ПРЕПАРАТ ДЛЯ ПЕРЕРАБОТКИ ОРГАНИЧЕСКИХ ОТХОДОВ ЖИВОТНОВОДСТВА И ПТИЦЕВОДСТВА "ЭКОС" Российский патент 2011 года по МПК C05F11/00 

Изобретение относится к области сельскохозяйственной микробиологии, охраны окружающей среды и может быть использовано при переработке органических отходов животноводческих и птицеводческих ферм, фекалий и др.

Крупные животноводческие и птицеводческие комплексы производят большое количество органических отходов, чем наносят большой ущерб экологии окружающей среды.

Одним из направлений решения данной проблемы является биологическая переработка отходов с использованием микро- и макроорганизмов, позволяющая быстро и эффективно перерабатывать значительное количество навоза и помета.

Компостирование органических отходов с введением микроорганизмов позволяет получить экологически чистое органическое удобрение, необходимое для повышения плодородия почвы, при этом срок компостирования значительно сокращается.

Микроорганизмы, используемые для переработки органических отходов, способствуют накоплению в почве элементов питания растений, стимулируют их рост и развитие, обладают антагонистической активностью по отношению к зоо- и фитопатогенам.

Для переработки органических отходов используются метанобразующие, термофильные, фотосинтетические и молочно-кислые бактерии, дрожжи, ферментирующие грибы.

Известны способы переработки бытовых и сельскохозяйственных отходов с использованием эффективных микроорганизмов (ЭМ) (см.кн. Блинов В.А. «Биотехнология», Саратов, изд. Саратовский государственный аграрный институт им. Н.И.Вавилова, 2003 г., с.59-81) и созданные на их основе препараты, такие как «SEF-A», «Байкал», «Тамир» и др.

Недостатком микробных препаратов является их многокомпонентность, т.е. содержание большого набора различных штаммов грибов и бактерий, а так как при изготовлении препаратов для каждого вида микроорганизмов используют специфические питательные и накопительные среды, кроме того, необходимо тщательно подбирать условия культивирования каждого вида микроорганизмов, учитывать их антагонистические свойства, то процесс производства получается не только трудоемким, но и дорогостоящим.

Мы постарались получить препарат с минимальным количеством штаммов микроорганизмов, обладающий широким спектром разрушающего воздействия на органические отходы, имеющий низкую себестоимость изготовления и сокращающий сроки компостирования навоза и помета, т.е. органического удобрения.

Это достигается тем, что в препарат для переработки органических отходов, на основе штаммов микроорганизмов, входят штаммы Actinomyces fradiae-96, Bacillus subtilis-99 и физиологический раствор при следующем соотношении компонентов, об.%:

Actinomyces fradiae-96 1,0-1,5 Bacillus subtilis-99 2,0-3,0 Физиологический раствор остальное.

Препарат, созданный на основе двух видов непатогенных природных штаммов микроорганизмов - Actinomyces fradiae-96 и Bacillus subtilis-99, выделенных из компоста и обладающих широким спектром разрушающего воздействия на органические отходы, которые при этом являются симбионтными микроорганизмами, имеет низкую себестоимость изготовления.

Переработка органических отходов при помощи предложенного препарата происходит вначале с резким повышением температуры субстрата до 100°С, на этом этапе происходит не только размягчение трудно-разлагаемых растительных волокон и их разделение, но и гибель яиц гельминтов и многих патогенных бактерий. Затем температура субстрата повышается до температуры окружающей среды, и в это время происходит гумификация органических соединений, образуется компост, который приобретает черный цвет. Неприятный запах полностью исчезает.

Культуры микроорганизмов Actinomyces fradiae-96 и Bacillus subtilis-99 были выделены авторами в 1996-1999 г.г. из почвы, отобранной из под органических отходов птицеводства на птицефабрике «Пестречинская» Пестречинского района Республики Татарстан, и после изучения их полезных свойств депонированы в ФГУ «Федеральный центр токсикологической и радиационной безопасности животных» (ФГУ ФЦТРБ-ВНИВИ, г.Казань).

Штамм Actinomyces fradiae-96 депонирован 10.08.2004 г. в ФГУ ВГНКИ под №04.05.17-ДЕП. Справка о депонировании штамма выдана за №2/2004 г.

