Использование: в производстве удобрений.
Изобретение относится к способу обработки поверхности гранулированных удобрений, например, моноаммонийфосфата (моноаммофоса), в том числе марок состава (10-15)-(45-62), прилипателем и определенными штаммами микроорганизмов, например, эндофитных бактерий Bacillus pumilus штамм BIS88, ризосферных бактерий Bacillus subtilis штамм 4-13 и эндофитных бактерий Bacillus subtilis штамм 8А, отвечающих за биохимическую переработку в почвенной среде питательных компонентов минеральных удобрений в формы, усваиваемые культурными сельскохозяйственными растениями, и блокирование роста патогенных бактерий в почве и теле культурных растений.
Предлагаемый способ позволяет получить на поверхности гранулированного моноаммонийфосфата (моноаммофоса), в том числе марок состава (10-15)-(45-62), слой, содержащий определенные штаммы микроорганизмов, например, эндофитных бактерий Bacillus pumilus штамм BIS88, ризосферных бактерий Bacillus subtilis штамм 4-13 и эндофитных бактерий Bacillus subtilis штамм 8А, отвечающих за биохимическую переработку питательных компонентов минеральных удобрений в почвенной среде в формы, усваиваемые культурными сельскохозяйственными растениями, и блокирование роста патогенных бактерий в почве и теле культурных растений.
Эндофитными называются бактерии, которые способны колонизировать внутренние ткани растения, не вызывая при этом его заболевания и не оказывая отрицательный эффект на его развитие. Бактериальные эндофиты колонизируют те же экологические ниши в растениях, что и фитопатоген-ные микроорганизмы, поэтому являются перспективным биоконтрольным агентом для борьбы с фитопатогенами.
Ризосферные бактерии находятся в прилегающей к корням почве, в частицах почвы, контактирующих с корневой системой растений, а также эти бактерии соприкасаются с поверхностью корней, но не прикреплены к ней. Ризосферные бактерии могут перерабатывать как вещества, поступающие из почвы к растению, так и вещества, поступающие из растения в почву. Продуктами переработки могут питаться и сами растения. Такие бактерии могут быть удалены с корней во время процедур отмывания растений от почвы.
Рост биомассы полезных штаммов бактерий в почвенной среде будет осуществляться в этом случае, в том числе, и за счет питательных веществ, содержащихся в гранулах минеральных удобрений.
Цель изобретения: разработать способ увеличения биомассы определенных штаммов бактерий, например, эндофитных бактерий Bacillus pumilus штамм BIS88, ризосферных бактерий Bacillus subtilis штамм 4-13 и эндофитных бактерий Bacillus subtilis штамм 8А, в почвенной среде для биохимической переработки определенных компонентов минеральных удобрений в формы, усваиваемые культурными сельскохозяйственными растениями, и блокирования роста патогенных бактерий в почве и в теле культурных растений за счет разработки способа получения на поверхности гранулированных минеральных удобрений слоя, содержащего определенные штаммы микроорганизмов, отвечающих за блокирование роста патогенных бактерий в почве и в теле культурных растений и биохимическую переработку в почвенной среде определенных компонентов удобрений в формы, усваиваемые культурными сельскохозяйственными растениями. Способ должен подходить для большинства удобрений, в частности: моноаммонийфосфата (моноаммофоса), в том числе марок состава (10-15)-(45-62), который производится в гранулированном виде.
Полученный продукт можно использовать, как индивидуальное минеральное биоудобрение либо в смеси с другими удобрениями. Способ позволяет повысить урожайность ряда сельскохозяйственных растений из-за увеличения количества легко усваиваемых растениями питательных веществ.
Штаммы культурных полезных бактерий для применения в почвенной среде могут поставляться в виде соответствующих растворов либо в виде порошкообразного спорового концентрата, либо в виде порошкообразного пористого носителя (субстрата), в порах которого размещены требуемые бактерии.
