта задача решается за счет того, что способ получения торфяного субстрата для посадочного материала лесных культур включает переработку твердых бытовых отходов, получение компоста при биохимической переработке органической фракции твердых бытовых отходов, измельчение компоста и введение в него ферментирующей добавки в виде ассоциации активных микроорганизмов, выращенных на подстилочном птичьем помете, проведение аэробной ферментации и получение биокомпоста, смешение биокомпоста с торфом и внесение минеральных добавок в виде азотных, и/или фосфорных, и/или калийных удобрений.

Ферментирующую добавку вводят в компост в количестве 10 мас.% относительно органической фракции твердых бытовых отходов, определяют подвижные формы азота, фосфора и калия в биокомпосте, вносят азотные, и/или фосфорные, и/или калийные удобрения, смешивают биокомпост с влажностью 35-50% со слаборазложившимся верховым торфом с кислотностью 2,5-3,5 pH при массовом соотношении биокомпоста и слаборазложившегося верхового торфа 50:50.

Заявителем не выявлены источники, содержащие информацию о технических решениях, идентичных настоящему изобретению, что позволяет сделать вывод о его соответствии критерию «новизна».

За счет реализации отличительных признаков изобретения (в совокупности с признаками, указанными в ограничительной части формулы) достигаются важные новые свойства объекта.

В предложенном техническом решении для повышения всхожести семян, увеличения длины и массы проростков:

- получен субстрат на основе торфа и продуктов переработки твердых бытовых отходов для выращивания посадочного материала лесных культур;

- определено оптимальное количество ферментирующей добавки, вводимой в органическую фракцию твердых бытовых отходов;

- подобрано количество биокомпоста при определенной влажности и торфа при определенной кислотности для смешивания;

- выбраны минеральные добавки и их количество, сбалансированные на основании содержания подвижных форм азота, фосфора и калия в биокомпосте.

Заявителю не известны какие-либо публикации, которые содержали бы сведения о влиянии отличительных признаков изобретения на достигаемый технический результат, в связи с этим, по мнению заявителя, можно сделать вывод о соответствии заявляемого технического решения критерию «изобретательский уровень».

Для осуществления способа используют.

Твердые бытовые отходы, прошедшие ряд последовательных стадий: отбор деловой части, отсев фракции более 15 мм и измельчение.

Компост, полученный при биохимической переработке твердых бытовых отходов.

Ферментирующую добавку, введенную в измельченный компост, в виде ассоциации активных микроорганизмов, выращенную на подстилочном птичьем помете, которая содержит: азот общий 3,0-3,2%, фосфор общий 2,0-2,6%, калий общий 2,10-2,65% и микроорганизмы Clavibacter michiganese, Bacillus amylognefaciens, Micrococcus varians при кислотности солевой 7,50-8,00 pH и зольности 35,0-37,0%.

Биокомпост с влажностью 35-50%, полученный при аэробной ферментации компоста из органической фракции твердых бытовых отходов и ферментирующей добавки.

Слаборазложившийся верховой торф (кислотность 2,5-3,5 pH).

Смесь биокомпоста со слаборазложившимся верховым торфом в равных количествах.

Минеральные добавки для внесения в смесь биокомпоста и слаборазложившегося верхового торфа в виде азотного, и/или фосфорного, и/или калийного удобрений:

- селитра аммиачная гранулированная по ГОСТ 5.2176-74, массовая доля азота не менее 34,65%;

- суперфосфат двойной гранулированный по ГОСТ 16306-80 марки Б с массовой долей P₂O₅, равной (43±1)%;

- калий сернокислый удобрительный по ТУ 2184-093-43499406-2001 с массовой долей K₂O не менее 48%.

Способ осуществляют согласно патенту RU №50531 U1.

Получают торфяной субстрат следующим образом.

Технологический процесс переработки твердых бытовых отходов осуществляют по ГОСТ 3.1105-84.

Проводят отбор деловой части, отсев фракций более 15 мм из твердых бытовых отходов и биохимическую переработку их органической фракции в компост.

