КОМПЛЕКСНОЕ УДОБРЕНИЕ Российский патент 2017 года по МПК C05F11/08 

Изобретение относится к области промышленного производства биоудобрений для сельского хозяйства, в частности к комплексным удобрениям, содержащим все необходимые компоненты для эффективного улучшения почвы, условий роста растений и создания благоприятных условий для жизнедеятельности почвенных микроорганизмов и способам их производства.

Одним из широко используемых источников удобрений является переработанный птичий помет. Переработка и использование отходов (помета) птицеводческих комплексов имеет крайне актуальное значение, т.к. он является источником развития патогенной микрофлоры и представляет опасность для человека и окружающей среды. С другой стороны, птичий помет является одним из лучших органических удобрений, содержащим все основные питательные вещества, необходимые растениям.

С целью использования в качестве удобрения предлагается способ обработки куриного помета (RU 2114093, 1998), включающий в себя предварительное отделение жидкости отстаиванием до влажности массы 80-85%, отделение жидкости прессованием, гранулирование и последующую сушку в кипящем слое при подаче теплоносителя с температурой 300-350°C, при прессовании жидкость отделяют до влажности массы 30-39%, а сушку осуществляют до влажности продукта 0,84-0,89%.

Известен способ обработки птичьего помета и продукт обработки (RU 2115587, 2000), который заключается в одновременном отделении жидкости и сушке исходного продукта в вакууме, обеспечивающем температуру кипения и испарения жидкости менее 100°C до влажности 1%.

Недостатком вышеуказанных удобрений являются плохая сохранность, легкое вымывание осадками, недостаточное содержание микроэлементов и недостаточная эффективность.

Для преодоления указанных недостатков были разработаны комплексные органоминеральные удобрения. Так, предложено органоминеральное удобрение (RU 2191764, 2002), которое содержит влажное безазотистое вещество птичьего, преимущество куриного, помета, смешанное с кальциевыми солями азотсодержащих органических кислот и гидратом окиси кальция. В ходе получения к 10 весовым частям свежего птичьего помета добавляют от 10 до 5 весовых частей молотой негашеной извести. Однако эффективность и стабильность данного удобрения недостаточно высока.

Известно органоминеральное удобрение (RU 2351576, 2009), которое представляет смесь куриного помета и минерального удобрения, в качестве минерального удобрения включает карбонатно-глинисто-кремнисто-цеолитовую породу, предварительно измельченную и просушенную при температуре 100-200°C в течение 0,5-1,5 ч, и куриный помет влажностью 60-75%, при этом карбонатно-глинисто-кремнисто-цеолитовая порода смешана с куриным пометом в соотношении, равном 1-3:1-2, а размер гранул карбонатно-глинисто-кремнисто-цеолитовой породы должен быть не более 2 мм. Однако данное удобрения содержит недостаточное количество микроэлементов и воздействует на бактериальную фитофлору, что снижает его эффективность.

Наиболее близким к заявляемому удобрению является вариант изобретения (RU 2351576, 2009), в котором предлагается органоминеральное удобрение, содержащее смесь глауконита, предварительно измельченного и просушенного при температуре 100-200°C в течение 0,5-1,5 ч, и куриного помета влажностью 60-75%, при этом глауконитовая порода смешана с куриным пометом в соотношении, равном 1-3:1-2, а размер гранул глауконитовой породы должен быть не более 2 мм.

Основными недостатками известных органоминеральных удобрений и способов их получения являются недостаточная эффективность, связанная со слабым воздействием на фитофлору и структуру почвы.

Задачей, решаемой авторами, являлось создание экологически чистого, эффективного комплексного органоминерального удобрения под сельскохозяйственные культуры за счет повышения их эффективности воздействия на растения. Последнее выражается в обеспечении полноценного сбалансированного обеспечения растений всеми основными питательными веществами и микроэлементами, снижении кислотности почвы, дающем возможность применения его адресным способом без допущения ожога корней и угнетения роста растений в течение всего вегетативного периода, а также уничтожении опасной микрофлоры для предотвращения заражения почвы.

Технический результат достигался созданием комплексного удобрения на основе обработанного птичьего помета и глауконита, содержащего дополнительно ассоциацию бактериальных штаммов рода Bacillus: Bacillus megaterium ВКМ В-396, Bacillus subtilis ВКПМ В-5328, Bacillus amyloliquefaciens 3/28 ВКПМ В-3679 при следующем соотношении ингредиентов: глауконит - 3-65 масс. %, ассоциация бактериальных штаммов -10⁵-10⁷ живых клеток (КОЕ) в 1 г биоудобрения и дезинфицированный птичий помет - остальное.