В связи с этим простейшим способом получения минеральных удобрений, содержащих штаммы полезных бактерий, является простое смешение порошкообразных бактерий или порошкообразного носителя, содержащего бактерии, с порошком минерального удобрения [1]. Однако такой способ имеет серьезный недостаток - вполне вероятна гибель используемых бактерий из-за, как минимум, высокого содержания минеральных веществ (высокой минерализации среды, окружающей бактерии). Намного худшим способом, по сравнению с предыдущим, является внесение бактерий в химический процесс получения удобрений, где химическая среда (применяемые в производстве минеральных удобрений кислоты, щелочи, высокая температура, в том числе используемая при кристаллизации удобрений) будет губительна для бактерий.
Еще одним простейшим способом получения минеральных удобрений, содержащих штаммы полезных бактерий, является простое смешение порошкообразных бактерий или порошкообразного носителя, содержащего бактерии, с гранулами минерального удобрения либо нанесение порошкообразных бактерий или порошкообразного носителя, содержащего бактерии, на поверхность гранулированных удобрений [2] с последующей упаковкой полученной смеси в герметичную тару. Однако такой простейший способ имеет ряд недостатков: 1) требуемая концентрация бактерий на поверхности гранул минерального удобрения изначально уже может быть недостаточна либо вообще недостижима; 2) при длительной транспортировке емкости с таким удобрением (т.е. при наложении небольшой вибрации) порошкообразный бактериальный носитель может осыпаться с гранул и оказаться на дне емкости с удобрением, что приведет к неравномерности соотношения минеральное удобрение - порошкообразный бактериальный носитель; 3) в процессе внесения в почву такой смеси порошкообразный бактериальный носитель может отделиться от минерального удобрения при внесении удобрения в ветреную погоду либо в дождливую погоду, либо, когда пошел дождь, через небольшой промежуток времени после внесения удобрений; 4) для некоторых типов бактерий может быть нежелателен непосредственный контакт бактерий с поверхностью гранулы минерального удобрения, т.к. высокое солесодержание может быть губительно для этих бактерий. В таких случаях концентрация бактерий в непосредственной близости к грануле минерального удобрения, внесенного в почву, будет недостаточной, и прирост биомассы бактерий, ожидаемый к определенному заданному промежутку времени, будет недостаточен, что может привести к снижению поступления питательных веществ, полученных бактериями, к культурным сельскохозяйственным растениям, а это, в свою очередь, приведет к снижению запланированной урожайности сельхозпродукции.
Разбрызгивание водных растворов бактерий над гранулами минеральных удобрений также является наиболее простым способом получения модифицированных бактериями минеральных удобрений [1]. Мельчайшие капельки раствора, содержащего бактерии, попадая на поверхность гранулы, незначительно растворяют ее поверхность, после чего растворитель испаряется, и бактерии оказываются хорошо закрепленными в поверхностном слое гранулы удобрения. Недостаток данного способа - бактерии могут быть смыты с поверхности гранулы слабым потоком воды. Бактерии должны выдерживать непосредственный контакт с химическими веществами в высоких концентрациях, входящими в состав гранул минерального удобрения, что не всегда возможно, и данный момент может резко сузить разнообразие используемых вариантов бактерий, что нежелательно.
Поверхность гранулы исходного минерального удобрения можно сделать более шероховатой, обрабатывая, например, механически готовые гранулы либо изменяя процесс получения гранул. Этот способ позволяет несколько увеличить концентрацию бактерий на поверхности гранул и лишь отчасти может решить поставленные задачи. Недостатком данного способа является то, что полезные бактерии могут быть смыты водой (отделены от гранулы удобрения) при начале растворения гранулы во влажной почве.