Культурально-морфологические особенности штамма. Клетки овальной формы, длиной 0,06±0,0014 мм; шириной 0,04±0,0005 мм. Одноклеточный мицелий из ветвящихся тонких гиф. Микромицеллы окрашиваются по Грамму положительно. На жидкой питательной среде (МПБ) через 24-48 ч культивирования при 37°С наблюдается равномерное помутнение с образованием морщинистой слизистой пленки.

Физиолого-биохимические свойства. Штамм аэроб, хотя его рост наблюдается и при ограниченном доступе кислорода. Обладает выраженной сахаролитической активностью, интенсивно (на среде Гисса) ферментирует с образованием кислоты без газа - глюкозу, лактозу, сахарозу, манит, сорбит, глицерин, с образованием кислоты и газа отмечается расщепление мальтозы. Штамм не расщепляет рамнозу, раффинозу и дульцит. Обладает каталазной и уреазной активностью, разжижает желатин, не образует сероводород и индол.

Штамм не патогенен.

Штамм Bacillus subtiIis-99 депонирован 22.09.04 г. в ФГУ «ФЦТРБ-ВНИВИ» под №2/04.

Культурально-морфологические особенности штамма. Грамположительные спорообразующие палочки длиной 0,006±0,0001 мм, шириной 0,005±0,00011 мм, расположены одиночно или собраны в короткие цепочки. На жидкой питательной среде (МПБ) через 20-24 ч при 37°С образуют пленку на поверхности среды. На твердой питательной среде (МПА) образуют плоские непрозрачные блестящие колонии бежевого цвета с неровными краями около 2-3 мм в диаметре.

Физиолого-биохимические свойства штамма. Штамм аэроб, обладает амилолитической, глюкоамилазной, сахаролитической, уреазной активностью, ферментирует до кислоты без образования газа глюкозу, сахарозу, фруктозу, манит, лактозу, арабинозу, крахмал, мальтозу. Не ферментирует сорбит, арабинозу, рамнозу.

Штамм не патогенен, обладает антагонистической активностью к патогенным и условно-патогенным микроорганизмам.

Штамм Actinomyces fradiae, хотя и разлагает экскременты животных и птиц, однако его активность менее выражена по отношению к целлюлозосодержащим компонентам и штаммам патогенных бактерий.

В микробном консорциуме (Actinomyces fradiae-96 и Bacillus subtilis-99) метаболитические свойства штаммов на несколько порядков разнообразнее и их совокупная деятельность позволяет разложить широкий спектр органических соединений.

Пример 1. Для приготовления препарата проводят посев каждой культуры на мясо-пептонный агар методом сплошного газона с последующей инкубацией в термостате в течение 120 ч при температуре 37°С, затем агаровые пластинки с проросшими на них колониями микроорганизмов гомогенизируют с добавлением физиологического раствора и смешивают в соотношении 1:2 (содержание штамма Actinomyces fradiae-96 составляет 1%, штамма Bacillus subtilis-99 - 3%, физиологический раствор - 97%), выдерживают в течение 1 ч и разливают в бутылки емкостью 500-1000 мл, полученный препарат хранят в холодильнике при температуре 4-6°С в течение 6 месяцев (опыт 1).

Пример 2. Аналогично примеру 1 проводили приготовление препарата с содержанием штамма Actinomyces fradiae-96 1,2% и штамма Bacillus subtilis-99 - 2,5%, физиологического раствора - 96,3% (опыт 2).

Пример 3. Аналогично примеру 1 проводили приготовление препарата с содержанием штамма Actinomyces fradiae-96 1,5% и штамма Bacillus subtilis-99 - 2%, физиологического раствора - 95,5% (опыт 3).

Пример 4. Аналогично примеру 1 проводили приготовление препарата с содержанием штамма Actinomyces fradiae-96 0,5% и штамма Bacillus subtilis-99 - 1,5%, физиологического раствора - 98% (опыт 4).

Пример 5. Аналогично примеру 1 проводили приготовление препарата с содержанием штамма Actinomyces fradiae-96 2,0% и штамма Bacillus subtilis-99 - 3,5%, физиологического раствора - 94,5% (опыт 5).

Полученный препарат применяли для получения органического удобрения - компоста и испытывали влияние компоста на урожайность яровой пшеницы. Результаты испытаний сведены в таблицу.

Пример 6. Препарат применялся для получения органического удобрения - компоста.

