Способ получения стимулятора роста растений из торфа

 

Изобретение относится к области электроимпульсной технологии и может быть использовано в биотехнологии для получения биологически активных веществ - стимуляторов роста растений. Способ позволяет обработать торф до оптимального состояния для каждого вида растений, следствием этого является снижение энергозатрат. Водная суспензия торфа обрабатывается электрическими разрядами. Водную суспензию получают, смешивая торф с водой при их массовом соотношении 1:14 - 1:17. При этом водную фазу суспензии обрабатывают электрическими импульсными разрядами до получения ею заданной биологической активности. 1 табл., 5 ил.

Изобретение относится к области электроимпульсной технологии и может быть использовано в биотехнологии для получения биологически активных веществ стимуляторов роста.

Известен способ получения стимулятора роста растений из гуминовых веществ торфа (А.с. СССР N 142836, кл. A 01 N 5/00, 1961) путем обработки последних слабым раствором едкого натра с последующим отделением водорастворимых гуминовых кислот.

Недостатком способа является то, что он предусматривает получение стимулятора роста только из гуминовых веществ торфа, что требует проведения операций для отделения других групповых составляющих. Это значительно усложняет процесс и требует расхода реагентов, энергии и создания специального оборудования.

Известен способ получения стимулятора роста растений из торфа, включающий окисление водно-щелочной суспензии торфа (А.с. СССР N 614782, кл. A 01 N 5/00, 1976).

Торф окисляют кислородом воздуха в водно-щелочной среде при 105 - 106^oC, давлении 5 10 атм. в течение 0,5 2,0 ч. Большая часть органической массы торфа превращается в органические кислоты, обладающие свойствами биологической активности, которые используются как стимуляторы роста растений.

Недостаток способа состоит в сложности его осуществления, необходимости затрат щелочи.

Наиболее близким к предложенному изобретению по технической сущности является выбранный нами за прототип способ улучшения удобрительных свойств торфа по А.с. СССР N 210190, кл. C 05 F 11/02, 1983, путем электрогидравлического воздействия на сжиженную торфяную массу.

Недостаток данного способа состоит в использовании только неорганической составляющей торфа комплекса азот-фосфор-калий, а также в неопределенности условий оптимальной обработки торфа, что приводит к снижению эффективности использования как торфа, так и электрической энергии.

Основной технической задачей является то, что способ позволяет обработать торф до оптимального состояния для каждого вида растений. Следствием этого является снижение энергозатрат. При использовании торфа, обработанного до оптимального состояния, например, зеленая масса гороха увеличилась в 3 раза, кукурузы в 1,5 раза. Соответственно во столько же раз снизились энергозатраты на обработку торфа электрическими разрядами.

Поставленная задача достигается тем, что в способе получения стимулятора роста растений, включающем обработку водной суспензии торфа электрическими импульсными разрядами, согласно предложенному решению, суспензию получают, смешивая торф с водой при их массовом соотношении 1:14 1:17, а количество электрических импульсных разрядов подают до получения заданной биологической активности водной фазы суспензии, причем биологическую активность выбирают предварительно по полученной зависимости оптической плотности водной фазы от водородного показателя.

На фиг. 1 приведена схема установки для реализации данного способа. Она включает в себя повысительно-выпрямительное устройство 1 ВТМ-20/50, источник импульсных напряжений 2, рабочую камеру 3 со встроенными высоковольтным 4 и заземленным 5 электродами. Высоковольтный электрод 4 закреплен на консоли резьбовым соединением (на фиг.1 не показано), позволяющим менять расстояние между электродами. Установка имеет измерительную систему 6 для регистрации параметров импульсов и числа поданных импульсов. Емкость генератора импульсных напряжений составляла 0,25 мкФ, амплитуда импульсов 60 кВ, частота следования импульсов 5 имп/с.

В опытах использовали верховой сфангово-мочажинный торф Орловского месторождения Томской области со степенью разложения 4% влажностью 69% Устанавливали оптимальное массовое соотношение в водной суспензии торфа. Для этого пробы торфа смешивали с водой и получали суспензии с массовым соотношением, равным 1:30, 1:25, 1:20; 1:18; 1:17; 1:16; 1:14; 1:12; 1:10. По 7 л полученных суспензий поочередно помещают в рабочую камеру 3 установки, включают источник импульсных напряжений 2 и воздействуют на суспензию импульсными разрядами. Периодически, через каждые 50 имп/л (то есть через 350 имп) отключают источник импульсных напряжений, отбирают пробу, из которой центрифугированием со скоростью 2000 об/мин в течение 30 мин выделяют водную фазу и весовым способом определяют в ней содержание органических веществ. По полученным результатам строят кинетические кривые изменения содержания органических веществ С_ов в водной фазе суспензий в зависимости от удельного числа поданных импульсов (n имп/л), которые приведены на фиг.2.

