ПОЧВОГРУНТ ТОРФЯНОЙ "МАЛАХИТ" (ВАРИАНТЫ)
MALAKHIT PEAT SOIL (VERSIONS)

Изобретение относится к почвогрунтам на основе торфа и биокомпоста, полученного при утилизации твердых коммунальных отходов, используемых в зеленом строительстве для выращивания цветов, газонов (Вариант 1) и древесно-кустарниковых хвойных пород (Вариант 2) в лесопарковых зонах, парках и питомниках.
Известно, что наиболее перспективным приемом переработки твердых коммунальных отходов является биоферментация компостируемой органической фракции с получением биокомпостов, позволяющим существенно сокращать объем твердых коммунальных отходов, обеспечивать экологическую безопасность процесса и способствовать возвращению органических веществ в биологический круговорот, Ayuso М., Pascual J.A., Garcia С., Hernandez T. Evaluation of urban wastes for agricultural use. Soil Sci. Plant Nutr., 1996, 42(1): P.105-111; Choi H.M. European activities on composting of disposable products. J.Environ. Sci. Health, Part A: Environ. Sci. Engin. Toxic Hazardous Control, 1996, 31(4): 825-843.
Известно, что биокомпосты, получаемые из твердых коммунальных отходов требуют внедрения высокоэффективных способов предварительной сортировки отходов (для соответствия экологическим нормам) и введения активных микробных сообществ в компостируемую массу, Fricke К., Vogtmann H. Compost quality - physical characteristics, nutrient content, heavy metals and organic chemicals. Toxicological Environ. Chem., 1994, 43(1-2): 95-114; Schauner P. High quality compost from household solid waste: fact or fiction In: S.Rak (Editor), International Symposium on composting and use of composted materials for horticulturae, Louvain, Beldium, 1998, pp.31-34; Schulz R., Romheld V. Recycling of municipal and industrial organic wastes in agriculture: benefits, limitations, and means of improvement. Soil Sci. Plant Nutr, 1997, 43(Special Issue SI): 1051-1056.
Известны исследования, доказывающие высокую эффективность замены торфа (от 25 до 50%) биокомпостом, полученным из твердых коммунальных отходов, и использовании смеси торфа и биокомпоста для выращивания растений, Bilderback Т.Е. and M.A.Powell. Using compost in landscape beds and nursery substrates. North Carolina Cooperative Extension Service, Publication Number: AG 473-14, 1996; Hicklenton P.R., Effectiveness and consistency of MSW compost as a component in container growing media. 1997.
Известна почвенная смесь на основе торфа, включающая минеральные удобрения, RU № 2067969 C1, C05F 11/04, 20.10.1996; RU №2282607 C1, C05F 11/02, 27.08.2006.
Известно комплексное удобрение, содержащее птичий помет, верховой торф и доломитовую муку, RU № 2236393 C1, C05F 11/02, C05F 3/00, 20.09.2004.
Известен почвенный грунт для выращивания рассады овощных культур, содержащий птичий помет, верховой торф и минеральные удобрения, RU №2030857 C1, C05F 11/04, 20.03.1995; RU №2043710 С1, C05F 11/00, 20.09.1995; RU №2187928 С2, C05F 11/04, 27.08.2002.
Известно бактеризованное удобрение на основе торфа, включающее бактериальную добавку из группы бактерий Bacillus, RU №2186049 С2, C05F 11/08, 27.07.2002.
Известно бактериальное удобрение, содержащее в качестве микроорганизмов клетки Bacillus mucilaginosus, и дополнительно сорбенты в виде отходов растительного происхождения и торфа, RU №2157798 С2, C05F 11/08, 20.10.2000.
Известен почвенно-парниковый грунт для выращивания рассады овощей и зеленых культур, содержащий торф, птичий помет, природный цеолит, RU №2195105 С2, C05F 11/04, 27.12.2002.