При компостировании органической фракции твердых бытовых отходов происходит их обеззараживание, погибают болезнетворные микроорганизмы, яйца гельминтов и личинки мух, отбор проб для контроля производят по ГОСТ 17.4.4.02-84.

Осуществляют измельчение компоста с введением в него микробной ассоциации в количестве 10 мас.% от массы перерабатываемой органической фракции твердых бытовых отходов.

Проводят аэробную ферментацию в течение 20-30 суток до стадии получения зрелого биокомпоста.

Определяют влажность биокомпоста (любым известным способом) и для приготовления торфяного субстрата берут биокомпост с влажностью 35-50%.

Определяют подвижные формы азота аммонийного (ГОСТ 27894.3-88), азота нитратного (ГОСТ 27894.4-88), фосфора (ГОСТ 27894.5-88) и калия (ГОСТ 27894.6-88) в биокомпосте.

Берут слаборазложившийся верховой торф со степенью разложения не менее 15%, зольностью (ГОСТ 11306-83) не более 25% и влажностью (ГОСТ 11305-83) не более 50%. Определяют кислотность торфа (ГОСТ 11623-89) и для приготовления торфяного субстрата используют слаборазложившийся верховой торф с кислотностью в пределах 2,5-3,5 pH. Кислотность слаборазложившегося верхового торфа определяют при поступлении каждой новой партии.

Засоренность (примесь частиц очеса, древесины, корневищ размером свыше 25 мм) слаборазложившегося верхового торфа не должна превышать 8%. Для удаления крупных фракций очеса и древесных включений слаборазложившийся верховой торф предварительно просеивают через сито с размером ячеек не более 20×20 мм.

Слаборазложившийся верховой торф и биокомпост смешивают в равных количествах.

В смесь слаборазложившегося верхового торфа и биокомпоста вносят минеральные добавки в виде селитры аммиачной, и/или суперфосфата двойного гранулированного марки Б, и/или калия сернокислого удобрительного. Состав и вносимое количество минеральных добавок определяют в зависимости от содержания подвижных форм азота, фосфора и калия в биокомпосте.

Биологическую оценку пригодности торфяного субстрата определяют путем сравнительного анализа различных видов субстратов для выращивания посадочного материала. Для приготовления торфяных субстратов используют разные виды торфа, поскольку свойства торфов разных месторождений различаются между собой и единого рецепта оптимальной смеси ингредиентов для посадочного материала нет.

Состав торфяного субстрата подбирают путем лабораторного анализа используемых компонентов.

Биологическая оценка торфяного субстрата проведена для посадочного материала хвойных пород в ФГУ «СПбНИИ лесного хозяйства» и для посадочного материала микрочеренков триплоидной осины в ФГУ «СПбНИИЛХ», полученных посредством культуры тканей (in vitro) в лаборатории лесовосстановления ФГУ «СПбНИИЛХ».

Сущность изобретения поясняется примерами.

Пример 1

В качестве посадочного материала хвойных пород используют: ель европейскую (Picea abies), сосну обыкновенную (Pinus silvestris), лиственницу Сукачева (Larix Sukaczewii), сосну кедровую сибирскую (Pinus sibirica), псевдотсугу (Pseudotsuga Duglasii).

Готовят торфяной субстрат:

- органическую фракцию твердых бытовых отходов (после отбора деловой части и отсева фракции более 15 мм) компостируют в биобарабане;

- измельчают компост и вводят в него 10 мас.% микробной ассоциации в расчете на 40 мас.% органической фракции твердых бытовых отходов;

- проводят дозревание биокомпоста до стадии зрелого в течение 30 дней, при этом влажность его составляет 40%;

- биокомпост смешивают со слаборазложившимся верховым торфом (степень разложения 17% и зольность 20%) с влажностью 40% и кислотностью 2,8 pH в равных количествах;

- определяют подвижные формы азота, фосфора и калия в биокомпосте;

- в смесь биокомпоста и торфа верхового вносят 0,2 мас.% суперфосфата и смешивают в смесителях закрытого типа.

