Способ получения органоминерального удобрения Советский патент 1985 года по МПК C05F13/00 C05F11/08 

а

ел

а ч

4

Изобретение относится к сельскому хозяйству и предназначено для использования в лесном хозяйстве при выращивании посадочного материала хвойных пород (сосна, ель) в лесных питомниках.

Известен способ получения органо минерального удобрения путем обработки гидролизного лигнина суспензией микроорганизмов одноклеточных водорослей и дрожжей. При этом соотношение фаз твердое (лигнин):жидкое (суспензия, содержащая водоросли и дрожжи) ,521 (Т в пересчете н сухое вещество), а соотношение водоросли:дрожжи 1:(0,9-1). Повышение эффективности удобрения достигается путем увеличения деструкции лигнина. Наличие у полученного удобрения антибиотических свойств исключает заболеваемость хлопчатника вилтом l

К недостаткам способа относятся необходимость предварительного вьфащивания водорослей и дрожжей, что значительно удорожает и усложня ет процесс получения удобрения. Поскольку при выходе из производственного потока гидролизный лигнин имеет рН 1-2, то при перемешивании его с суспензией микроорганизмов значитель ная часть микробной массы инактивируется и погибает, так как для их жизнедеятельности необходима- величина рН 4,0-7,0.

. Кроме того, высокая кислотность и недостаточное количество микроорганизмов приводят к затруднению компос тирования смеси, что не обеспечивает эффективной деструкции лигнина и получения качественного орга.номинерального удобрения;

Целью изобретения является повышение агрохимической эффективности удобрения путем интенсификации процесса гумусообразования, увеличения микоризообразующей способности и антибиотической активности к фацидиозу.

Поставленная цель достигается тем, что согласно предлагаемому , способу по: 1учения органоминерального удобрения, включающему обработку гидролизного лигнина суспензией микроорганизмов, в качестве суспензии микроорганизмов используют активный ил 2-3%-ной концентрации, являющийся отходом биологической очистки сточных вод сульфатно-целлюлозного

производства, а обработку осуществляют путем фильтрования последнего через гидролизный лигнин, при соотношении гидролизного лигнина и активного ила (по сухому веществу) (1-2,5):1.

При фильтровании ила через лигнин происходит отделение микробнЬй массы в живом состоянии и промывание лигнина, в результате чего рН его изменяется от 1,0-2,0 до 6,0-6,5.

Гидролизный лигнин является отходом гидролизно-спиртового производства и представляет собой сложное органическое соединение ароматического строения, богатое углеродом и микроэлементами, которые являются источниками органического и минерального питания растений. Однако в момент выхода из потока лигнин представляет собой стерильный продукт с высокой кислотностью (рН 1-2, и низкой химической активностью. Его естественное разложение в почве микроорганизмами троисходит очень медленно и -в таком виде гидролизный лигнин .мало доступен растениям. Поэтому в сельском хозяйстве используют гидролизный лигнин, предразрушенный различными способами и обогащенный жизненно важными для растения элементами питания в усвояемой для них форме.

Избыточный активный ил 2-3%-ной концентрации, и рН 6,5-7,0 является отходом-биологической очистки сточных вод сульфатно-целлюлозного произ водства и содержит в своем составе,% к сухому веществу: азот (общий) 9% из них 42% белковый, фосфор в пересчете на P 0{pr6,2%, калий в пере.счете на iCo - 1,3% и микроорганизмы (грибы и бактерии) 150-180 млн.шт/ Концентрация активного ила (2-3%) обусловлена технологическим процессом осуществляемым на станциях биологической очистки сточных вод сульфатно-целлюлозного производства. Указан ные соотношения лигнина и ила создают наиболее благоприятные условия для равномерной сорбции избыточного активного ила лигнином. В дальнейшем .в процессе компостирования происходит деструкция лигнина с образованием гуминовых фульвокислот и гу- . матов (нерастворимых в щелочах гуминовых соединений), которые, попа-; дая в почву, постепенно разрушаются,

обеспечивая пролонгированное действие состава, Гуминовыё соединения, равномерно поступая в почву в доста точном количестве, оказывают направленное воздействие на белково-углеводный обмен, активизируют дыхательный обмен растительных тканей, что повьпиает жизнеспособность растений и устойчивость их к заболеванию снежным шютте.

Пример 1. 300 кг гидролизного лигнина влажностью 65% и pfH 1,5 насыпают на сетку № 60 слоем . 10 см и фильтруют через него 2000 л избыточного активного ила 2%-ной концентрации и рй 6,5. Полученная смесь имеет влажность 70%, рН 6,0 и соотношение гидролизного лигнина и ила (по сухому весу) 2,5:1.

Полученную лигно-иловую смесь используют двумя рпособами: или сразу же после приготовления вносят в почву под пары из расчета 40 т/га или же закладывают на компостирование в яму глубиной 1,5 м и объемо 1,5 м сроком на 1,5 мес и затем вносят в почву перед посевом в количестве 40 т/га.