Известен почвогрунт, включающий торф, биокомпост, полученный путем аэробной ферментации измельченных твердых отходов и отходов животноводства и содержащий подвижные формы азота, фосфора и калия в доступных для растений формах и минеральные компоненты, RU №2288907 C1, C05F 11/00, C05F 11/06, 10.12.2006.
Данное техническое решение принято в качестве «ближайшего аналога» настоящего изобретения.
Биокомпост в «ближайшем аналоге» получен путем переработки измельченных отходов деревообработки и аэробной ферментации их в смеси с отходами животноводства.
В основу настоящего изобретения положена задача, позволяющая расширить сферу использования почвогрунта на основе продуктов переработки твердых отходов, улучшить качество почвогрунта, обеспечивающего повышение всхожести, улучшение роста и развития растений.
Согласно изобретению эта задача решается за счет того, что почвогрунт торфяной, используемый в зеленом строительстве, включает биокомпост, полученный путем аэробной ферментации измельченных твердых отходов и сельскохозяйственных отходов и содержащий подвижные формы азота, фосфора и калия в доступных для растений формах, и минеральные компоненты.
Вариант 1
Почвогрунт торфяной, используемый для выращивания цветов и газонных трав, содержит слаборазложившийся верховой торф с кислотностью не меньше 2,5 рН и биокомпост, полученный путем аэробной ферментации твердых коммунальных отходов и микробного удобрения «ОМУГ», взятого в количестве 10 мас.% относительно твердых коммунальных отходов, при массовом соотношении слаборазложившегося верхового торфа и биокомпоста, как 30:70, соответственно, при этом микробное удобрение «ОМУГ» содержит ассоциацию активных микроорганизмов Clavibacter michiganese, Bacillus amylognefaciens, Micrococcus varians, выращенную на птичьем помете.
Кроме того, в качестве минеральных компонентов он содержит доломитовую муку и минеральные удобрения в виде азотных и/или фосфорных, и/или калийных удобрений.
Вариант 2
Почвогрунт торфяной, используемый для выращивания древесно-кустарниковых хвойных пород, содержит слаборазложившийся верховой торф с кислотностью не меньше 2,5 рН и биокомпост, полученный путем аэробной ферментации твердых коммунальных отходов и микробного удобрения «ОМУГ», взятого в количестве 10 мас.% относительно твердых коммунальных отходов при массовом соотношении слаборазложившегося верхового торфа и биокомпоста как 50:50 соответственно, при этом микробное удобрение «ОМУГ» содержит ассоциацию активных микроорганизмов Clavibacter michiganese, Bacillus amylognefaciens, Micrococcus varians, выращенную на птичьем помете.
Кроме того, в качестве минеральных компонентов он содержит минеральные удобрения в виде азотных и/или фосфорных, и/или калийных удобрений.
Заявителем не выявлены источники, содержащие информацию о технических решениях, идентичных настоящему изобретению, что позволяет сделать вывод о его соответствии критерию «новизна».
За счет реализации отличительных признаков изобретения (в совокупности с признаками, указанными в ограничительной части формулы) достигаются важные новые свойства объекта.
Почвогрунт торфяной «МАЛАХИТ» используют для выращивания цветов и газонных трав (Вариант 1) и для выращивания древесно-кустарниковых хвойных пород (Вариант 2).
Почвогрунт торфяной «МАЛАХИТ» состоит из торфа в меньшей степени (Вариант 1) и в равной степени (Вариант 2), биокомпоста на основе ферментации твердых коммунальных отходов с микробным удобрением «ОМУГ» и минеральных компонентов: минеральных удобрений в виде азотных, и/или фосфорных, и/или калийных удобрений (Вариант 1 и Вариант 2) и доломитовой муки (Вариант 1), вносимых при необходимости в соответствующих количествах.
Ферментацию твердых коммунальных отходов проводят при оптимальном количестве 10 мас.% микробного удобрения «ОМУГ» относительно твердых коммунальных отходов.
Почвогрунт торфяной «МАЛАХИТ» имеет массовые соотношения торфа и биокомпоста, как 30:70 (Вариант 1) и как 50:50 (Вариант 2), соответственно.
