способ получения вермикомпоста, способ получения стимулятора роста зерновых из вермикомпоста

Формула изобретения

1. Способ получения вермикомпоста, отличающийся тем, что субстрат на основе органических отходов сельского хозяйства вермикомпостируют при помощи дождевых червей Eisenia fetida, культивирование червей проводят в режиме положительных температур 8-14°C, а субстрат на основе органических отходов состоит на 80% из животноводческих и пищевых отходов и на 20% - из низинного торфа с 80% влажностью и pH не ниже 4.5-5.0, при этом влажность органического субстрата составляет 75-80%.

2. Способ получения жидкого стимулятора роста зерновых из вермикомпоста по п. 1 путем экстракции, характеризующийся тем, что вермикомпост заливают водой в соотношении 1:10 (вермикомпост:вода), после чего проводят процесс экстракции в кислой среде с pH 3.5-5.5 на водяной бане при температуре 60-80°C.

3. Способ по п. 2, отличающийся в том, что для создания кислотной среды процесса экстракции используют 1 н. соляную кислоту.

Описание изобретения к патенту

Изобретение относится к области сельского хозяйства, а именно к производству биоудобрений на основе вермикомпостирования органических отходов и торфа и производству стимуляторов роста растений на их основе.

Одними из наиболее эффективных органических удобрений являются биоудобрения, полученные путем вермикомпостирования органических сельскохозяйственных отходов с использованием дождевых червей «Красный калифорнийский гибрид» (Eizenia fetida).

Известен способ получения вермикомпоста (биогумуса) из животноводческих отходов (куриного помета) и органических разрыхлителей в виде древесных опилок, стружки, мелкой щепы [RU 2205163, C05F 3/00, опубл. 2003]. В куриный помет добавляют органические разрыхлители в виде древесных опилок, стружки, мелкой щепы с последующим перемешиванием и увлажнением до 80-90%. Полученный субстрат размещают буртами на открытых площадках и подвергают биотермическому компостированию, перед началом которого производят его рыхление. Процесс компостирования ведут при максимальной температуре 70°C с понижением ее до минимальной 25-30°C в конце процесса с регулярным рыхлением для обогащения кислородом нижних слоев и отвода газов. Готовый субстрат размещают в траншеях и заселяют красным калифорнийским червем вида Esenia foetida путем выкладывания его пучками по всей поверхности слоя субстрата. Траншеи накрывают пленкой. После переработки всей толщи субстрата в биогумус и снятия пленки производят снятие верхнего подсушенного слоя и отделение оставшегося биогумуса от червей при помощи ловушек в виде сетки. Оставшийся готовый биогумус просеивают и просушивают до влажности 65%.

Однако известный способ предполагает довольно длительный период предварительного биотермического компостирования органической смеси в буртах с регулярным рыхлением для обогащения кислородом нижних слоев и отвода газов. Кроме того, получаемый продукт - биогумус отличается недостаточно высоким уровнем ростостимулирующей активности.

Также известен способ получения вермикомпоста путем культивирования на органических сельскохозяйственных и пищевых отходах линий дождевых червей «Красный калифорнийский гибрид». Субстрат содержит, мас. %: подстилочный навоз 90-50, плодовоовощные отходы 50-10.

Полученный продукт - вермикомпост (биогумус) представляет собой высокоэффективное органическое удобрение. Однако известный способ предполагает прием вымывания из смеси навоза и пищевых отходов вредных аммиачных соединений и солей. Кроме того, перед заселением субстрата червями способ предполагает предварительное компостирование субстрата в двух режимах: вначале в термофильном при температуре 50-60°C; а затем в мезофильном при температуре 25-35°C. Недостатком способа также являются высокие температуры культивирования дождевых червей, обусловливающие быструю минерализацию низкомолекулярных органических веществ в получаемом биогумусе и снижение за счет этого уровня его биологической активности.

Наиболее близким аналогом предлагаемого способа получения биогумуса, выбранным в качестве прототипа, является Способ получения биогумуса [RU 2408563 C05F 11/08, опубл. 2006)], который заключается в том, что субстрат на основе органических отходов сельского хозяйства вермикомпостируют при помощи промышленной линии дождевых червей "Красный калифорнийский гибрид" и вводят культуру микофильного целлюлозолитического гриба Trichoderma viride. Вермикомпостирование осуществляют в условиях стеллажной культуры в течение 3-4 недель при температуре +20 +25°C. Изобретение позволяет получить биогумус с высокими защитными свойствами и высокой ростостимулирующей активностью. Недостатком способа является необходимость дополнительной технологической операции и мезофильный режим культивирования, на конечных этапах которого также начинается активное течение процессов микробиологической минерализации биологически активных низкомолекулярных органических соединений, которые накапливались в субстрате на протяжении всех предыдущих этапов вермикультивирования.