Готовят торфяной субстрат контроля: слаборазложившийся торф верховой и теплично-парниковый грунт смешивают в соотношении 3:1.

Проводят посев семян и анализ роста и развития сеянцев.

Посев семян производят в условиях закрытого грунта строчным посевом по 100 семян в строчку - 3 строки на вариант для каждого вида посадочного материала.

Всхожесть семян определяют по ГОСТ 13056.6-97 «Метод определения всхожести».

Массу абсолютно сухого вещества проростков, полученных на 25-й день проращивания, определяют после высушивания при t=105°C в течение 2-х часов.

Учет параметров роста 2-летних сеянцев - высоты и диаметра, проводят у 100 растений по каждому из вариантов.

Абсолютно сухую массу 50 шт. 2-летних сеянцев, в пересчете на 100 шт. сеянцев, определяют после высушивания при t=105°С.

Влияние полученного торфяного субстрата на всхожесть семян хвойных пород в условиях закрытого грунта представлено в таблице 1.

Влияние полученного торфяного субстрата на развитие проростков ели европейской (Picea abies) показано на фиг.1.

Влияние полученного торфяного субстрата на рост посадочного материала хвойных пород представлено в таблице 2.

Влияние полученного торфяного субстрата на рост 2-летних сеянцев лиственницы Сукачева (Larix Sukaczewii) показано на фиг.2.

Полученный торфяной субстрат способствует созданию благоприятных условий для прорастания семян и развития растений:

- повышается всхожесть семян (табл.1);

- увеличивается длина и масса проростков, которая в 1,3-1,7 раза выше по сравнению с проростками, выращенными на торфяном субстрате контроля (фиг.1).

Проростки ели европейской (Picea abies), полученные на 25-й день проращивания на полученном торфяном субстрате и на торфяном субстрате контроля, высушивают при t=105°С в течение 2-х часов и определяют абсолютно сухие их массы, которые составляют 0,408 г и 0,325 г соответственно.

Анализ роста 2-летних сеянцев ели европейской (Picea abies), лиственницы Сукачева (Larix Sukaczewii), псевдотсуги (Pseudotsuga Duglasii) показал, что сеянцы на полученном торфяном субстрате по сравнению с сеянцами на торфяном субстрате контроля имеют преимущества как по высоте, так и по диаметру (табл.2).

Анализ роста 2-летних сеянцев лиственницы Сукачева (Larix Sukaczewii) показал, что сеянцы №1 на полученном торфяном субстрате имеют большую высоту, чем сеянцы №2 и №3 на торфяном субстрате контроля (фиг.2).

Достоверность различий в представленной табл.2 дана по критерию Стьюдента. На уровне значимости 0,95, при t_{теоретич.}=1,96 установлена достоверная разница между параметрами роста 2-летних сеянцев, выращенных на различных по своим свойствам торфяных субстратах. Из таблицы 2 видно, что на рост сеянцев влияет не только качество посевного материала, но используемый торфяной субстрат. Явное преимущество имеет посадочный материал, выращенный на полученном торфяном субстрате.

Пример 2

В качестве посадочного материала используют микрочеренки триплоидной осины.

Торфяной субстрат готовят согласно примеру 1.

Готовят торфяной субстрат контроля:

- слаборазложившийся торф заправляют доломитовой мукой - 70 г и кемирой-универсальной (12N:8P:14K) - 40 г на ведро.

Берут торфяные субстраты сравнительные:

- верховой торф второго года использования (органическое вещество - 75%, легкогидролизуемый азот - 8,6 мг/100 г, подвижный фосфор - 46,8 мг/100 г, pH 4,6-5,2);

- слаборазложившийся верховой торф с добавлением NPK и извести.

Закладывают опыты в контейнеры и изучают влияние полученного торфяного субстрата, торфяного субстрата контроля и торфяных субстратов сравнительных на рост и приживаемость микрочеренков триплоидной осины.

