биоорганическое удобрение

Формула изобретения

Биоорганическое удобрение, содержащее переработанный микробиологической ферментацией помет птиц с микроэлементами, включая медь, кобальт и цинк, а также макроэлементы азот, фосфор и калий в связанной форме, отличающееся тем, что биологическая и органическая составляющие совмещены, а компоненты удобрения находятся в следующем соотношении:

макроэлементы, мас.% на абсолютно сухое вещество

азот общий 4,0...7,0

в т.ч. аммонийный азот 2,5...4,0

фосфор (P₂O₅) 7,0...12,0

калий (К₂О) 1,0...3,0,

микроэлементы, массовая концентрация мг/л, не более:

медь 3,0

кобальт 5,0

цинк 23,0

вода, маc.% 85...95

Описание изобретения к патенту

Заявляемое изобретение относится к сельскому хозяйству, а более конкретно к производству органических удобрений на базе птичьего помета, и может быть использовано в растениеводстве и при промышленной утилизации отходов птицеводства.

Натуральные органические удобрения, применяемые в растениеводстве, обладают низкой эффективностью, из-за чего для получения приемлемых показателей урожайности их приходится вносить в почву в очень больших объемах - от 3-х до 12-ти и даже до 30 т на 1 га (см. В.А.Васильев и др. “Справочник по органическим удобрениям”, М., Росагропром, 1988, с.39, 170).

Известно также биоорганическое удобрение по патенту РФ №2191764, C 05 F 3/00, 2000. Такое удобрение содержит влажное безазотистое вещество птичьего, преимущественно куриного, помета, а также кальциевые соли азотсодержащих органических кислот и гидрат окиси кальция.

Такое удобрение хотя и позволяет утилизировать отходы птицеводства и регулировать кислотно-щелочной режим почвы, однако эффективность действия этого удобрения довольно низкая, поскольку для достижения требуемых показателей на 1 га нужно вносить 5,5 т удобрения, что требует больших затрат на их доставку и внесение. Кроме того, процесс производства данного удобрения периодический, малопроизводительный, с большими затратами энергии и с обязательным присутствием обслуживающего персонала, соприкасающегося с вредным поллютантом - свежим пометом и другими вредными химическими веществами.

Все вышеперечисленное делает данное удобрение малоэффективным и неэкономичным при изготовлении и при использовании, что резко сужает область его применения.

Наиболее близким по технической сущности и по достигаемому эффекту от его использования к заявляемому биоорганическому удобрению является известное удобрение по патенту РФ №2184718, С 05 F 11/08, 2000, содержащее биологический, минеральный, органический компоненты и микроэлементы, причем в качестве минерального компонента оно содержит водорастворимые соли одно- двухвалентных катионов и неорганических кислот, содержащие в связанной форме калий, фосфор и азот. В качестве биологического компонента оно содержит переработанный микробиологической ферментацией помет птиц и активную биомассу микроорганизмов, а также другие компоненты. Кроме этого среди микроэлементов, присутствующих в переработанном микробиологической ферментацией птичьем помете, так же, как и в свежем помете, содержатся медь, кобальт и цинк (см. “Нетрадиционные корма в рационах сельскохозяйственных животных”, М., Колос, 1984, с.192).

Такое удобрение хотя и позволяет утилизировать отходы птицеводства и ускорить произрастание семян, рост растений и созревание плодов, однако в силу его многокомпонентного состава производство и применение его затруднено и экономически невыгодно, особенно при применении для обработки полей с большими площадями.

Задачей, на решение которой направлено заявляемое изобретение, является повышение эффективности производства и применения биоорганического удобрения путем повышения экономичности его использования под любые с/х культуры на полях любой площади.

Данная задача решается с помощью технического результата от использования заявляемого изобретения, заключающегося в обеспечении высокой производительности и комфортабельных условий при непрерывном способе производства удобрения, а также в обеспечении малого расхода удобрения на каждый гектар обрабатываемой почвы при достижении повышенной урожайности.