Почвогрунт торфяной «МАЛАХИТ» содержит подвижные формы азота, фосфора и калия в доступных для растений формах, и ассоциацию активных микроорганизмов Clavibacter michiganese, Bacillus amylognefaciens, Micrococcus varians.
Заявителю не известны какие-либо публикации, которые содержали бы сведения о влиянии отличительных признаков изобретения на достигаемый технический результат, в связи с этим, по мнению заявителя, можно сделать вывод о соответствии заявляемого технического решения критерию «изобретательский уровень».
Сущность изобретения заключается в следующем.
Почвогрунт торфяной «МАЛАХИТ» используют в зеленом строительстве для выращивания цветов и газонных трав (Вариант 1) и для выращивания древесно-кустарниковых хвойных пород (Вариант 2).
Почвогрунт торфяной «МАЛАХИТ» содержит слаборазложившийся верховой торф с кислотностью не меньше 2,5 рН и биокомпост.
Слаборазложившийся верховой торф и биокомпост используют при массовом соотношении 30:70 (Вариант 1) и при массовом соотношении 50:50 (Вариант 2).
Биокомпост получен при аэробной ферментации твердых коммунальных отходов и микробного удобрения «ОМУГ» (в количестве 10 мас.%), содержащего ассоциацию активных микроорганизмов Clavibacter michiganese, Bacillus amylognefaciens, Micrococcus varians, выращенную на подстилочном птичьем помете.
Биокомпост содержит подвижные формы азота, фосфора и калия в доступных для растений формах и ассоциацию активных микроорганизмов Clavibacter michiganese, Bacillus amylognefaciens, Micrococcus varians.
Почвогрунт в качестве минеральных компонентов содержит доломитовую муку (Вариант 1).
Почвогрунт в качестве минеральных компонентов содержит минеральные удобрения в виде азотных и/или фосфорных, и/или калийных удобрений, состав и массовое соотношение которых определяет содержание подвижных форм азота, фосфора и калия в биокомпосте (Вариант 1 и Вариант 2).
Почвогрунт торфяной «МАЛАХИТ» получают согласно патенту RU №50531 U1.
Технологический процесс переработки твердых коммунальных отходов осуществляют по ГОСТ 3.1105-84.
Твердые коммунальные отходы проходят ряд последовательных стадий: отбор деловой части, отсев фракции более 15 мм и компостирование в биобарабанах при температуре 70°С.
При компостировании твердых коммунальных отходов происходит их обеззараживание, погибают болезнетворные микроорганизмы, яйца гельминтов и личинки мух, отбор проб для контроля производят по ГОСТ 17.4.4.02-84.
Биокомпост после компостирования измельчают (в течение 2,0-2,5 минут) при одновременном введении микробного удобрения «ОМУГ».
Проводят аэробную ферментацию в течение 2-3 недель до стадии получения зрелого биокомпоста.
Определяют влажность биокомпоста (любым известным способом) и для приготовления почвогрунта торфяного «МАЛАХИТ» берут биокомпост с влажностью 35-50%.
Определяют подвижные формы азота аммонийного (ГОСТ 27894.3-88), азота нитратного (ГОСТ 27894.4-88), фосфора (ГОСТ 27894.5-88) и калия (ГОСТ 27894.6-88) в биокомпосте.
Берут слаборазложившийся верховой торф со степенью разложения не менее 15%, зольностью (ГОСТ 11306-83) не более 25% и влажностью (ГОСТ 11305-83) не более 50 %. Определяют кислотность торфа (ГОСТ 11623-89) и для приготовления торфяного почвогрунта «МАЛАХИТ» используют слаборазложившийся верховой торф с кислотностью в пределах 2,5-3,5 рН. Кислотность слаборазложившегося верхового торфа определяют при поступлении каждой новой партии.
