СПОСОБ ПОЛУЧЕНИЯ СТИМУЛЯТОРА РОСТА РАСТЕНИЙ В РЕЗУЛЬТАТЕ НЕПРЕРЫВНОЙ ФЕРМЕНТАЦИИ НАВОЗА КРУПНОГО РОГАТОГО СКОТА
METHOD OF PRODUCTION OF PLANT GROWTH STIMULANT AS RESULT OF CONTINUOUS FERMENTATION OF CATTLE MANURE

Изобретение относится к сельскохозяйственной биотехнологии, а именно к получению естественного безпестицидного органического стимулятора роста растений путем гидролиза навоза крупного рогатого скота в аэробных и анаэробных условиях с использованием в качестве посевного материала на различных стадиях ведения технологического процесса специально подобранных ассоциаций лактобактерий и аборигенных микроорганизмов метаногенов.
Способ включает проведение трех последовательных стадий технологического процесса.
На первой стадии производится подготовка исходного сырья путем его измельчения и доведения до необходимой влажности.
На второй стадии осуществляется гидролиз навоза крупного рогатого скота в аэробных условиях с использованием в качестве посевного материала ассоциации лактобактерий.
На третьей стадии осуществляется гидролиз навоза крупного рогатого скота в анаэробных условиях с использованием в качестве посевного материала аборигенных штаммов метаногенов и стимулятора роста - гумата калия.
Все стадии технологического процесса производятся непрерывно с использованием отъемно-доливной технологии ведения процесса, что обеспечивает полную замену сырья в биореакторе в течение 7-10 суток.
Способ является малозатратным, т.к. обеспечивает выделение метана, который используется для поддержания температуры в биореакторе и помещении, что позволяет проводить получение стимулятора роста круглогодично.
Отходы ферм, птицефабрик являются важным источником элементов питания растений, поэтому их использование имеет большое значение для регулирования круговорота веществ в земледелии, сохранения и повышения содержания гумуса в почвах. Навоз крупного рогатого скота содержит в своем составе значительные количества азота, фосфора, калия и других питательных веществ, необходимых для роста и развития растений, поэтому широко используется в качестве удобрения для почвы и подкормки растений. Основной причиной, препятствующей непосредственному внесению навоза на поля, является его зараженность патогенной и болезнетворной микрофлорой, гельминтами, а так же высоким содержанием семян сорняков.
Процесс обеззараживания навоза в естественных условиях занимает 1-3 года и требует определенных затрат, на которые не всегда идут хозяйства, и вследствие этого полного обеззараживания не достигается, что приводит к заражению полей. Сохранившие всхожесть семена сорняков засоряют поля. При неукоснительном соблюдении всех требований ведения процесса образуется рыхлая масса темного цвета - перегной, содержащая необходимые растениям питательные вещества и полностью безопасная. Но даже после этого необходимо соблюдать некоторые правила по его хранению во избежание снижения питательных свойств. Кроме того, при данном способе переработки навоза крупного рогатого скота требуются большие свободные площади и использование специализированной сельскохозяйственной техники.
Кроме широко используемого естественного обеззараживания в лагунах с вывозом на поля сельскохозяйственные предприятия ограниченно применяют компостирование и вермикомпостирование, биотермическое обеззараживание, ускоренную ферментацию и некоторые другие способы переработки. Однако ни одна из вышеперечисленных технологий в полной мере не обеспечивает полной переработки отходов в эффективные органические удобрения и получение в процессе переработки дополнительных энергетических ресурсов, позволяющих возместить затраты на переработку навоза.
Наиболее близким аналогом заявляемого изобретения является способ переработки органических отходов, в том числе навоза крупного рогатого скота биопрепаратами на основе микроорганизмов с получением органического удобрения (патент RU 2229454, С1, 27.05.2003). Недостатком данного способа является отсутствие стадии аэробного гидролиза исходного сырья, в результате которого образуются органические вещества, являющиеся источником питания для метанобразующих бактерий, играющих основную роль в процессе анаэробного гидролиза, а также время получения полностью готового продукта до 20-30 дней.
Необходимый результат достигается тем, что для получения экологически чистого стимулятора роста растений из навоза крупного рогатого скота используют способ гидролиза навоза в аэробных и анаэробных условиях с применением в качестве посевных материалов ассоциаций лактобактерий и аборигенных микроорганизмов метаногенов с добавлением стимулятора их роста, а также отъемно-доливной технологии ведения процесса.
