Способ получения биогумуса

Изобретение относится к области биотехнологии, а именно к производству биоудобрений и средств защиты растений. Способ получения биогумуса 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. В качестве субстрата применяют смесь торфа и подстилочного соломистого навоза крупного рогатого скота в соотношении 1:4 по массе и влажностью 75-80%, а культуру микофильного целлюлозолитического гриба Trichoderma viride вносят на разваренном зерне пшеницы в количестве 2% от веса субстрата за 2 недели до запуска червей в количестве 40 половозрелых особей (30-35 г) на 1 кг субстрата. Вермикомпостирование осуществляют в условиях стеллажной культуры в течение 3-4 недель при температуре +20…+25°С. Изобретение позволяет получить биогумус с высокими защитными свойствами и высокой ростостимулирующей активностью. 2 табл.

 

Изобретение относится к области сельского хозяйства, а именно к производству биоудобрений и средств защиты растений.

Одними из наиболее эффективных органических удобрений являются биоудобрения, полученные путем вермикомпостирования органических сельскохозяйственных отходов с использованием дождевых червей «Красный калифорнийский гибрид». Известны способы получения вермикомпоста путем культивирования на органических сельскохозяйственных отходах линий дождевых червей «Красный калифорнийский гибрид» /1/. Полученный продукт - вермикомпост (биогумус) представляет собой высокоэффективное органическое удобрение, обладающее выраженными ростостимулирующими свойствами. Однако известные способы предполагают довольно длительный период предварительного традиционного компостирования органической смеси (до 5-6 месяцев) в буртах для размягчения грубых растительных остатков и удаления избытка аммиака. Кроме того, получаемый продукт - биогумус отличается недостаточно высоким уровнем фунгистатической активности.

Для защиты растений от возбудителей болезней используют различные препараты на основе микрофлоры биоконтроля, такие как грибы рода Trichoderma /2/.

Известен способ приготовления биогумуса, обогащенного фосфоролитическими бактериями /3/. Способ включает вермикомпостирование органических отходов с использованием гибрида красного калифорнийского червя с дождевыми червями кубанской природной популяции, в количестве 10⁴ червей на м², причем в качестве органических отходов используют навоз сельскохозяйственных животных, предварительно нейтрализованный до рН 7-8. Вермикомпостирование осуществляют в течение 2-3 месяцев при температуре 16-32°С в естественных условиях, причем после отделения червей из биогумуса в него вносят микроорганизмы вида Bacillus megaterium var. phosphaticum при концентрации клеток 1010-1012 в 1 кг биогумуса.

Известен способ изготовления биогумуса, обогащенного азотфиксирующими бактериями /4/. Способ включает вермикомпостирование органических отходов с использованием гибрида красного калифорнийского червя с дождевыми червями кубанской природной популяции, в количестве 104 червей на м², причем в качестве органических отходов используют навоз сельскохозяйственных животных, предварительно нейтрализованный до рН 7-8. Вермикомпостирование осуществляют в течение 2-3 месяцев при температуре 16-32°С в естественных условиях, причем после отделения червей из биогумуса в него вносят микроорганизмы, способные к ассоциативной азотфиксации, при концентрации клеток 1012-1014 в 1 кг биогумуса.

Недостатком описанных способов является внесение активных культур микроорганизмов в готовый биогумус, микробное сообщество которого в основном представлено быстрорастущими формами, препятствующими активной колонизации субстрата внесенными бактериальными культурами и, как следствие, снижающими титр внесенных культур.

Наиболее близким к предлагаемому изобретению является способ получения биоудобрения путем введения в готовый биогумус активного штамма Bacillus subtilis и культуры микофильного гриба Trichoderma viride /5/. Способ заключается в том, что субстрат на основе органических отходов сельского хозяйства и промышленности вермикомпостируют при помощи новой промышленной линии дождевых червей "Оболенский гибрид", полученных путем скрещивания "Красного калифорнийского гибрида" с российской популяцией дождевых червей Eisenia fetida при 16-24°С в течение 4-6 месяцев. От полученного биогумуса отделяют червей. Целесообразно после отделения червей биогумус выдержать в естественных условиях для дозревания. В биогумус после отделения червей или после дозревания вводят микроорганизмы, обладающие фунгицидной активностью. В качестве микроорганизмов вводят штамм Вас. subtilis ИПМ-215 в концентрациях 1·109-1·1012 спор на 1 кг или культуру микофильного гриба Trichoderma viride Pers ex S.F. Cray N 16 в концентрациях 1·104-1·108 колониеобразующих единиц на 1 кг.

Недостатками способа являются внесение микробных культур в уже готовый биогумус, что снижает титр внесенных культур, а также высокая длительность периода вермикомпостирования, составляющая при 16-24°С от 4 до 6 месяцев и необходимость предварительного термофильного компостирования субстрата еще в течение 20 суток.