Засоренность (примесь частиц очеса, древесины, корневищ размером свыше 25 мм) слаборазложившегося верхового торфа не должна превышать 8 %. Для удаления крупных фракций очеса и древесных включений слаборазложившийся верховой торф предварительно просеивают через сито с размером ячеек не более 20×20 мм.
Слаборазложившийся верховой торф и биокомпост (после аэробной ферментации) смешивают при массовом соотношении 30:70 (Вариант 1) и при массовом соотношении 50:50 (Вариант 2).
Вносят минеральные компоненты в виде азотных и/или фосфорных, и/или калийных удобрений (Вариант 1 и Вариант 2):
- селитра аммиачная гранулированная по ГОСТ 5.2176-74 массовая доля азота не менее 34,65%;
2
5
- суперфосфат двойной гранулированный по ГОСТ 16306-80 марки Б с массовой долей РО, равной (43±1)%;
2
- калий сернокислый удобрительный по ТУ 2184-093-43499406-2001 с массовой долей КО не менее 48%.
Состав и вносимое количество минеральных удобрений определяют в зависимости от содержания подвижных форм азота, фосфора и калия в биокомпосте.
Вносят минеральный компонент в виде доломитовой муки (Вариант 1):
3
- доломитовая мука 3-го класса марки А по ГОСТ 14050-93 с массовой долей карбонатов кальция и магния в пересчете на СаСО не менее 85%.
Почвогрунт торфяной «МАЛАХИТ» обеспечивает дружные всходы, хороший рост и развитие растений без дополнительных подкормок.
Сущность изобретения поясняется примерами.
Пример 1
Получение микробного удобрения «ОМУГ».
На основе подстилочного птичьего помета птицефабрики «Ломоносовская» путем аэробной ферментации была наработана партия микробного удобрения «Омуг».
Микробное удобрение «ОМУГ» содержит органические соединения: углерод, азот, фосфор и ассоциацию активных микроорганизмов: Clavibacter michiganese, Bacillus amylognefaciens, Micrococcus varians. Ассоциацию активных микроорганизмов выращивают на подстилочном птичьем помете. Микробное удобрение содержит: азот общий 3,2%, фосфор общий 2,6%, калий общий 2,65% и микроорганизмы Clavibacter michiganese, Bacillus amylognefaciens, Micrococcus varians при кислотности солевой 8,00 и зольности 36,9%.
9
Общая численность микроорганизмов в микробном удобрении «ОМУГ» составляет 4,00·10 (КОЕ/г).
Микробное удобрение «ОМУГ» увеличивает численность микроорганизмов почвогрунта, повышая его биологическую активность.
Ассоциация активных микроорганизмов Clavibacter michiganese, Bacillus amylognefaciens, Micrococcus varians в микробном удобрении «Омуг» обеспечивает ускоренную переработку органического материала (высокая численность аммонифицирующих бактерий), это обусловливает пригодность микробного удобрения «ОМУГ» к сокращению сроков дозревания биокомпоста и получению улучшенного почвогрунта как по химическим, так и биологическим свойствам.
Пример 2
Получение биокомпоста при аэробной ферментации твердых коммунальных отходов с микробным удобрением «ОМУГ».
На модельной экспериментальной установке на базе завода МПБО-2 (пос. Янино, Санкт-Петербург) была наработана опытная партия почвогрунта торфяного «МАЛАХИТ».
Твердые коммунальные отходы, прошедшие стадию компостирования в биобарабане, поступали в дробилку на дробление (2-2,5 минуты) при одновременном введении микробного удобрения «ОМУГ» и затем на площадку дозревания, где проводили периодическое перемешивание и поддерживали достаточную влажность в течение 2-3 недель.
Наличие ассоциации активных микроорганизмов Clavibacter michiganese, Bacillus amylognefaciens, Micrococcus varians в биокомпосте привело к повышению температуры в компостных кучах опытной партии на 10-12°С, сократило сроки дозревания в два раза и улучшило химические свойства по сравнению с измельченным биокомпостом без микробного удобрения «ОМУГ».