Указанный результат достигается тем, что в известном биоорганическом удобрении, содержащем переработанный микробиологической ферментацией помет птиц с микроэлементами, включая медь, кобальт и цинк, а также макроэлементы: азот, фосфор и калий в связанной форме, во-первых, биологическая и органическая составляющие совмещены и представляют собой переработанный методом метановой ферментации птичий помет, содержащий микро- и макроэлементы,

во-вторых, компоненты удобрения находятся в следующем соотношении:

- макроэлементы, мас.% на абсолютно сухое вещество:

- азот общий 4,0...7,0

- в т.ч. аммонийный азот 2,5...4,0

- фосфор (Р₂O₅) 7,0...12,0

- калий(К₂O) 1,0...3,0

- микроэлементы, массовая концентрация мг/л, не более:

- медь 3,0

- кобальт 5,0

- цинк 23,0

- вода, мас.% 90+/-5

Количественные соотношения ингредиентов заявляемого биоорганического удобрения были получены экспериментальным путем после проведения большого количества анализов состава удобрения в течение его производства и последующего опытного применения.

Кроме вышеперечисленных макро- и микроэлементов удобрение содержит активную микробную массу бактерий, осуществляющих метановое сбраживание, которые попадают в конечный продукт в соответствии с технологией.

Предлагаемое биоорганическое удобрение получают путем метанового сбраживания птичьего помета с использованием закваски, содержащей метанообразующие бактерии, например, типа “Methanobacterium species”.

Установка по производству удобрения полностью автоматизирована. Процесс непрерывный и осуществляется по следующей схеме: исходное сырье поступает в приемный бункер, откуда насосом закачивается в промежуточную емкость. Из промежуточной емкости сырье насосом-дозатором подается в биореактор, где происходит метановое (анаэробное) сбраживание исходного сырья в диапазоне температур от +40 до +56°С. Микробиологическая закваска вносится в сырье однократно на стадии запуска биореактора и приготовляется следующим образом.

Закваска готовится анаэробной (метановой) ферментацией свежих коровьего и конского навоза, а также гусиного помета, взятых в соотношении: 1:(1,5...2,5):(2,5...3,5).

Переработанный помет - готовое удобрение - самотеком сливается из биореактора в бункер готовой продукции. Одновременно с этим еще один полезный продукт переработки сырья - биогаз (вырабатываемый в процессе сбраживания птичьего помета) отбирается из биореактора насосом-коомпрессором и подается в котельную для использования в качестве топлива.

После завершения процесса в результате получается биоорганическое удобрение, представляющее собой жидкость от светло-коричневого до темно-коричневого цвета с кислотностью (показателем активности водородных ионов) от 7 до 8 рН. При этом обеспечивается массовая концентрация примесей токсичных элементов значительно ниже ПДК (ОДК) для почв, а также обеспечивается индекс санитарно-показательных микроорганизмов (БГКП и энтерококки) от 1 до 9 кл/г и отсутствие жизнеспособных яиц и личинок гельминтов, патогенных бактерий, в т.ч. сальмонеллы.

Были проведены многократные опыты по отработке и применению заявляемого биоорганического удобрения на базе различных нижегородских сельскохозяйственных предприятий.

Проведенные опыты подтвердили высокую эффективность применения заявляемого биоорганического удобрения. Проиллюстрируем это на нескольких примерах.

“Пример 1. Для изучения влияния различных доз заявляемого удобрения на урожайность различных с/х культур был проведен эксперимент на полях государственного сортоиспытательного участка по методике государственного испытания с/х культур. Изучение проводилось по трем культурам: яровая пшеница сорта “Ишеевская”, ячмень сорта “Эльф” и викоовсяная смесь.

Опыт был заложен в 2-кратном повторении.

Все культуры были посеяны кондиционными семенами с нормой высева, принятой в производстве для каждой культуры. Почва под опытом была серая лесная, по механическому составу тяжелосуглинистая.