Заявляемый способ получения биогумуса направлен на устранение указанных недостатков и заключается в том, что субстрат на основе органических отходов сельского хозяйства вермикомпостируют при помощи промышленной линии дождевых червей и вводят культуру микофильного гриба Trichoderma viride, а в качестве субстрата применяют смесь торфа и подстилочного соломистого навоза крупного рогатого скота в соотношении 1:4 по массе и влажностью 75-80%, в качестве дождевых червей используют промышленную линию дождевых червей «"Красный калифорнийский гибрид", причем культуру микофильного целлюлозолитического гриба Trichoderma viride вносят на разваренном зерне пшеницы в количестве 2% от веса субстрата за 2 недели до запуска червей в количестве 40 половозрелых особей (30-35 г) на 1 кг субстрата, а вермикомпостирование осуществляют в условиях стеллажной культуры в течение 3-4 недель при температуре +20…+25°С.

Новым в заявляемом способе является то, что для получения биогумуса применяют субстрат на основе смеси торфа и подстилочного соломистого навоза крупного рогатого скота (сельскохозяйственных отходов), что по сравнению с прототипом позволяет не только утилизировать сельскохозяйственные отходы, но также из-за присутствия в субстрате торфа получить биогумус с высоким содержанием гуминовых веществ, обладающих свойствами стимуляторов роста растений.

Другим отличием является то, что непосредственно за 2 недели до запуска червей в субстрат вносят чистую культуру микофильного целлюлозолитического гриба Trichoderma viride, ферментация субстрата которым обеспечивает более глубокую переработку органического вещества субстрата, повышение на 10% выхода готового биогумуса и сокращение сроков вермикультивирования до 3-4-х недель по сравнению с прототипом, где Trichoderma viride вносят в готовый биогумус. Кроме того, интродукция в органический субстрат микофильного целлюлозолитического гриба Trichoderma viride за 2 недели до запуска червей способствует лучшей адаптации гриба в субстрате и увеличению его численности до 2·108 КОЕ (колониеобразующих единиц) в 1 г а.с.в (абсолютно сухого вещества) субстрата по сравнению с прототипом (в среднем 5,7·104 КОЕ/1 г), что в конечном итоге, приводит к получению биогумуса, улучшающего агрохимические показатели почвы и обладающего высокой ростостимулирующей и фунгистатической активностью. Уровень ростостимулирующей и фунгистатической активности полученного биогумуса по заявляемому способу превышает аналогичные показатели биогумуса, приготовленного по традиционной технологии на 12 и 99% соответственно (таблица 2).

Выбранное соотношение торфа и подстилочного соломистого навоза крупного рогатого скота в субстрате и параметры влажности субстрата подобраны с учетом физико-химических условий, оптимальных для культивирования червей.

Количество микофильного целлюлозолитического гриба Trichoderma viride, вносимого на разваренном зерне пшеницы - 2% от веса субстрата, подобрано экспериментальным путем: количество инокулюма меньше 2% не обеспечивает необходимую скорость колонизации субстрата грибом, больше 2% экономически нецелесообразно.

Дождевые черви запускаются в субстрат через 2 недели после внесения микофильного целлюлозолитического гриба Trichoderma viride, так как за две недели титр гриба достигает значений, максимально возможных для физико-химических условий используемого субстрата и дальнейшее культивирование гриба экономически неоправданно.

Используемое количество червей (30-35 г на 1 кг субстрата) обусловлено тем, что данная плотность червей обеспечивает максимальную скорость процесса вермикомпостирования. При этом за 3-4 недели вермикомпостирования достигается 70-80%-й выход готового биогумуса при среднестатистической норме 60%. Дальнейшее увеличение плотности червей не оказывает достоверного увеличения скорости переработки субстрата и потому экономически не целесообразно.

Пример 1. Получение биогумуса

Для получения биогумуса используют промышленную линию дождевых червей "Красный калифорнийский гибрид". В качестве субстрата для вермикомпостирования используют смесь торфа и подстилочного (соломистого) навоза КРС в соотношении 1:4 по массе влажностью 75-80%.

В полученный субстрат вносят дождевых червей (норма запуска 40 половозрелых особей (30-35 г) на 1 кг субстрата). За 2 недели до запуска червей в органический субстрат вносят целлюлозолитический микофильный гриб Trichoderma viride на разваренном зерне пшеницы в количестве 2% от веса торфонавозной смеси (ТНС).

Вермикомпостирование осуществляют при температуре +20…+25°С в течение 3 недель.

Готовый биогумус имеет следующий химический состав, мг/кг а.с.в. субстрата:

- аммонийного азота (N-NH₄) - 140-200;

- нитратного азота (N-NO₃) - 1170-1550;

- подвижного фосфора (Р₂O₅) - 6560-8030;

- обменного калия (К₂O) - 8670-13450;

- массовая доля влаги - 60-70%;

- рН - 6,5-7,5;

- патогенная микрофлора - отсутствует;

- яйца гельминтов - не выявлены.

Предварительная ферментация органического субстрата целлюлозолитическим микофильным грибом Trichoderma viride обеспечивает более глубокую переработку органического вещества субстрата, сокращение сроков вермикомпостирования и увеличение выхода биогумуса на 10% (таблица 1).