Внесение микробного удобрения «ОМУГ» проводили в оптимальном количестве 10 мас.% относительно твердых коммунальных отходов.
В таблице 1 («Химические свойства биокомпоста на основе твердых коммунальных отходов») представлены свойства биокомпоста с микробным удобрением «ОМУГ» по сравнению с биокомпостом без внесения микробного удобрения «ОМУГ».
Из таблицы 1 видно, что в биокомпосте с микробным удобрением «ОМУГ» увеличилось содержание питательных элементов (подвижные формы азота, фосфора и калия).
На основании этих данных и с учетом видов выращиваемых растений был подобран состав почвогрунта торфяного «МАЛАХИТ» и определено массовое соотношение слаборазложившегося верхового торфа и биокомпоста:
Вариант 1
Почвогрунт торфяной «МАЛАХИТ» для выращивания цветов и газонных трав содержит слаборазложившийся верховой торф и биокомпост при массовом соотношении 30:70 соответственно.
Вариант 2
Почвогрунт торфяной «МАЛАХИТ» для выращивания древесно-кустарниковых хвойных пород содержит слаборазложившийся верховой торф и биокомпост при массовом соотношении 50: 50 соответственно.
Пример 3
Оценка качества почвогрунта торфяного «МАЛАХИТ» при выращивании цветов и газонных трав (Вариант 1).
Был проведены вегетационные опыты с разными почвогрунтами.
Для оценки удобрительных качеств были взяты:
- почвогрунт-контроль (без добавок),
- почвогрунт с добавкой 100 г биокомпоста из твердых коммунальных отходов,
- почвогрунт с добавкой 100 г биокомпоста из твердых коммунальных отходов с микробным удобрением «ОМУг»,
- биокомпост из твердых коммунальных отходов,
- почвогрунт «цветы, газон».
Опыт поставили в 1,5 л сосудах, повторность 3-кратная, объем грунта - 1 л. Растения райграса высевали по 0,5 г/сосуд.
Сравнение взятых почвогрунтов представлено в таблице 2 «Влияние почвогрунтов на урожай райграса (зеленая масса, сырой вес)».
Из таблицы 2 видно, что райграс на почвогрунте с добавкой биокомпоста из твердых коммунальных отходов дает урожай зеленой массы в 1-й укос ниже, чем на почвогрунте-контроля (без добавок) на 86%, причиной которого является эффект, связанный с незрелостью биокомпоста из твердых коммунальных отходов, поскольку во 2-й укос масса райграса в этом варианте увеличивается по сравнению с почвогрунтом контроля. Внесение микробного удобрения «ОМУГ» с активной микробной ассоциацией ускоряет дозревание биокомпоста почвогрунта «МАЛАХИТ» и значительно улучшает его химические показатели, что выражается в росте урожая райграса по сумме 2-х укосов на 41,8% по сравнению с почвогрунтом контроля, вес зеленой массы райграса увеличился в 19-110 раз по сравнению с биокомпостом твердых коммунальных отходов.
Пример 4
Оценка качества почвогрунта торфяного «МАЛАХИТ» при выращивании древесно-кустарниковых хвойных пород (Вариант 2).
В качестве посадочного материала хвойных пород используют ель европейскую (Picea abies).
Проводят посев семян и анализ роста и развития сеянцев. Посев семян производят в условиях закрытого грунта строчным посевом по 100 семян в строчку - 3 строки.
В таблице 3 («Влияние почвогрунта торфяного «МАЛАХИТ» на всхожесть семян ели европейской (Picea abies) в условиях закрытого грунта») показан процентный показатель всхожести семян и на рисунке - длина проростков ели европейской (Picea abies).
Из таблицы 3 и чертежа видно, что повышается всхожесть семян, увеличивается длина проростков, выращенных на почвогрунте торфяном «МАЛАХИТ» по сравнению с почвогрунтом торфяным контроля.
Предложенный почвогрунт торфяной «МАЛАХИТ» имеет широкие перспективы применения в садово-парковом дизайне. Почвогрунт торфяной «МАЛАХИТ» обеспечивает дружные всходы, хороший рост и развитие посадочного материала.