В качестве стимулятора роста растений используют различные препараты, полученные путем экстракции биологически активных веществ из вермикомпоста (биогумуса), такие как жидкое гуминовое удобрение [RU 2041867, C05F 11/00, опубл. 1995]. Данный способ получения жидкого гуминового удобрения заключается в ферментации водного раствора вермикомпоста (биогумуса) при перемешивании при температуре 35-40°C в течение 108-120 часов, фильтрации и обезвоживании при температуре 55-60°C.

Недостатками способа являются низкий уровень экстракции биологически активных веществ биогумуса в водную вытяжку, а также значительные затраты энергии и времени на ферментацию и последующие процедуры фильтрации и обезвоживания.

Наиболее близким к способу получения стимулятора роста зерновых из вермикомпоста является способ получения жидкого биостимулятора роста и развития растений из гумусосодержащих веществ путем щелочной экстракции биогумуса с последующей нейтрализацией вытяжки [RU 2112763, C05F 3/00, C05F 11/02, опубл. 1998]. Предварительно из компоста выделяют водную бактериальную суспензию, для получения которой компост замачивают в воде, экстрагируют из него бактериальную массу в водный раствор, полученную бактериальную суспензию отделяют от твердой фракции компоста. Щелочной экстракции подвергают твердую фракцию 0,1-1,0 н. (моль-экв/л) раствором щелочи при 20-50°C с последующим отделением жидкого экстракта. Последний смешивают с бактериальной суспензией и отстаивают для получения целевого продукта.

Недостатками способа являются необходимость двойной экстракции биогумуса: сначала водной, а затем щелочной. Кроме того, способ предполагает ряд дополнительных процедур, включающих предварительную экстракцию из водной суспензии бактериальной массы, последующее отделение твердого осадка и смешивание на завершающей стадии водного и щелочного экстрактов.

Задачей предлагаемого изобретения является создание нового способа получения вермикомпоста с высокой ростостимулирующей активностью путем культивирования дождевых червей Eisenia felida в стеллажной культуре в режиме низких положительных температур (в психрофильном режиме), способствующего активному накоплению в получаемом вермикомпосте (биогумусе) биологически активных низкомолекулярных соединений (витаминов, аминокислот, органических кислот, фульвокислот и т.п.), за счет низкой скорости их минерализации гетеротрофными микроорганизмами.

Другой задачей предлагаемого изобретения является создание нового способа получения жидкого стимулятора роста зерновых из упомянутого вермикомпоста. Водно-кислотная вытяжка из упомянутого вермикомпоста, содержит значительно больше биологически активных веществ - стимуляторов роста растений, чем щелочная вытяжка из вермикомпоста, получаемого традиционно в мезофильном режиме, как указано в прототипе.

Указанный технический результат достигается тем, что в способе получения вермикомпоста субстрат на основе органических отходов сельского хозяйства вермикомпостируют при помощи дождевых червей Eisenia fetida, культивирование червей проводят в режиме положительных температур 8-14°C, при этом субстрат на основе органических отходов состоит на 80% из животноводческих и пищевых отходов и на 20% - из низинного торфа с 80% влажностью и pH не ниже 4.5-5.0, при этом влажность органического субстрата составляет 75-80%).

Другой указанный технический результат достигается тем, что в способе получения жидкого стимулятора роста зерновых из вермикомпоста путем экстракции вермикомпост заливают водой в соотношении 1:10 (вермикомпост : вода), после чего проводят процесс экстракции в кислой среде с pH 3.5-5.5 на водяной бане при температуре 60-80°C.

Для создания кислотной среды процесса экстракции используют 1 н. соляную кислоту.

Сущность предлагаемого изобретения заключается в следующем.

Дождевые черви Eisenia felida помещают в органическую смесь, на 80% состоящую из животноводческих (навоз КРС, свиной навоз, кроличий помет) и пищевых отходов и на 20% - из низинного торфа с 80% влажностью и pH не ниже 4,5-5,0. Влажность органической смеси составляет 75-80%. Температуру культивирования дождевых червей Eisenia fetida на всем протяжении периода вермикомпостирования поддерживают в диапазоне +8 +14°C. Плотность посадки дождевых червей составляет 40 взрослых половозрелых особей на 1 кг перерабатываемого органического субстрата с 80% влажностью. Длительность культивирования дождевых червей определяется составом органического субстрата и температурой содержания дождевых червей, но не превышает 3-4 месяца. Отделение копролитов проводят путем просева переработанной органической смеси через сита с диаметром отверстий 3 мм при влажности субстрата 60-65%. Полученный вермикомпост сохраняет высокий уровень биологической активности в течение 6 месяцев при его содержании в диапазоне температур +5 +7°C и влажности не менее 60%.

Исследование агрохимических и биохимических свойств вермикомпоста, приготовленного в психрофильных условиях, показало, что он значительно отличается от вермикомпоста, приготавливаемого по традиционной технологической схеме, т.е. в мезофильном режиме. Так, если по содержанию подвижного фосфора, калия и аммонийного азота оба варианта вермикомпоста различаются несущественно, то из-за более медленного течения микробиологических минерализационных процессов содержание нитратов в вермикомпосте, приготовленном в психрофильном режиме, в 2,5 раза ниже, чем в вермикомпосте, приготовленном в мезофильном режиме (табл. 1).