-В процессе компостирования через каждые две недели проводят аэрирование компоста с помощью трубчатого коллектора. Готовность компоста определяют поснижению температуры на глубине 0,5-0,7 м до температуры окружающего воздуха. Готовьй компост имеет следующий состав, % к сухому веществу:: Лигно-органическая масса - 75 в том числе гуминовые

кислоты25

фульвокислоты16

гуматы 30

смолы,жиры4

Зольные вещества . 18 в том числе

азот (общий) 0,9 фосфор () 0,3 калий (KjO) О,1

кальций

1

кремний

. 1 0,015

медь

барий

ю.озз

0,06

марганец 0,02

молибден

магний1,0

железо1,0

цинк0,06

Опыт проводят в четьфех вариантах:

выращивание сеянцев сосны на почве, в которую внесли лигно-иповую смесь;

выращивание сеянцев сосны на почве, в которую внесли лигно-иповый компост,

выращивание сеянцев ели на почве, в которую внесли лигно-иловую смесь,

выращивание сеянцев ели на почве, в которую внесли лигно-иловый ком5 пост.

Контролем при проведении опыта служат:

сеянцы сосны и ели, выращенные на почве,- в которую внесли NPK в дозах, идентичных их содержанию в лигно-иловой смеси и компосте

сеянцы сосны и ели, выращенные на почве, в которую внесли только избыточный активный ил в дозе, идентичной содержанию его в смеси и компосте,

сеянцы сосны и ели, выращенные на почйе, в которую внесли только гидролизный лигнин в дозе, идентичной его содержанию в смеси и ком- посте;

сеянцы сосны и ели, выращенные на почве, в которую внесли смесь гидролизного лигнина с осадком сточ5 ньгх вод и NPK.

Для каждого опыта отводилась делянка площадью 4,5 м. На этой делянке высевали по 10 строчек сосны или ели длиной 1м. На 1 погонный 0 метр строки высевали по 200 семян. Глубина посевных строк 8-10 мм. Семена сосны и ели перед посевом намачивали в воде в течение 24 ч и высушивали до воздушно-сухого состояния. Через сутки после посева и затем периодически по мере надобности производился полив посевов.На второй год роста сеянцев провели две подкормки: первую в начале вегетационного периода (май месяц полным удобрением из расчета Н4оР(оК,дИ вторую через 3 недели после первой азотом из расчета N.

В конце второго года роста с каждого варианта выкопали по 200 шт. сеянцев и определили их биометрические параметры: размеры надземной час ти и корней, сухой вес зтих частей. диаметр корневой шейки, микориэац сеянцев, соответствие этих сеянце ГОСТ 3317-77 на посадочный матери И устойчивость сеянцев к заболева ниям. Результаты измерений представл ны в табл. 1. П р и м е р 2. 250 кг гидролиз ного лигнина влажностью 60% и рН 2,5 насыпают на сетку № 60 слоем 15 с и фильтруют через него 4000 л изб точного активного ила 3%-ной концентрации и рН 7,0. Полученная см имеет влажность 70%, рН 6,5 и соо ношение гидролизного лигнина и ил (по сухому весу) 1:1. Полученную лигно-иловую смесь делят на 2 части и используют дву мя способами: первую часть сразу же после приготовления вносят в п ву под пары из расчета 20 т/га, в рую часть закладывают на компости вание в яму глубиной 1,5 ми объе 1,5 м сроком на 1 месяц. В процессе компостирования чер каждые две педели проводят аэрирование компоста с помощью трубча того коллектора. Готовность компоста определяют по снижению температуры на глубине 0,5-0,7 м до пературы окружающего воздуха. Гот вый компост имеет следующий соста к сухому веществу: Лигно-органическая масса, в том числе: гуминовые кислоты фульвокислотыгуматы смолы, жиры Зольные вещества, в том числе: азот (общий) фосфор (Р, О.. ) калий (K.jO) кальций кремний медь барий марганец молибден магний1,0 железо1,0 цинк0,08 Опыт провели в четырех вариантах, так же, как в примеру 1. В конце второго года вегетации, сеянцы выкопали и определили их биометрические параметры: размеры надземной . части и корней, сухой вес этих же частей, диаметр корневой шейки, мико ризацию, стандартность сеянцев и устойчивость сеянцев к заболеваниям. Результаты измерений представлены в табл. 2 .. Анализ данных, приведенных в табл. -1 и 2, показывает, что выращи вание сеянцев с внесением состава в почву перед посевом, полученным по предлагаемому способу, интенсифицирует рост и развитие сеянцев, о чем свидетельствует увеличение длины надземной части у сосны на 10-48% и у ели на 25-32% длины кор ня у сосны на 5-15% и у ели 123-181 увеличение диаметра корневой шейки у сосны на 12-36% и у ели на 35-78%, увеличение сухого веса надземной части у сосны на 24-30% и у ели на 13-27%, всего сеянца у сосны на 10-32% у ели на 26-59%. Сосна и ель являются высокомикотрофными породами, что обеспечивает их нормальное развитие на бедных подвижными .элементами питания почвах. Известно, что для сеянцев микоризооЬразование имеет особо важную роль, так как немикоризные сеянцы после пересадки приживаются плохо, У сеянцев, выращенных на почвах с внесением компоста и некомпостированной смеси, полученных по предлагаемому режиму, наблюдают значительное увеличение микоризации, а именно у сосны в 1,3-2,3 раза, а у ели в 3,4-4,8 раза. Выход стандартных по ГОСТ 3317-77 сеянцев сосны препревьш1ает норму (2 мпн.шт./га) в 1,5-1,8 раза, а для сеянцев ели выход в 2-2,5 раза превышает норму выхода посадочного материала, принятую для таежной зоны (2 млн.шт./га) В 1978 г. на опытном питомнике наблюдалась эпифитотия снежного шютте, в результате чего сеянцы сосны практически во всех опытах погибли, кроме делянок, где в почву внесли гидролизный лигнин, обработанный aijтивньгм илом. Устойчивость сеянцев сосны к шютте составляет 93-95%. П р и м е р 3. Для определения предельных значений соотношение гидролизного лигнина, являющегося отходом спирто-гидролизного производства, и активного ила, являющегося отходом биологической очистки сточных вод сульфатно-целлюлозного производства, провели дополнительные опыты.