Удобрение за период вегетации вносилось дважды: перед культивацией и в подкормку.

Опыт показал (см. Таблицу 1 и график урожайности), что применение предлагаемого удобрения обеспечило прибавку урожайности по всем трем вышеназванным культурам, причем эта прибавка сопоставима с прибавкой от применения высококонцентрированных минеральных удобрений.

Наибольшая прибавка к урожаю по трем вышеназванным культурам была получена при дозе внесения заявляемого удобрения 0,7 т/га.

Кроме этого дополнительные опыты с пшеницей и викоовсяной смесью показали, что даже при дозе внесения всего в 0,38 т/га обеспечивается очень хорошая урожайность этих культур (см. Таблицу 1).

В то же время эксперименты по внесению предлагаемого удобрения в дозах, типичных для органических удобрений, например до 4 т/га, показали результаты по урожайности в 2...4 раза худшие, чем при внесении вышеупомянутых малых доз.

Полученные результаты могут быть объяснены сбалансированным составом удобрения, присутствием в нем питательных элементов в легкоусвояемой для растений форме, а также наличием стимуляторов роста - продуктов жизнедеятельности бактерий, которые эффективны в малых дозах, а при внесении в обычных для других удобрений дозах угнетают растения.

При этом для изучения влияния заявляемого удобрения на урожайность яровой пшеницы, ячменя и викоовсяной смеси использовалось удобрение следующего состава:

Сухое вещество, масс.% 5,0

в т.ч. в масс.% на сухое вещество (СВ):

- азот общий 7,0

(- в т.ч. аммонийный азот 3,8)

- фосфор (P ₂O₅) 10,0

- калий(К₂O) 1,0

- микроэлементы, массовая концентрация:

	(мг/л)	(масс.% на СВ)
- медь	0,1	0,02
- кобальт	0,22	0,044
- цинк	1,6	0,32
- вода, масс.%

(См. Отчет предприятий ООО фирма “ГЕЯ” и “Нижегородские удобрения” “Исследования эффективности применения удобрения “Урожай-С” в сезонах 2000...2002 г.г.”, г.Нижний Новгород, 2002, С.4...6, а также Протокол испытаний N 26 от 15.02.2001 Испытательной лаборатории почв, агрохимикатов, воды, кормов, сельскохозяйственной и пищевой продукции ГЦАС “НИЖЕГОРОДСКИЙ”).

Пример 2. Для исследования влияния заявляемого удобрения на урожайность такой с/х культуры, как кукуруза, были проведены его производственные испытания на участке площадью 40 га.

Удобрение вносилось однократно путем поверхностного полива с последующей заделкой культиватором перед посевом. Доза внесения удобрения составляла 0,35 т/га.

Урожайность кукурузы на экспериментальном участке составила 290 ц/га, а на контрольном участке, на котором удобрения не вносились, урожайность кукурузы составила 80 ц/га. Т.е. прибавка урожайности составила 210 ц/га или 380%.

При этом для изучения влияния заявляемого удобрения на урожайность кукурузы использовалось удобрение следующего состава:

Сухое вещество, масс.% 6,9

в т.ч. в масс.% на сухое вещество:

- азот общий 6,5

(- в т.ч. аммонийный азот 3,62)

- фосфор (Р ₂O₅) 11,9

- калий(К₂O) 1,0

- микроэлементы, массовая концентрация:

	(мг/л)	(масс.% на СВ)
- медь	0,07	0,01
- кобальт	0,14	0,02
- цинк	1,8	0,26
- вода, масс.%

(См. Отчет предприятий ООО фирма “ГЕЯ” и "Нижегородские удобрения” “Исследования эффективности применения удобрения “Урожай-С” в сезонах 2000...2002 г.г.”, г.Нижний Новгород, 2002, с.2, а также Протокол испытаний от 17.02.2000 Испытательной лаборатории почв, агрохимикатов, воды, кормов, сельскохозяйственной и пищевой продукции ГЦАС “НИЖЕГОРОДСКИЙ”).