В качестве ассоциации бактериальных штаммов рода Bacillus используется ассоциация, в которой соотношение штаммов 1:1:1:1.

Использование удобрения с содержанием глауконита менее 3 масс. % не обеспечивает его сыпучести, что негативно влияет на сохранение его эффективности при хранении, использование удобрения с концентрацией глауконита более 65 масс. % или при концентрации штаммов бактерий менее 10⁵ КОЕ снижает его эффективность. Использование концентрации штаммов бактерий более 10⁷ КОЕ не дает существенного повышения эффективности и вызывает технологические трудности при его хранении.

Удобрение получают следующим образом. Птичий помет предварительно обрабатывают дезинфектантом, затем обеззараженную массу помета смешивают с глауконитом в массовом соотношении от 1:1 до 8:1 с последующей иммобилизаций концентрированной суспензии микроорганизмов до содержания 10⁵-10⁷ КОЕ в грамме.

В качестве дезинфектанта используют раствор перекиси водорода, например Алкопирит (RU 2465013, 2011) из расчета 45-50 мл перекиси на куб. метр помета или введение извести в количестве 5-7% от веса помета.

При этом полученное удобрение может быть в виде порошка, или гранул (с последующей грануляцией), или апионов, или пеллет.

Особенностью заявляемого изобретения в отношении технологии получения является использование для обезвоживания навоза капиллярно-химического метода обезвоживания органического вещества с использованием для этой цели глауконита, что позволяет повысить эффективность биоконверсии отходов и снизить себестоимость заявляемого продукта за счет уменьшения эксплуатационных, временных и энергетических затрат, а также применение глауконита для сорбции и активации клеток микроорганизмов, ассоциация которых способна вытеснить патогенную микрофлору и обеспечить оптимальную структуру почвы.

Наряду с повышением урожайности сельскохозяйственных культур предлагаемая технология позволяет осуществлять промышленную переработку птичьего помета в удобрение, не требует наукоемкого высокотехнологичного оборудования и значительных затрат электроэнергии.

Промышленная применимость изобретения иллюстрируется следующими примерами.

Пример 1. Использовался куриный помет птицеводческого комплекса «МОС-СЕЛЬПРОМ» с опилками при влажности 70±5%, содержащий мг/л: К⁺ - 1800, Fe³⁺ - 6, Mg²⁺ - 400, Са²⁺ - 2200, Sr²⁺ - 4, Na⁺ - 8, P₂O₅ - 12,5, NH₄⁺ - 3000, NO₃ - 50 и 10,5 масс. % клетчатки при общей исходной бактериальной обсемененности, в 1 г - 4×10⁷, в том числе кишечной палочки - 4×10² и фекальных стрептококков - 9×10³.

340 кг куриного помета с влажностью 72% смешивали с 17 кг извести и 227,5 кг глауконита Тамбовского месторождения и перемешивали в течение 5 часов. При этом показатели обсемененности составили: индекс бактерий группы кишечных палочек - 2; индекс энтерококков - 1; патогенные микроорганизмы, яйца и личинки гельминтов и цисты кишечных патогенных простейших - отсутствуют.

Затем в смесь добавили 9 л суспензии ассоциации микроорганизмов с концентрацией 10⁹ КОЕ в грамме и перемешивали еще 2 часа.

Содержание микроорганизмов в конечном продукте составило 10 КОЕ в грамме, содержание глауконита - 65% масс. Полученное удобрение, получившее наименование ПГА 1, далее гранулировалось.

Пример 2. 200 кг смеси куриного и утиного помета в массовом соотношении 1:1 с влажностью 50% смешивали с 3 л дезинфицирующего средства «Алко-Перит», содержащего 5% перекиси водорода в аэраторе (из расчета 50 мл перекиси водорода на куб. метр смеси помета), затем обеззараженную массу помета смешивали в смесителе с 100 кг глауконита Тамбовского месторождения. При этом показатели обсемененности составили: индекс бактерий группы кишечных палочек - 2; индекс энтерококков - 1; патогенные микроорганизмы, яйца и личинки гельминтов и цисты кишечных патогенных простейших - отсутствуют. Через 3 часа в смеситель было добавлено 6 л концентрированной суспензии ассоциации микроорганизмов с концентрацией 10⁹ КОЕ в грамме.