Для этого брали (1-я серия опытов) 200 кг гидролизного лигнина влажностью 65% и рН 1,5, насыпали его на сетку Я 60 слоем 10 см и фильтровали через него 1000 л активного ила 2%-ной концентрации и рН 6,5. Полученная смесь имела влажность 70%, рН 4,0 и соотношение гидролизного лигнина и активного ила (по сухому веществу) 3,5:1.

Полученную лигно-иловую смесь зак.падывали на компостирование. Однако разогревание смеси при компостировании бьшо незначительным (до 27-28 с) и непродолжительным 3-5 дней, т.е. практически процесс компостирования при данном соотношении гидролизного лигнина и активного ила не происходит. При анализе смеси выявлено, что она содержит 0,5% азота и 0,15% фосфора, что явлется недостаточным для обеспечения жизнедеятельности микроорганизмов п компостировании. В связи с тем, что смесь имела высокую киблотность (рН 4,0), неприемлемую для сеянцев хвойных пород, она не использовалась ДЛЯ выращивания сеянцев сосны и ели. ,

Во второй серии опытов использовали 300 кг гидролизного лигнина влажностью 65% и рН 1,5, который обрабатывали путем фильтрования через него 5500 л активного ила 2,5%-ной концентрации и рН ;6,5 с целью получения соотношения лигнина и ила (по сухому веществу) 1:1,2. Однако такая обработка оказалась невозможной, так скорость фильтрования ила через лигнин после достижения их соотношения 1:1 практически уменьшается до 0. Подача дополнительных порций активного иле приводит к разбавлению смеси. В результате смесь представляла собой суспензию концентрацией 10%, т качественно другой продукт, чем полученный в примерах 1-3. Аэробные микробиологические процессы в полученной смеси без принудительно аэрации.невозможны. Таким образом, полученная смесь не обеспечивает деструкции лигнина и получения высгумированного удобрения. Поэтому такая смесь не испытывалась для выращивания сеянцев сосны и ели. Таким образом, по сравнению с известным способом получения органоминерального удобрения,. предлагаемый способ позволяет повысить агрохимическую эффективность удобрения за счет увеличения деструк-, ции лигнина и интенсификации процесса гумусообразования, обеспечивающего образование гуминовых растворимых соединений в количестве 71-75%. Повышения устойчивости сеянцев к заболеванию фацидиозом (смежным шютте), устойчивость сеянцев к этому заболеванию составляет 93-95%, увеличения микоризации у сосны в 1,3-2,3 раза, у ели в 3,44,8 раза.

Сосна и ель являются высокомикотрофными породами, что обеспечивает их нормальное развитие на бёднйх подвижными элементами питания почвах. Кроме того, микоризные сеянцы лучше приживаются после пересадки, что также важно для посадочного материала.

Внесение состава на основе гидролизного лигнина, имеющего рН 6,0-6, в дозе 20-40 т/га позволяет .снизить кислотность почв с 4,3-А,5 до 5-5,4 (оптимальное значение рН для сеянцев сосны 5,0-5,5), увеличить влагоемкость почвы на 30-90%, что особенно важно для легких подзолистых почв. Отмечалось также снижение засоренности посевов сорняками в 1,5-2 раза.

S 5

Ot Г4 « S (Ч « Г4 n tn СЛ

яо

k

$ S S. ::

r o

СПОСОБ ПОЛУЧЕНИЯ ОРГАНОМИНЕРАЯЬНОГО УДОБРЕНИЯ, включающий обработку гидролизного лигнина суспензией микроорганизмов, отличающи йс я тем, что, с целью повьшения агрохимической эффективности удобрения путем интенсификации процесса гуму- U сообразования, увеличения микориэообразующей способности: и антибиотической активности к фацидиозу, в качестве суспензии микроорганизмов используют активный ил 2-3%-ной концентращш, являющийся отходом биологической очистки сточных вод сульфатноцеллюлозного производства, а обработку осуществляют путем фильтрования последнего через гидролизный лигнин при соотношении гидролизного лигнина и активного ила (по сухому веществу) (Ь2,5):1. . .