Для этого на площадку укладывали слоями (30-40 см каждый) навоз крупного рогатого скота, смешивая его с соломой в соотношении 3:1. На каждый слой распыляли препарат, предварительно разведенный водой в соотношении 1:100. Через 10 и 20 дней навоз перемешивали для усиления аэрации и через 20-30 дней компост - удобрение готово к использованию. Содержание основных питательных веществ в получаемом компосте составило: общего азота 3,7%, фосфора в пересчете на Р₂О₅ - 2,8%, калия в пересчете на К₂О - 2,1%. Патогенная микрофлора, яйца гельминтов и семена сорных растений не выявлялись.

Пример 7. В сравнительном плане для переработки навоза испытывали 1,5% состав, содержащий только штамм Actinomyces fradiae-96 в физиологическом растворе.

На площадку укладывали слоями (30-40 см каждый) навоз крупного рогатого скота, смешивая его с соломой в соотношении 3:1. На каждый слой распыляли препарат, предварительно разведенный водой в соотношении 1:100. Через 10 и 20 дней навоз перемешивали для усиления аэрации и через 26-35 дней компост - удобрение готово к использованию. Содержание основных питательных веществ в получаемом компосте составило: общего азота 3,5%, фосфора в пересчете на Р₂О₅ - 2,4%, калия в пересчете на К₂О - 2,1%. Патогенная микрофлора, яйца гельминтов не выявлялись, обнаруживались одиночные семена сорных растений.

Данный пример показывает, что добавление в состав препарата штамма Bacillus subtilis-99 сокращает сроки созревания компоста на 5-6 дней и улучшает его агрохимические показатели.

Пример 8. На площадку укладывали слоями (30-40 см каждый) птичий помет, смешанный с опилками в соотношении 2:1. На каждый слой распыляли препарат, разведенный водой в соотношении 1:100. Помет перемешивали через 10 и 20 дней. Содержание основных питательных веществ в получаемом компосте составило: общего азота 3,8%, фосфора в пересчете на P₂O₅ - 3,2%, калия в пересчете на К₂О - 2,2%. Патогенная микрофлора, яйца гельминтов и семена сорных растений не выявлялись.

Удобрение готово к применению через 30 дней при температуре окружающего воздуха от +5 до 40°С и до 60 дней при низких температурах (до -30°С).

Пример 9. Использование полученного компоста в качестве удобрения. В полевом опыте испытывали влияние полученного компоста на урожайность яровой пшеницы. Для сравнения испытания проводили с навозом крупного рогатого скота и минеральными удобрениями (NPK). Результаты опыта представлены в таблице.

Урожай яровой пшеницы (полевой опыт, почва серо-лесная) Используемое удобрение Доза (т/га) Прибавка урожая (ц/га) Прибавка (%) Опыт 1 6 7,8 40,2 Опыт 2 6 10,4 53,6 Опыт 3 6 12,6 64,9 Опыт 4 6 5,3 27,9 Опыт 5 6 12,5 64,4 Навоз 20 4,8 25,0 NPK по норме 4,2 21,9

Таким образом, предлагаемый препарат по сравнению с прототипом позволяет снизить количество используемых штаммов микроорганизмов в 40 раз, уменьшить себестоимость изготовления препарата, сократить сроки созревания органического удобрения в 1,5-2 раза, то есть получить экологически чистое и дешевое удобрение, повышающее урожайность зерновых культур (пшеницы) на 40-65%.

Предлагаемый препарат намечено внедрять во всех районах республики Татарстан в 2008 году.

Изобретение относится к области сельскохозяйственной микробиологии, охраны окружающей среды и может быть использован при переработке органических отходов (животноводческих и птицеводческих ферм). Препарат содержит штаммы микроорганизмов Actinomyces fradiae-96, Bacillus subtilis-99 и физиологический раствор. При этом соотношение компонентов составляет, об.%: Actinomyces fradiae-96 - 1,0-1,5; Bacillus subtilis-99 - 2,0-3,0; физиологический раствор - остальное. Изобретение позволяет сократить сроки получения органического удобрения, получить экологически чистое и дешевое удобрение, повысить урожайность зерновых культур на 40-65%. 1 табл.

Препарат для переработки органических отходов животноводства и птицеводства, содержащий микроорганизмы, отличающийся тем, что в качестве штаммов микроорганизмов он содержит Actinomyces fradiae-96, Bacillus subtilis-99 и физиологический раствор при следующем соотношении компонентов, об %:
Actinomyces fradiae-96 1,0-1,5 Bacillus subtilis-99 2,0-3,0 Физиологический раствор Остальное