Влияние полученного торфяного субстрата на рост и приживаемость в первый год выращивания в контейнерах микрочеренков осины триплоидной представлено в таблице 3.

Влияние полученного торфяного субстрата на рост микрочеренков осины триплоидной с закрытой корневой системой показано на фиг.3.

На полученном торфяном субстрате приживаемость микрочеренков осины триплоидной составляет 88%, что в 1,1 раза выше по сравнению с другими торфяными субстратами. Однолетние микрочеренки осины триплоидной, выращенные на полученном торфяном субстрате, достигают высоты 14,0 см, а однолетние микрочеренки триплоидной осины, выращенные на торфяном субстрате сравнительном (слаборазложившемся верховом торфе с добавлением NPK и извести), - 10,6-13,6 см, а на торфяном субстрате сравнительном (верховом торфе второго года использования) - 7,6 см. Не только рост микрочеренков осины триплоидной, но и приживаемость связаны со свойствами торфяных субстратов. Параметры роста микрочеренков осины триплоидной в первый год выращивания на полученном торфяном субстрате на 25-50% и приживаемость на 8-10% выше, чем на торфяных субстратах контроля и сравнительных (табл.3).

Влияние полученного торфяного субстрата на рост и приживаемость при доращивании в течение 70 дней в контейнерах микрочеренков осины триплоидной представлено в таблице 4.

При доращивании в течение 70 дней микрочеренки осины триплоидной на полученном торфяном субстрате достигают высоты 12,2-17,3 см, в то время как на торфяном субстрате контроля - 8,9-13,1 см. При этом приживаемость черенков составляет 88% и 81,4% соответственно.

Полученный торфяной субстрат, обогащенный биокомпостом на основе ферментации органической фракции твердых коммунальных отходов, активированных ассоциацией активных микроорганизмов, показал преимущества его применения по сравнению с аналогичными торфяными субстратами.

Предложенный способ получения торфяного субстрата проводился на заводе по механизированной переработке коммунальных отходов (пос. Янино, Санкт-Петербург) и в ФГУ «СПбНИИЛХ», где было изучено влияние различных торфяных субстратов на всхожесть, рост и приживаемость посадочного материала лесных культур, на основании полученных результатов можно сделать вывод о соответствии предложенного способа критерию «промышленная применимость».

Предложенный способ позволяет получить торфяной субстрат и использовать его для посадочного материала лесных культур при повышении всхожести семян, увеличении длины и массы проростков.

Таблица 1 Влияние полученного торфяного субстрата на всхожесть семян хвойных пород в условиях закрытого грунта Торфяные субстраты Всхожесть, % лабораторн. грунтовая Ель европейская (Picea abies) Торфяной субстрат полученный 92 93 Торфяной субстрат Контроль 87 Сосна обыкновенная (Pinus silvestris) Торфяной субстрат полученный 73 87 Торфяной субстрат Контроль 65 Лиственница Сукачева (Larix Sukaczewii) Торфяной субстрат полученный 13 20 Торфяной субстрат Контроль 5 Сосна кедровая сибирская (Pinus sibirica) Торфяной субстрат полученный - 90 Торфяной субстрат Контроль 54

Таблица 2 Влияние полученного торфяного субстрата на рост посадочного материала хвойных пород Торфяные субстраты Параметры роста 2-летних сеянцев высота, см диаметр, мм Hср V, % P, % t St. Dcp. V, % P, % t St. Ель европейская (Picea abies) Торфяной субстрат полученный 24,50±0,47 20,2 1,92 6,68 2,66±0,06 18,0 2,26 2,95 Торфяной субстрат Контроль 19,87±0,51 24,2 2,57 2,43±0,05 20,5 2,06 Лиственница Сукачева (Larix Sukaczewii) Торфяной субстрат полученный 34,50±0,39 20,1 1,13 17,74 4,02±0,06 19,5 1,49 14,97 Торфяной субстрат Контроль 23,11±0,51 22,0 2,21 2,75±0,06 21,7 2,18 Псевдотсуга (Pseudotsuga Duglasii) Торфяной субстрат полученный 37,21±0,72 23,1 1,93 13,55 4,53±0,06 21,9 1,32 15,29 Торфяной субстрат Контроль 25,14±0,61 19,6 2,43 3,12±0,07 23,0 2,24