Содержание микроорганизмов в конечном продукте составило 10⁷ КОЕ в грамме, содержание глауконита - 50%. Полученное удобрение, получившее наименование ПГА 2, далее гранулировали.

Пример 3. В условиях примера 2 были получены образцы удобрений с различным содержанием ингредиентов. Состав удобрений приведен в таблице 1, где П - помет, Г - глауконит, А - ассоциация микроорганизмов.

Пример 4. Влияние состава удобрения на урожайность картофеля

Удобрение вносили под зяблевую вспашку опытного поля на делянках по 0,1 га ЗАО «Брединское», землю перекапывали, затем весной снова перекапывали, разравнивали, сделали в рядах лунки на расстоянии 30 см друг от друга. Между рядами оставили 70 см. Использовали для посадки клубни картофеля сорта «Скороспелка» весом 50-70 г каждый. Средний урожай картофеля за 3 года экспериментов представлен в таблице 2.

Проведенные расчеты показывают высокую экономическую эффективность комплексного удобрения при внесении под картофель. Лучшим является вариант с использованием ПГА-2 в дозе 20 т/га.

Пример 5. Влияние состава удобрения на содержание в картофеле отдельных ингредиентов

Было исследовано содержание в клубнях картофеля крахмала, нитратов и ряда других компонентов. Полученные результаты по важнейшим из них - крахмалу и нитратам, приведены в таблице 3.

Анализ данных таблицы показал, что максимальное содержание крахмала в клубнях достигается при внесении ПГА-2 под картофель в дозе 20 т/га, где прибавка относительно контроля составила 1,37 т/га, или 64,3%. При внесении одних только минеральных удобрений, без глауконита сбор крахмала относительно лучшего варианта снижается до показателя 2,88 г/га, однако по сравнению с контролем этот показатель достоверно выше на 0,75 т/га, или на 35,2%. Внесение под картофель только одного глауконита, без удобрений, приводит к снижению продуктивности. В этом случае прибавка относительно контроля была невысокой и изменялась от 0,06 до 0,16 т/га, или от 2,8 до 7,5%.

Внесение комплексного удобрения под картофель способствует снижению содержания в клубнях нитратов по сравнению с использованием других удобрений. Так на варианте по агрорекомендациям, где вносили только минеральные удобрения в соотношении N₆₀P₉₀K₆₀, содержание нитратов в клубнях картофеля при использовании ПГА было ниже более чем на 20%.

При внесении под картофель глауконита без минеральных удобрений накопление нитратов снижается еще в большей степени, однако их концентрация ниже, чем в контрольном варианте.

Лучшими по данному показателю и сбору крахмала являются вариант 20 т/га ПГА-2, где содержание нитратов на 26 мг/кг меньше, чем в варианте по агрорекомендациям (N₆₀P₉₀K₆₀), а сбор крахмала больше соответственно на 6,2 ц/га.

Анализ содержания в клубнях других компонентов показал, что содержание сырого протеина в клубнях картофеля возросло с 2,05% до 2,39 при внесении под картофель ПГА-2 при внесении 20 т/га; содержание зольных элементов в клубнях увеличилось с 1,3% золы до 1,44%; содержание витамина С выросло с 21,30 мг/100 г до 21,85 мг/100 г.

Пример 6. Влияние заявляемого удобрения на структуру почвы

Влияние ассоциации микроорганизмов удобрения пролонгированного действия на агрохимические свойства и микробиологическую активность почвы в условиях Челябинской области проведено в ЗАО «Брединское» Брединского района на опытном поле 40 га. Программой испытания определялись следующие агрохимические показатели: азот нитратный, аммиачный колориметрически, гумус общий по Тюрину, фосфор подвижный по Чирикову и степень кислотности (рН солевой вытяжки потенциометрически). Микробиологическую активность почвы, в частности определение бактерий, олигонитрофилов, целлюлозоразрушающих, грибов, микроорганизмов на КАА и нитрификаторов, определяли в средних образцах почвы в Сибирском научно-исследовательском институте сельского хозяйства (г. Омск). Удобрение ПГА-1 вносилось в дозе 3 т/га почва - чернозем обыкновенный. Полученные результаты приведены в таблицах 4-6.