Другим способом является получение оболочки (поверхностного слоя) на поверхности каждой гранулы, содержащей штаммы полезных бактерий внутри этого слоя и/или на поверхности этого слоя. Этот метод широко применяется в производстве драже (конфет) и в производстве лекарств в виде гранул (или таблеток). Однако масса веществ, затраченных для получения оболочки в готовом продукте, и собственно масса готового продукта обоих производств на несколько порядков меньше производства минеральных удобрений. Необходимо также учитывать ограниченный круг веществ, их применяемую форму (растворы, расплавы, сопутствующие растворители и т.д.), используемых для создания оболочек, а также их расход и стоимость. Нужно принять во внимание и производительность используемого для этого оборудования. Суммируя сказанное, можно прийти к выводу, что данные технологии будут очень дороги, поскольку масса одной гранулы минерального удобрения равна чаще всего около 0,01-0,5 г, а производство только гранулированных минеральных удобрений исчисляется миллионами тонн в год. Так, при диаметре гранулы 3 мм ее объем будет равен (4/3)π(1,5)3=14,13 мм3. При толщине поверхностного слоя 0,05 мм на данной грануле, т.е. 3,3% (расчет на удвоенную толщину поверхностного слоя) от ее исходного диаметра, его объем будет равен (4/3)π(1,6)3-(4/3)π(1,5)3=3,02 мм3, что составляет 3,02/14,13=0,2137 или 21,4% от объема гранулы без поверхностного слоя. На данном примере расчет показывает, что не менее 1/5 (т.е. не менее 20%) от объема удобрений придется на объем прилипателя (оболочки), что следует учитывать при производственных расчетах. Существенное снижение стоимости нанесения оболочек на гранулы возможно только при использовании в качестве материала для таких оболочек отходов каких-либо производств, например, пищевых производств, химических производств и т.д. Недостатком данного способа является время разрушения оболочки для высвобождения питательных веществ, содержащихся в грануле минерального удобрения. Кроме того, если только поверхностный слой оболочки содержит бактерии, то возникает риск их смыва слабым потоком воды раньше, чем начнется растворение содержимого гранулы минерального удобрения. Для решения этой проблемы бактерии можно нанести на гранулу в составе влагозащитных композиций [1].
Для устранения указанных выше недостатков необходимо разработать способ получения на поверхности гранулированных удобрений слоя, содержащего определенные штаммы микроорганизмов.
Сущность изобретения.
Для решения указанных выше проблем поверхность гранулы минерального удобрения моноаммонийфосфата (моноаммофоса), в том числе марок состава (10-15)-(45-62), необходимо лишь частично покрыть слоем липкого вещества (прилипателя), а затем обсыпать или опудрить порошкообразным концентратом спор бактерий, например, эндофитных бактерий Bacillus pumilus штамм BIS88, ризосферных бактерий Bacillus subtilis штамм Ч-13 и эндофитных бактерий Bacillus subtilis штамм 8А, используя указанные штаммы бактерий по отдельности или в виде всевозможных смесей различного состава, или порошкообразным носителем бактерий, каждую гранулу до тех пор, пока избыток порошка, содержащего бактерии, не сможет прилипать к грануле.
Данный метод имеет следующие преимущества: 1) уменьшается расход липкого вещества (прилипателя) по сравнению с покрытием всей поверхности гранулы; 2) беспрепятственное начало немедленного растворения гранулы с момента ее попадания во влажную почву; 3) слой с бактериями будет находиться на грануле практически до полного ее растворения во влажной почвенной среде, что обеспечит быстрый рост биомассы и ее бесперебойное питание веществами из растворяющейся гранулы минерального удобрения.
Поскольку масса одной гранулы исчисляется десятыми, а то и сотыми долями грамма, а масса выпускаемой стандартной гранулированной продукции только на одном агрегате только одного завода исчисляется тоннами в час (>1000-5000 гранул/с), то необходимо предложить метод быстрого нанесения на часть поверхности гранулы липкого слоя. Данную проблему можно решить, обеспечив кратковременный контакт поверхности гранулы с поверхностью липкого материала.
В качестве прилипателя можно использовать вещества органического, например, 15-процентный водный раствор поливинилацетатной эмульсии (клей ПВА) [3] и неорганического происхождения, природные либо синтетические, в том числе отходы каких-либо производств, например, пищевых производств. Неполное покрытие поверхности гранул позволяет использовать в качестве прилипателя и вещества, нерастворимые в воде, что сильно увеличивает круг используемых веществ. Желательно, чтобы растворимость или скорость растворения прилипателя была ниже, чем растворимость и скорость растворения вещества гранулы.