Замедленное течение микробиологических процессов в органическом субстрате, перерабатываемом дождевыми червями в психрофильном режиме, обусловило активное накопление в вермикомпосте низкомолекулярных органических веществ, обладающих повышенной биологической активностью. Так, согласно данным таблицы 2 упомянутый вермикомпост, приготовленный в режиме низких положительных температур, отличается более высокой протеолитической и каталитической активностью, чем вермикомпост, приготовленный в мезофильном режиме.

Стимулятор роста зерновых получают из упомянутого вермикомпоста путем его водно-кислотной экстракции на водяной бане биологически активных веществ (БАВ) - продуктов кислотного гидролиза. Длительность процедуры экстракции и зависит от исходной концентрации БАВ в вермикомпосте и изменяется в диапазоне от 1 до 2 часов. Температура экстракции изменяется в диапазоне от 60 до 80°C. Высокие буферные свойства вермикомпоста позволяют получать на выходе после 1-2 часового выдерживания взвеси на водяной бане и последующей водно-кислотной экстракции вытяжку со значениями pH, близкими к нейтральным (6,0-6,5).

Традиционно для получения жидких стимуляторов роста растений из субстратов с высоким содержанием гумусовых веществ применяют щелочную экстракцию, обеспечивающую выделение растворимых гумусовых кислот. Вермикомпост также содержит большое количество веществ гуминовой природы, однако он также содержит богатый комплекс гормоноподобных соединений, включая витамины, аминокислоты и органические кислоты. Для экстракции данных соединений и получения на основе вермикомпоста жидкого стимулятора роста растений нами был предложен способ слабокислотного гидролиза органических веществ из вермикомпоста в растворе соляной кислоты, т.е. в кислой среде.

Пример конкретного получения жидкого стимулятора роста зерновых.

Жидкий стимулятор из вермикомпоста получают путем экстракции, которую проводят следующим образом. Вермикомпост, приготовленный в режиме низких положительный температур (при +8 +14°C), заливают дистиллированной водой в соотношении: 1 объем вермикомпоста к 10 объемам воды. В полученную взвесь добавляют соляную кислоту до тех пор, пока pH не снизится до значений 3,5-4,0 и затем на 2 часа помещают на водяную баню (при температуре воды +80°C). После инкубации на водяной бане экстракт отфильтровывают через двухслойный бумажный фильтр. pH полученного экстракта в пределах 5,5-6,5.

Эффективность жидкого стимулятора, получаемого из упомянутого вермикомпоста, производимого в психрофильных условиях, проверяли в полевом опыте на серой оподзоленной почве (гумус 4,87; pH сол. 5,0) по минеральному фону (аммиачная селитра в дозе N45). Семена яровой пшеницы сорта Иргина и ярового ячменя сорта Ача обрабатывали непосредственно перед их высевом путем полусухого протравливания (расход стимулятора составил 10 л на тонну семян). Исходную вытяжку из упомянутого вермикомпоста для предпосевной обработки семян разбавляли в 10 и 100 раз. Повторность опытов 3-кратная, размещение вариантов систематическое, площадь делянок 40 м², учетная площадь - 32 м². Согласно данным таблицы 3 применение жидкого стимулятора из упомянутого вермикомпоста способствует увеличению количества зерен в колосе пшеницы по сравнению с контролем.

Согласно данным таблицы 4 применение жидкого стимулятора из упомянутого вермикомпоста способствует увеличению количества зерен и колосков в колосе ячменя по сравнению с контролем.

Учет урожайности пшеницы в полевом опыте показал, что предпосевная обработка семян пшеницы вермикомпостным стимулятором обеспечила 38-40%-е увеличение урожайности и 47-48%-е увеличение валового сбора белка (таблица 5).

Учет урожайности ячменя в полевом опыте показал, что предпосевная обработка семян ячменя вермикомпостным стимулятором обеспечила в среднем 50%-е увеличение урожайности и 42-44%-е увеличение валового сбора белка (таблица 6).

Таким образом, обработка жидким стимулятором из упомянутого вермикомпоста в разбавлениях 1:10 и 1:100 обеспечила улучшение показателей структуры урожая, увеличив количество зерна в колосе у растений пшеницы и ячменя, а также количество колосков в колосе растений ячменя. Кроме того, применение жидкого стимулятора из упомянутого вермикомпоста на культуре яровой пшеницы обеспечило прибавку урожайности пшеницы, увеличение содержания белка в зерне и, как следствие, увеличение валового сбора белка с площади посева. Применение упомянутого стимулятора из вермикомпоста на культуре ярового ячменя также обеспечило увеличение урожайности ячменя и валового сбора белка ячменя с площади посева.