Из приведенных данных следует, что удобрение ПГА-1, внесенное в дозе 3 т/га оказало положительное влияние на микробиологическую активность почвы. На обработанном участке произошло некоторое увеличение содержания общего гумуса с 3,8 на контрольном варианте до 4,1%. Это связано с тем, что при обработке почвы удобрением произошло увеличение общего количества бактерий на МПА, в среднем на 50%, а также количество бактерий разрушающих целлюлозу, что способствовало активизации микробиологических процессов и новообразовании лабильных форм гумуса. Ассоциант почвенной микрофлоры, из которого состоит удобрение благотворно, влияет на разложение свежих органических остатков (солома и стерня). Также возросло количество микроорганизмов на крахмально - амидной среде, в среднем на 32%, в том числе актиномицетов на 13%.

При обработке почвы произошло увеличение численности бактерий разлагающих минеральные фосфаты более чем на 30%, что содействовало увеличению содержания усвояемого фосфора с 44 до 52 мг/кг почвы. При этом установлена способность удобрения за счет бактерий рода Bacillus разрушать трудноусвояемые формы фосфора, переводя их в доступную для растений форму - фосфат-ион.

Пример 7. Влияние комплексного удобрения на урожайность сельскохозяйственных культур

Проведенные исследования и опыты учеными Московского института ВНИПТИХИМ, Южно-Уральского НИИ плодоовощеводства и картофелеводства показали, что применение заявляемого удобрения увеличивает в почве накопление питательных веществ, улучшает водно-физический режим и структуру почвы, активизирует деятельность почвенной микрофлоры в результате чего, повышается урожайность зерновых и бобовых на 10-40%, корнеплодов на 30-35%. Положительное влияние, оно оказывает на урожайность зеленой массы однолетних трав, кукурузы, увеличивает всхожесть (до 40%) бобовых и злаковых культур, снижает заболеваемость растений. Эффективность удобрения иллюстрируется данными таблицы 7.

Полученные результаты показали, что заявляемое удобрение может быть использовано под любые культуры и на любых почвах. Фосфор в удобрении находится в основном в виде фосфатитов и нуклеопротеидов, калий - в виде растворимых солей, что обеспечивает лучшую их усвояемость растениями. Удобрение содержит полный набор микроэлементов, в нем в достаточном количестве присутствуют гуминовые и фолиевые кислоты и их соли. Удобрение напрямую усиливает активность основного процесса растений - фотосинтеза.

Изобретение относится к области производства биоудобрений для сельского хозяйства. Комплексное удобрение на основе обработанного птичьего помета и глауконита содержит птичий помет, подвергнутый предварительной дезинфекции, и дополнительно ассоциацию бактериальных штаммов рода Bacillus: Bacillus megaterium ВКМ В-396, Bacillus subtilis ВКПМ В-5328, Bacillus amyloliquefaciens 3/28 ВКПМ В-3679. Соотношение ингредиентов: глауконит - 3-65 масс. %, ассоциация бактериальных штаммов -10⁵-10⁷ живых клеток (КОЕ) в 1 г удобрения и дезинфицированный птичий помет - остальное. Изобретение обеспечивает повышение урожайности сельскохозяйственных культур. 3 з.п. ф-лы, 7 табл., 7 пр.

1. Комплексное удобрение на основе обработанного птичьего помета и глауконита, отличающееся тем, что оно содержит птичий помет, подвергнутый предварительной дезинфекции, и дополнительно ассоциацию бактериальных штаммов рода Bacillus: Bacillus megaterium ВКМ В-396, Bacillus subtilis ВКПМ В-5328, Bacillus amyloliquefaciens 3/28 ВКПМ В-3679 при следующем соотношении ингредиентов: глауконит - 3-65 масс. %, ассоциация бактериальных штаммов - 10⁵-10⁷ живых клеток (КОЕ) в 1 г удобрения и дезинфицированный птичий помет - остальное.

2. Комплексное удобрение по п. 1, отличающееся тем, что ассоциация бактериальных штаммов рода Bacillus содержит штаммы Bacillus megaterium ВКМ В-396, Bacillus subtilis ВКПМ В-5328, Bacillus amyloliquefaciens 3/28 ВКПМ В-3679 в соотношении 1:1:1.

3. Комплексное удобрение по п. 1, отличающееся тем, что оно содержит птичий помет, дезинфицированный путем его смешения с известью в количестве 5-7% от веса помета.

4. Комплексное удобрение по п. 1, отличающееся тем, что оно содержит птичий помет, дезинфицированный путем его обработки раствором перекиси водорода из расчета 45-50 мл перекиси на куб. метр помета.