В качестве экологически чистого биоразлагаемого прилипателя можно использовать полимеризовавшееся подсолнечное или растительное, рафинированное или нерафинированное масло, для получения которого подсолнечное либо растительное масло разливают тонким слоем 0,1-1 мм по ровной твердой поверхности и выдерживают на открытом воздухе до 2-3 мес.на солнечном свету в помещении или под навесом. Слой жидкого масла с течением времени превращается в прозрачную практически бесцветную твердую пленку, которую отделяют и собирают в отдельную емкость. При необходимости процесс повторяют. Процесс полимеризации использует имеющиеся в масле органические соединения с двойной углерод-углеродной связью. Для ускорения процесса полимеризации можно использовать различные методы, например, облучение, в том числе ультрафиолетовое облучение, озонированный воздух, пероксидные органические и неорганические соединения, соединения тяжелых мультивалентных металлов, нагревание и т.д. Используется брусок из спрессованного полимеризовавшегося масла для осуществления контакта с его поверхностью подогретых до необходимой температуры гранул моноаммонийфосфата (моноаммофоса).
Гранулы моноаммонийфосфата (моноаммофоса), в том числе марок состава (10-15)-(45-62), подогретые до 40-100°С, с помощью струи воздуха направляются под острым углом на поверхность твердого прилипателя, который, при необходимости, может быть подогрет, например, на поверхность бруска прилипателя. Осуществляют кратковременный контакт гранул минерального удобрения с прилипателем таким образом, чтобы гранулы только одной своей стороной либо частью своей сферы успели покрыться слоем прилипателя, а сама гранула не смогла прилипнуть к поверхности прилипателя и сумела отскочить от поверхности прилипателя и попасть в емкость с порошкообразным материалом, содержащим бактерии. Происходит контакт гранулы с липким слоем и с порошкообразным материалом, содержащим бактерии, например, эндофитных бактерий Bacillus pumilus штамм BIS88, ризосферных бактерий Bacillus subtilis штамм Ч-13 и эндофитных бактерий Bacillus subtilis штамм 8А, в виде индивидуальных штаммов или всевозможных смесей друг с другом, часть материала прилипает к липкой стороне гранулы, а избыток порошка, содержащего бактерии, отделяется для повторного использования. Готовые гранулы собираются и упаковываются в герметичные пакеты или иные емкости.
Предложенный метод пригоден для нанесения биокомпонентов и на другие гранулированные минеральные удобрения, в частности, карбамид (мочевина), диаммонийфосфат, смеси моно- и диаммофоса с хлоридом калия (один из вариантов состава NPK-удобрений).
Пример 1.
С помощью воздушной пушки подогретые до 40-100°С гранулы моноаммонийфосфата (моноаммофоса) диаметром 2-4 мм летят и кратковременно под острым углом контактирует одной своей стороной либо частью своей сферы с поверхностью подогретого до 30-40°С бруска из прессованного полимеризованного подсолнечного масла. После этого гранула, поверхность которой частично покрыта маслом, попадает во вращающуюся емкость, где производится контакт поверхности гранулы, смоченной полимеризованным подсолнечным маслом, с порошкообразным концентратом бактерий, например, эндофитных бактерий Bacillus pumilus штамм BIS88, ризосферных бактерий Bacillus subtilis штамм Ч-13 и эндофитных бактерий Bacillus subtilis штамм 8А. Контакт производится до полного застывания полимеризованного масла и отсутствия дальнейшего прилипания порошка к маслу. Далее гранулы поступают внутрь наклонной вращающейся сетчатой трубы, где избыток порошка, содержащий бактерии, стряхивается и собирается в поддон для повторного использования. Готовые гранулы собираются и упаковываются в герметичные пластиковые пакеты.
Источники информации.