Сравнение данных, представленных на фиг.2, показывает, что при массовом соотношении 1:14 1:17 (кривая 1, точки x соответствуют соотношению 1:14, точки Δ 1:16 и точки o 1:17) скорость накопления органических веществ в водной фазе суспензии одинакова и требуется подать 1250 имп/л, чтобы достичь насыщения раствора, концентрация веществ составляет 375 мг/100 мл. При массовых соотношениях, лежащих за верхней границей заявляемого предела (кривые 3, 4), возрастает вязкость суспензии и переход органических веществ в водную фазу затруднен. При массовых соотношениях, лежащих за нижней границей заявляемого предела (кривые 4, 5, 6), концентрация веществ в водной фазе суспензии меньше 300 мг/100 мл, поэтому действующего начала меньше. Таким образом, при массовом соотношении 1:14 1:17 происходит максимальный переход органических веществ из торфа в жидкую фазу.

В предлагаемом способе предусмотрено предварительное определение биологической активности водной фазы суспензии торфа, обработанной электрическими импульсными разрядами. Биологическая активность водной фазы суспензии торфа связана с содержанием органических веществ в ней. Для определения состояния органических веществ в водной фазе суспензии торфа, то есть ее биологической активности, снимают зависимость оптической плотности (D) проб водной фазы суспензии торфа, отобранных через каждые 50 имп/л в процессе обработки суспензии торфа электрическими импульсными разрядами, от водородного показателя среды (pH) [см. И.Н. Путилова. Руководство к практическим занятиям по коллоидной химии. М. Высшая школа, 1961, с. 176 177] Для этого по 2 мл центрифугата жидкой части суспензии торфа с массовым соотношением 1: 16 помещают в 10 колб, приливают в каждую точный объем уксусной кислоты или едкого натра заданной концентрации, доливают смесь дистиллированной водой до 10 мл, тщательно перемешивают и измеряют водородный показатель pH смеси в каждой колбе и величину оптической плотности D. По результатам измерений строят график D f(pH), который характеризует (косвенно) биологическую активность, то есть состояние органических веществ в водной фазе суспензии на различных этапах обработки электрическими разрядами. Результаты измерений приведены на фиг. 3 для диапазона 50 200 имп/л, на фиг.4 для диапазона 250 500 имп/л, на фиг.5 для диапазона 600 1300 имп/л.

Из приведенных фиг. 3, 4, 5 видно, что биологическая активность водной фазы суспензии торфа, обработанной электрическими импульсными разрядами, меняется. После определения заданной биологической активности для конкретного вида растений имеется возможность полного осуществления способа.

Рассмотрим предложенный способ на примере гороха [см. ГОСТ 12038.84. Семена сельскохозяйственных структур. Методы определения всхожести. М. 1985, 50 с. Для реализации способа приготовленные суспензии торфа в воде с массовым соотношением 1:16 обработали 80 имп/л, что соответствует первому диапазону биологической активности водной фазы от 50 до 200 имп/л, и 250 имп/л, что соответствует второму диапазону биологической активности водной фазы суспензии от 250 до 500 имп/л.

Концентрация органических веществ в центрифугате из суспензии торфа в воде, обработанной 80 имп/л, составляет 89 мг/100 мл, после увеличения числа разрядов, поданных на обработку суспензии торфа в воде до 250 имп/л, концентрация органических веществ в центрифугате достигла 150 мг/100 мл (см. фиг. 2, кривая 1). В биотестах использовали неразбавленные и разбавленные растворы стимуляторов роста растений (биологически активных веществ). Результаты приведены в таблице 1.

Наибольшее стимулирующее действие на горох оказали стимуляторы роста растений, присутствующие в центрифугате суспензии, обработанной 80 имп/л, после разбавления ее водой до концентрации органических веществ 10 мг/100 мл - прирост массы корешков до 240% по отношению к контролю, прирост массы проростков до 219% по отношению к контролю.

При дальнейшем увеличении числа импульсов до 250 имп/л, то есть после перехода во второй диапазон биологической активности водной фазы, наблюдается угнетение роста гороха. При одинаковой концентрации органических веществ в водной фазе суспензии 10 мг/100 мл, обработанной 250 имп/л, прирост проростков составил 107% по отношению к контролю, т.е. почти в два раза меньше, чем в первом диапазоне.

Таким образом, заданная биологическая активность водной фазы суспензии для гороха, установленная предварительно, соответствует диапазону от 50 до 200 имп/л.

Подобным образом установлена заданная биологическая активность для кукурузы, соответствующая диапазону 250 500 имп/л.

Формула изобретения

Способ получения стимулятора роста растений из торфа, включающий обработку водной суспензии торфа электрическими разрядами, отличающийся тем, что суспензию получают путем смешивания торфа с водой при их массовом соотношении 1 14 17, при этом водную фазу суспензии обрабатывают электрическими импульсными разрядами до получения ее заданной биологической активности, которую выбирают предварительно по полученной зависимости оптической плотности водной фазы от водородного показателя.

РИСУНКИ

Рисунок 1, Рисунок 2, Рисунок 3, Рисунок 4, Рисунок 5, Рисунок 6