Отъемно-доливной способ брожения отличается тем, что периодически используемая часть готового продукта эквивалентно пополняется свежей средой. В этих условиях сбраживаемая суспензия пополняется питательными веществами и ее температура понижается, что обеспечивает возможность проведения процесса без принудительного охлаждения. Такой способ характеризуется колебанием концентрации микроорганизмов около одной и той же постоянной величины и постоянством средней удельной скоростью роста популяции.
Способ получения экологически чистого стимулятора роста растений из навоза крупного рогатого скота осуществляют следующим образом.
Навоз КРС с животноводческих ферм подают на станцию подготовки навоза, где происходит измельчение сырья и доведение его до необходимой влажности. Для производства удобрения используется навоз крупного рогатого скота с остаточной влажностью 90±5%, способствующей наиболее эффективному сбраживанию. Перед началом ферментации определяется исходная остаточная влажность, после чего определяется количество воды, необходимое для добавления к навозу до получения необходимой остаточной влажности.
Далее на станции подготовки навоза осуществляется перемешивание измельченного навоза с расчетным количеством теплой воды при помощи насоса до получения гомогенной смеси, в которую добавляют суспензию ассоциаций лактобактерий.
Полученную смесь выдерживают при температуре 38±1°С в течение 48…72 часов при периодическом перемешивании. В результате кислотопродуцирующие бактерии расщепляют сложные органические соединения (белки, жиры, углеводы). При этом в сбраживаемой среде появляются первичные продукты аэробного гидролиза - летучие жирные кислоты, низшие спирты, водород, окись углерода, уксусная и муравьиная кислоты. Эти органические вещества являются источником питания для метанобразующих бактерий.
Затем смесь подается в биореактор. В биореакторе смесь выдерживается при температуре 38±1°С, без доступа кислорода. По достижении указанного температурного показателя производится внесение посевного материала в виде ассоциации аборигенных микроорганизмов метаногенов и стимулятора роста - гумата калия. В качестве посевного материала используется эффлюент, полученный при проведении предыдущего цикла ферментации. Продолжительность анаэробной ферментации составляет 4-5 суток, в результате чего из смеси получают эффлюент - экологически чистое жидкое органическое удобрение. После чего сливают определенный объем готового продукта и добавляют равный объем смеси, что обеспечивает непрерывное ведение процесса и получение готовой продукции.
В результате применения изобретения получают жидкие органические удобрения, обеззараженные от патогенной микрофлоры, обезвреженные от семян сорных растений и с низким порогом запаха (до 10%). В таблице 1 представлены результаты аналитической физико-химической оценки стимулятора роста растений.
Таблица 1
Характеристики приготовленного стимулятора роста
№п/п
Наименование показателей
Результаты анализа
1.
Внешний вид
Однородная жидкость
2.
Цвет
От темно-коричневого до темно-серого
3.
Содержание сухого вещества в %
2,8±0,3
4.
Содержание органических веществ в пересчете на углерод в %
34,2±4,3
5.
Массовая доля влаги в %
93,0±4,0
6.
рН водной вытяжки
7,0±0,5
7.
Массовая доля азота в пересчете на абсолютно сухое вещество, %
2,5±0,3
8.
Массовая доля усвояемых фосфатов в пересчете на P<sub>2</sub>O<sub>5</sub> на абсолютно сухое вещество, %
2,0±0,1
9.
Массовая доля калия в пересчете на K<sub>2</sub>O на абсолютно сухое вещество, %
7,0±0,6
В этих удобрениях обеспечивается полная сохранность питательных веществ (азот, фосфор, калий), находящихся в исходном навозном стоке. Объясняется это тем, что данный способ позволяет сохранять весь азот в аммонийной или органической формах, фосфор находится в основном в виде фосфатитов и нуклеопротеидов, калий - в виде растворимых солей, что обеспечивает лучшую их усвояемость растениями.
Результаты оценки всхожести семян тестовых культур приведены в Таблице 2.
Таблица 2
Всхожесть семян тестовых культур
Вариант
Всхожесть по культурам, %
± для салата
± для томата
салат
томат
контроль
78
73
опыт
88
87
+10
+14
Полученные данные свидетельствуют об увеличении всхожести тестовых культур - салата и томата на 10% и 14% соответственно.