1. Чеботарь В.К., Казаков А.Е., Ерофеев С.В. Способ получения биоудобрений. Патент RU 2241692. Заявлено 11.10.2002. Опубликовано 10.12.2004. Бюл.№34.
2. Чеботарь В.К., Казаков А.Е., Ерофеев С.В., Данилова Т.Н., Наумкина Т.С., Штарк О.Ю., Тихонович И.А., Борисов А.Ю. Способ получения комплексного микробиологического удобрения. Патент RU 2318784. Заявлено 30.03.2006. Опубликовано 10.03.2008. Бюл. №7.
3. Чеботарь В.К., Ерофеев СВ. Способ получения биоминеральных удобрений и мелиорантов (варианты). Патент RU 2512277. Заявлено 10.10.2012. Опубликовано 10.04.2014. Бюл. №10.
название | год | авторы | номер документа |
---|---|---|---|
СПОСОБ НАНЕСЕНИЯ БИОКОМПОНЕНТОВ НА ПОВЕРХНОСТЬ ГРАНУЛИРОВАННОГО ДИАММОФОСА | 2024 |
|
RU2828459C1 |
ШТАММ БАКТЕРИЙ Bacillus pumilus А 1.5, В КАЧЕСТВЕ СРЕДСТВА ПОВЫШЕНИЯ ПРОДУКТИВНОСТИ РАСТЕНИЙ И ИХ ЗАЩИТЫ ОТ БОЛЕЗНЕЙ, ВЫЗЫВАЕМЫХ ФИТОПАТОГЕННЫМИ МИКРООРГАНИЗМАМИ | 2013 |
|
RU2551968C2 |
Способ применения штамма Bacillus pumilus СТ2 (EBC/22-Q1) совместно с минеральными удобрениями и мелиорантами для повышения урожайности и качества сельскохозяйственных культур | 2022 |
|
RU2817304C1 |
Способ применения штамма Bacillus atrophaeus 119 совместно с минеральными удобрениями и мелиорантами для повышения урожайности и качества сельскохозяйственных культур | 2023 |
|
RU2827176C1 |
СОСТАВ БИОМИНЕРАЛЬНОГО УДОБРЕНИЯ И СПОСОБ ЕГО ПОЛУЧЕНИЯ | 2022 |
|
RU2809310C1 |
СПОСОБ ПОЛУЧЕНИЯ КОМПЛЕКСНОГО МИКРОБИОЛОГИЧЕСКОГО УДОБРЕНИЯ | 2006 |
|
RU2318784C2 |
СПОСОБ ПОЛУЧЕНИЯ МИКРОБНОГО ПРЕПАРАТА ДЛЯ БИОЛОГИЧЕСКОЙ МОДИФИКАЦИИ МИНЕРАЛЬНЫХ УДОБРЕНИЙ И СПОСОБ ЕГО ПРИМЕНЕНИЯ | 2018 |
|
RU2694570C1 |
Средство для стимуляции роста сельскохозяйственных культур | 2019 |
|
RU2736340C1 |
Способ применения штамма Bacillus subtilis 124 совместно с минеральными удобрениями и мелиорантами для повышения урожайности и качества сельскохозяйственных культур | 2023 |
|
RU2827181C1 |
Способ применения штамма Bacillus subtilis 2.2 совместно с минеральными удобрениями и мелиорантами для повышения урожайности и качества сельскохозяйственных культур | 2023 |
|
RU2827179C1 |
Способ нанесения биокомпонентов на поверхность гранулированного удобрения моноаммоний фосфата заключается в том, что осуществляют кратковременный контакт гранул минерального удобрения с прилипателем таким образом, чтобы гранулы только одной своей стороной либо частью своей сферы успели покрыться слоем прилипателя. Производят контакт гранул с нанесенным прилипателем с избытком порошка, содержащего споры следующих бактерий: эндофитных бактерий Bacillus pumilus штамм BIS88, ризосферных бактерий Bacillus subtilis штамм Ч-13 или эндофитных бактерий Bacillus subtilis штамм 8А в виде индивидуальных штаммов или их смесей друг с другом, до тех пор, пока порошок не перестанет прилипать к прилипателю. Избыток порошка, содержащего споры бактерий, отделяют, а готовые гранулы собирают и упаковывают в герметичные емкости. Техническим результатом является увеличение биомассы определенных штаммов бактерий в почвенной среде для биохимической переработки компонентов минеральных удобрений в формы, усваиваемые культурными сельскохозяйственными растениями, а также блокирование роста патогенных бактерий в почве и в теле культурных растений. 6 з.п. ф-лы.