Пример 3. Для изучения возможной области использования предлагаемого удобрения были проведены его производственные испытания в тепличном комбинате на культурах огурцов сортов:

“Иволга”, “Мазай”, “Валентина”.

Подкормку проводили один раз в неделю из расчета 0,150 т/га. Всего провели 6 подкормок. Общая доза внесения удобрения составила 0,9 т/га.

На контрольном участке теплицы подкормку осуществляли обычными минеральными удобрениями.

Прибавка урожайности огурцов, получивших подкормку заявляемым удобрением, по сравнению с урожайностью огурцов, подкормленных минеральными удобрениями, превысила 30% при снижении затрат на использование удобрений на 50% за счет низкой себестоимости удобрения и снижения текущих затрат на его использование.

На основании вышеприведенных результатов можно сделать вывод о том, что оптимальная доза внесения предлагаемого удобрения лежит в диапазоне от 0,3 до 1,0 т/га в зависимости от вида с/х культур.

При этом для изучения влияния заявляемого удобрения на урожайность огурцов использовалось удобрение следующего состава:

Сухое вещество, масс.% 7,0

в т.ч. в масс.% на сухое вещество:

- азот общий 4,0

(- в т.ч. аммонийный азот 3,0)

- фосфор (Р ₂O₅) 8,0

- калий(К₂О) 1,5

- микроэлементы, массовая концентрация:

	(мг/л)	(масс.% на СВ)
- медь	0,12	0,017
кобальт	0,22	0,03
цинк	1,5	0,21
- вода, масс.%

Использование предлагаемого изобретения позволяет:

1. Обеспечить высокую эффективность применения биоорганического удобрения за счет обеспечения существенного повышения урожайности с/х культур при снижении потребных доз, которые необходимы для внесения в почву, и, соответственно, снижения затрат на энергию, оборудование и людские ресурсы.

2. Повысить качество выращиваемой с/х продукции за счет использования только натурального органического удобрения, гарантированно не содержащего никаких вредных примесей и химических добавок, которые могли бы перейти в выращиваемые растения.

3. Повысить или восстановить плодородие почвы, в которую вносится предлагаемое удобрение, за счет перехода в почву полезной активной микрофлоры, содержащейся в биоорганическом удобрении.

4. Обеспечить широкое применение биоорганического удобрения на любых почвах под любые с/х культуры за счет его универсальности благодаря его оригинальному сбалансированному составу и нейтральной кислотности.

5. Обеспечить полную и безопасную утилизацию чрезвычайно агрессивных отходов птицефабрик, а, следовательно, и обеспечить существенное улучшение экологической обстановки в регионах, в которых расположены птицефабрики.

6. Обеспечить высокую эффективность производства заявляемого удобрения за счет применения совершенно безотходной технологии (полного замкнутого цикла метанового сбраживания), позволяющей получать два конечных полезных продукта - биоорганическое удобрение и биогаз, используемый в качестве дешевого эффективного энергоносителя.

7. Повысить производительность труда, экономичность производства и комфортабельность работы обслуживающего персонала при производстве удобрения за счет обеспечения его изготовления в одну стадию с полной автоматизацией всего производственного процесса, исключающего необходимость постоянного присутствия персонала на производственном участке в агрессивной опасной для здоровья людей окружающей среде.

БИООРГАНИЧЕСКОЕ УДОБРЕНИЕ
Таблица 1
ПРИБАВКА К УРОЖАЮ С/Х КУЛЬТУР В ЗАВИСИМОСТИ ОТ ДОЗ ВНЕСЕНИЯ БИООРГАНИЧЕСКОГО УДОБРЕНИЯ
Доза внесения удобрения, т/га	Прибавка к урожаю в ц/га на 1 т удобрения
	Пшеница	Ячмень	Викоовсяная смесь
4,00	0,90	1,12	1,50
1,30	2,20	1,62	4,90
0,70	2,85	2,28	6,10
0,38	2,60	0,79	4,20