Предложенный почвогрунт торфяной «МАЛАХИТ» получен на заводе по механизированной переработке коммунальных отходов (пос. Янино, Санкт-Перетбург) и на основании изучения влияния различных торфяных почвогрунтов, почвогрунтов на основе переработки твердых коммунальных отходов на всхожесть, рост и приживаемость посадочного материала для выращивания цветов и газонных трав (Вариант 1) и для выращивания древесно-кустарниковых хвойных пород (Вариант 2) можно сделать вывод о соответствии предложенного способа критерию «промышленная применимость».
В предложенном почвогрунте торфяном «МАЛАХИТ»:
- использование биокомпоста на основе утилизации твердых коммунальных отходов и ферментации их с микробным удобрением «ОМУГ» расширяет сферу использования твердых коммунальных отходов;
- массовые соотношения торфа в меньшей степени (Вариант 1) или в равной степени (Вариант 2) и биокомпоста позволяют использовать почвогрунт в зеленом строительстве для различных растений;
- введение микробного удобрения «ОМУГ» в биокомпост (с учетом предварительного компостирования твердых коммунальных отходов) обеспечивает содержание азота, фосфора и калия в доступных для растений формах и пополняет биокомпост активными микроорганизмами;
- введение микробного удобрения «ОМУГ» в биокомпост повышает качество почвогрунта, обеспечивает более активное протекание микробиологических процессов (увеличение температуры на 10-12°С) и сокращение сроков дозревания биокомпоста,
- биокомпост с микробным удобрением «ОМУГ» улучшает развитие растений: обеспечивает дружные всходы газонных трав в относительно короткие сроки и быструю возобновляемость травяного покрова после скашивания (Вариант 1) и улучшает всхожесть и рост посевного материала древесно-кустарниковых хвойных пород (Вариант 2).
Таблица 1
Химические свойства биокомпоста на основе твердых коммунальных отходов
Показатели
Измельченный компост без микробного удобрения «ОМУГ»
Измельченный компост с микробным удобрением «Омуг» (10 мас.%)
Влажность, %
21,5
38,4
Зольность, %
50,9
67,0
N<sub>общ </sub>, %
0,70
0,72
P<sub>общ </sub>, %
0,44
0,40
K<sub>общ </sub>, %
0,38
0,32
Подвижные формы мг/л:
N-NH<sub>4</sub>
162
181
N-NO<sub>3</sub>
1,2
отсутствует
P<sub>2</sub>O<sub>5</sub>
637
1562
K<sub>2</sub>O
996
749
pH<sub>сол</sub>
7,15
7,28
Таблица 2
Влияние почвогрунтов на урожай райграса (зеленая масса, сырой вес)
Вариант
1-й укос
2-й укос
Σ укосов
г/сосуд
%
г/сосуд
%
г/сосуд
%
Биокомпост из твердых коммунальных отходов
0,89±0,19*
0,07±0,03
0,96
Почвогрунт «цветы, газон»
17,73±3,39
7,72±1,62
25,45
Почвогрунт-контроль (без добавок)
8,21±0,84
100
1,36±0,11
100
9,57
100
Почвогрунт + добавка биокомпоста из твердых коммунальных отходов
1,13±0,04
13,8
5,65±2,65
414,6
6,78
70,8
Почвогрунт + добавка биокомпоста из твердых коммунальных отходов с микробным удобрением «ОМУГ»
9,75±0,49
118,8
3,82±0,88
280,6
13,57
141,8
* стандартное отклонение
Таблица 3
Влияние почвогрунта торфяного «МАЛАХИТ» на всхожесть семян ели европейской (Picea abies) в условиях закрытого грунта
Почвогрунты
Всхожесть, %
лабораторн.
грунтовая
Ель европейская (Picea abies)
Почвогрунт торфяной «МАЛАХИТ»
92
93
Почвогрунт торфяной Контроль
87