Таблица 1
Влияние интродукции целлюлозолитического микофильного гриба Trichoderma viride на сроки вермикомпостирования и выход готового биогумуса
Варианты опыта	Сроки вермикомпостирования (недели)	Выход биогумуса (копролита), %	Увеличение выхода копролита по сравнению с контролем, %
Вермикомпостирование без Trichoderma viride (контроль)	5	72	-
Биогумус после 2 недель предварительного культивирования Trichoderma viride	3	79	9,7

Кроме того, предварительная интродукция в органический субстрат микофильного целлюлозолитического гриба Trichoderma viride способствует лучшей адаптации гриба в субстрате, увеличению его численности до 2·108 КОЕ в 1 г а.с.в субстрата и повышению его фунгистатической и ростостимулирующей активности.

Пример 2. Изучение фунгистатических свойств биогумуса

Для изучения фунгистатических свойств биогумуса его вносят в почву в количестве 25% от объема почвы. Эксперименты проводят в пластиковых сосудах на 500 мл. Повторность опыта пятикратная. Изучение проводят на инфекционном фоне, для чего в почву предварительно за неделю вносят накопительную культуру фитопатогенного гриба Bipolaris sorokiniana на разваренном зерне пшеницы. В подготовленную почву высевают семена пшеницы. Уровень инфицирования растений пшеницы в опыте оценивают через месяц.

Применение биогумуса с целлюлозолитическим микофильным грибом Trichoderma viride обеспечивает 99,5%-ое снижение степени заражения пшеницы гельминтоспориозом по сравнению с почвой, удобренной ТНС, и 77,5%-ое - по сравнению с почвой, удобренной биогумусом без Trichoderma viride.

Пример 3. Изучение ростостимулирующих свойств биогумуса

Биогумус вносят в торфяной грунт в количестве 1:4 (по объему). В качестве контролей используют торфяной грунт с добавлением TНC и торфяной грунт с добавлением биогумуса без Trichoderma viride. В анализируемые грунты высевают семена пшеницы.

Биогумус с целлюлозолитическим микофильным грибом Trichoderma viride обеспечивает 23%-ю и 12%-ю прибавку зеленой массы пшеницы по сравнению с торфом, удобренным ТНС, и биогумусом без Trichoderma viride соответственно. Применение биогумуса с целлюлозолитическим микофильным грибом Trichoderma viride также способствует 28-106%-му увеличению числа растений с 4-мя листьями по сравнению с торфом, удобренным ТНС, и биогумусом без Trichoderma viride соответственно (таблица 2).

Таблица 2
Влияние биогумуса с целлюлозолитическим микофильным грибом Trichoderma viride на формирование зеленой массы пшеницы
Варианты опыта	Зеленая масса пшеницы, мг	Прибавка зеленой массы по отношению к контролю, %	Прибавка зеленой массы по отношению к биогумусу без Trichoderma viride, %	Количество растений с 4-мя листьями, %
Контроль (торфяной грунт + ТНС)	33,28±1,62	-	-	6,06
Грунт + биогумус без Trichoderma viride	36,54±2,50	9,8	-	9,75
Грунт + биогумус с целлюлозолитическим микофильным грибом Trichoderma viride	40,81±1,98	22,62	11,68	12,5

Таким образом, по сравнению с аналогами и прототипом, внесение в органический субстрат целлюлозолитического микофильного гриба Trichoderma viride способствует сокращению периода вермикомпостирования до 3-4 недель в условиях стеллажной культуры, 10%-му увеличению выхода готового биогумуса и улучшению его удобрительных свойств и биологической активности: соответственно 77%-му и 12%-му увеличению фунгистатической и ростостимулирующей активности по сравнению с биогумусом без Trichoderma viride.

Источники информации

1. Патент РФ №1724658 А1, кл. C05F 11/00, 1992.07.04.

2. Патент Франции №2545099, C12N 1/14, 1984.

3. Патент РФ №2286983, МПК C05F 11/08, публ. 2006.11.10 «Способ изготовления биогумуса, обогащенного фосфоролитическими бактериями».

4. Патент РФ №2286973, МПК C05F 11/08, публ. 2006.11.10 «Способ изготовления биогумуса, обогащенного азотфиксирующими бактериями».

5. Патент РФ №2125549, МПК C05F 11/08, публ. 1999.27.01 «Способ получения биоудобрения».

Способ получения биогумуса, заключающийся в том, что субстрат на основе органических отходов сельского хозяйства вермикомпостируют при помощи промышленной линии дождевых червей и вводят культуру микофильного гриба Trichoderma viride, отличающийся тем, что в качестве субстрата применяют смесь торфа и подстилочного соломистого навоза крупного рогатого скота в соотношении 1:4 по массе и влажностью 75-80%, в качестве дождевых червей используют промышленную линию дождевых червей «Красный калифорнийский гибрид», причем культуру микофильного целлюлозолитического гриба Trichoderma viride вносят на разваренном зерне пшеницы в количестве 2% от веса субстрата за 2 нед до запуска червей в количестве 40 половозрелых особей (30-35 г) на 1 кг субстрата, а вермикомпостирование осуществляют в условиях стеллажной культуры в течение 3-4 нед.