Таблица 3 Влияние полученного торфяного субстрата на рост и приживаемость в первый год выращивания в контейнерах микрочеренков осины триплоидной Торфяные субстраты Время посадки 1-й год выращивания M±m, см V, % Приживаемость, % Торфяной субстрат Контроль 22.07 13,6±1,02 33 81,4 Торфяной субстрат Сравнительный (верховой торф второго года использования) 30.06 6,6±0,33 53 77,3 Торфяной субстрат Сравнительный (слаборазложившийся верховой торф с добавлением NPK и извести) 22.07 10,6±0,72 37 79,6 Торфяной субстрат полученный 22.07 14,0±0,63 51 88,0

Таблица 4 Влияние полученного торфяного субстрата на рост и приживаемость при доращивании в течение 70 дней в контейнерах микрочеренков осины триплоидной Высота стволика микрочеренка, мм Торфяной субстрат полученный Торфяной субстрат Сравнительный (слаборазложившийся верховой торф с добавлением NPK и извести) Торфяной субстрат Контроль M±m, см V, % Ср. приживаемость, % M±m, см V, % Ср. приживаемость, % M±m, см V, % Ср. приживаемость, % от 5 до 10 14,7±1,42 21 88,0 - - 79,6 - - 81,4 от 11 до 20 12,2±0,88 45 8,9±0,76 21 13,1±1,18 20 от 21 до 30 13,2±1,12 50 10,9±1,00 33 10,5±0,51 8 от 31 до 40 14,8±1,30 47 - - 10,8±1,13 21 от 41 до 50 17,3±1,82 31 - - - -

Изобретение относится к области сельского хозяйства. Способ получения торфяного субстрата включает переработку твердых бытовых отходов, измельчение компоста и введение в него ферментирующей добавки в виде ассоциации активных микроорганизмов, проведение аэробной ферментации и получение биокомпоста, смешение биокомпоста с торфом и внесение минеральных добавок в виде удобрений. Ферментирующую добавку вводят в компост в количестве 10 мас.% относительно органической фракции твердых бытовых отходов. Определяют подвижные формы азота, фосфора и калия в биокомпосте. Вносят азотные, и/или фосфорные, и/или калийные удобрения. Смешивают биокомпост с влажностью 35-50% со слаборазложившимся верховым торфом с кислотностью 2,5-3,5 pH при массовом соотношении биокомпоста и слаборазложившегося верхового торфа 50:50. Изобретение позволяет повысить всхожесть семян, увеличить длину и массу проростков. 4 табл., 3 ил.

Способ получения торфяного субстрата для посадочного материала лесных культур, включающий переработку твердых бытовых отходов, получение компоста при биохимической переработке органической фракции твердых бытовых отходов, измельчение компоста и введение в него ферментирующей добавки в виде ассоциации активных микроорганизмов, выращенных на подстилочном птичьем помете, проведение аэробной ферментации и получение биокомпоста, смешение биокомпоста с торфом и внесение минеральных добавок в виде азотных, и/или фосфорных, и/или калийных удобрений, отличающийся тем, что ферментирующую добавку вводят в компост в количестве 10 мас.% относительно органической фракции твердых бытовых отходов, определяют подвижные формы азота, фосфора и калия в биокомпосте, вносят азотные, и/или фосфорные, и/или калийные удобрения, смешивают биокомпост с влажностью 35-50% со слаборазложившимся верховым торфом с кислотностью 2,5-3,5 pH при массовом соотношении биокомпоста и слаборазложившегося верхового торфа, как 50:50.