1. Способ нанесения биокомпонентов на поверхность гранулированного удобрения моноаммоний фосфата, характеризующийся тем, что осуществляют кратковременный контакт гранул минерального удобрения с прилипателем таким образом, чтобы гранулы только одной своей стороной либо частью своей сферы успели покрыться слоем прилипателя, после чего производят контакт гранул с нанесенным прилипателем с избытком порошка, содержащего споры следующих бактерий: эндофитных бактерий Bacillus pumilus штамм BIS88, ризосферных бактерий Bacillus subtilis штамм Ч-13 или эндофитных бактерий Bacillus subtilis штамм 8А в виде индивидуальных штаммов или их смесей друг с другом, до тех пор, пока порошок не перестанет прилипать к прилипателю, после этого избыток порошка, содержащего споры бактерий, отделяют, а готовые гранулы собирают и упаковывают в герметичные емкости.
2. Способ по п. 1, характеризующийся тем, что в качестве прилипателя используют вещества, обладающие следующими свойствами:
а) химические свойства должны быть совместимы с химическим составом используемых минеральных удобрений, т.е. они не должны разрушать их; б) прилипатели должны быть биосовместимы со штаммами используемых бактерий; в) рекомендуемая температура размягчения или плавления используемого прилипателя должна быть в диапазоне 40-100°С; г) прилипатели должны быть биоразлагаемы и нетоксичны; д) желательно, чтобы растворимость или скорость растворения прилипателя была ниже, чем растворимость и скорость растворения вещества гранулы.
3. Способ по п. 1, характеризующийся тем, что в качестве прилипателя используют полимеризованное подсолнечное масло, полученное в течение 2-3 месяцев путем полимеризации тонкого слоя подсолнечного масла на твердой поверхности на отрытом воздухе в помещении или под навесом под действием солнечного света.
4. Способ по п. 1, характеризующийся тем, что прилипатель используют в твердом виде, в виде бруска, в том числе, подогретым до температуры 30-40°С.
5. Способ по п. 1, характеризующийся тем, что используют гранулы минерального удобрения диаметром 2-4 мм, а сами гранулы подогревают до 40-100°С.
6. Способ по п. 1, характеризующийся тем, что контакт гранул минерального удобрения с прилипателем осуществляют с помощью воздушной пушки под действием сжатого воздуха, траектория касания гранулы с поверхностью прилипателя происходит под острым углом.
7. Способ по п. 1, характеризующийся тем, что гранулы, покрытые прилипателем, смешивают в смесителе с порошкообразным концентратом бактерий, контакт производят до отсутствия дальнейшего прилипания порошка к прилипателю, а для удаления избытка порошка, содержащего бактерии, гранулы поступают внутрь наклонной вращающейся сетчатой трубы, где избыток порошка, содержащий бактерии, стряхивается и собирается в поддон для последующего повторного использования.
Способ защиты переносных электрических установок от опасностей, связанных с заземлением одной из фаз | 1924 |
|
SU2014A1 |
СПОСОБ ПОЛУЧЕНИЯ БИОУДОБРЕНИЙ | 2002 |
|
RU2241692C2 |
Способ получения продуктов конденсации фенолов с формальдегидом | 1924 |
|
SU2022A1 |
Аппарат для отделения нефти от воды и грязи | 1927 |
|
SU13156A1 |
CN 104447023 A, 25.03.2015. |
Авторы
Даты
2024-10-14—Публикация
2024-02-20—Подача