Способ получения стимуляторов роста из водной вытяжки коросодержащей массы
Изобретение относится к биотехнологии. Способ получения стимуляторов роста для сельскохозяйственных культур, включающих комплекс биологически активных гликозидов, фенольных, полифенольных соединений, моно- и полисахаридов, предусматривает использование водной вытяжки коросодержащей массы хвойных и лиственных пород древесины на стадии мокрой окорки в технологии переработки древесины с добавлением в нее, в случае необходимости, зольного остатка от сжигания коры в количестве до 10 кг/м3. При этом водную вытяжку используют путем разбавления ее с кратностью в диапазоне 1-1000 раз для обработки семенного материала сельскохозяйственных культур. Изобретение позволяет повысить выход сельскохозяйственных растений и обеспечивает расширение сырьевой базы по производству стимуляторов роста растений. 1 табл., 6 пр.
Изобретение относится к сельскому хозяйству, а именно к получению стимуляторов роста из водной вытяжки биомассы древесной коры, для использования полученной композиции в сельском, лесном, садово-парковом хозяйствах путем обработки посевного материала с устойчивым эффектом стимуляции роста.
Система окорки древесного материала входит в общую систему переработки древесины. (Информационно-технический справочник по наилучшим доступным технологиям ИСТ 1-2015 Производство целлюлозы, древесной массы, бумаги, картона // Госстандарт 15.12.2015). В процессе мокрой и полусухой окорки образуются стоки, из которых может быть выделена концентрированная биологически активная композиция, состоящая преимущественно из органических веществ, содержащихся в коре и слое камбия древесины.
Кора в своем составе имеет ценные органические вещества, такие как лигногуминовые, моно- и полисахариды, фенольные соединения, целлюлозу пентоназы, гексоназы, полиурониды, экстративные вещества (Дейнеко И.П. Исследование химического состава коры сосны // Химия растительного сырья. 2012. №1. С. 5; Никитин В.М. Химия древесины и целлюлозы / В.М. Никитин, А.В. Оболенская, В.П. Щеголев. - М.: Лесная Промышленность, 1978. - 368 с.). Суммарный элементный состав этих веществ в водной композиции после отжима коры представлен в виде углерода - 49-50 масс %; водорода 6-7 масс %; кислорода - 43-44 масс %, азота масс 0,4% и микроэлементов в минеральных примесях менее 1,6-2,0 масс %. Эти вещества являются строительным материалом в процессе накопления биомассы растений и могут обладать ростостимулирующими свойствами. В предлагаемом решении они являются исходным материалом для создания композиций с выраженным стимулирующим эффектом для роста и развития растений.
Известен способ получения органического удобрения из коры хвойных пород древесины (пат. №2053986), включающий хранение ее более 5 лет в отвалах, отличающийся тем, что кору подвергают аэрации, затем просеивают на ситах с отверстиями, линейный размер которых не более 3 мм, и отбирают мелкую фракцию в качестве готового органического удобрения. Способ не предусматривает систему сбора и отведения ливневых и сточных вод с площадки хранения коры, с которыми уходит часть биологически активных веществ, такое хранение сегодня требует разработки природоохранных мероприятий в соответствии с законодательством, что является существенным недостатком вышеуказанного способа.
Известен ряд других способов получения жидких стимуляторов роста и органических удобрений на основе торфа (патент №2007376 RU; патент №2490241 RU) или угля (№2271098 RU; №2477264 RU) с дополнительной обработкой растворами едкого калия, гидроксидом аммония, мочевиной.
Известен способ получения регулятора роста растений (RU №2325807 МПК A01N 61/00 (2006.01), А01Р 21/00 (2006.01), опуб. 10.06.2008), который основан на гидроксиловании гумифицированного лигнин-лигногумата смесью водных растворов сульфата железа и пероксида водорода с последующим высушиванием продукта. Недостатком данного способа является многостадийность процесса и использование дополнительных химических веществ, которые относятся к 3 классу опасности, что автоматически усложняет условия хранения, обращение с ними и организацию контроля за их оборотом на промышленной площадке.
Известен способ получения жидкого гуминового удобрения (RU №2520144 МПК C05F 3/22 (2006.01); C05F 11/02 (2006.01), опуб. 20.06.2014), включающий перемешивание гуминосодержащего материала с 1,0-2,0% водным раствором едкого калия, отстаивание полученной суспензии и отделение жидкой фракции, при этом процесс проводиться неоднократно. Гуминосодержащее вещество должно иметь следующий состав: Сорг - 30,0-40,0 масс. %, Noбщ, - 1,15-1,80 масс %; Р2О5 - 1,4-2,2 масс. %, К2О - 1,0-2,3 масс %, СаО - 1,1-1,6 масс %, MgO - 0,2-0,8 масс %, а также бор, медь, кобальт, марганец, селен, кремний. В данном случае в качестве основного материала используется отход производства жидкофазного биосредства для растениеводства и земледелия, состоящий из торфонавозной смеси с добавлением древесной золы, которые подвергаются последующей экстракцией раствором едкого калия при перемешивании и температуре 60°С. Недостатком данного способа является его энергоемкость, необходимость дополнительного помещения (цеха) для реализации процесса с размещением аппаратов с мешалками и поддерживание оптимальной температуры процесса в диапазоне 55- 60°С.
Наиболее близким к заявленному изобретению является способ получения средства для стимулирования роста овощных и зерновых культур с фунгицидными и антистрессовыми свойствами (RU №2355170 МПК A01N 65/00 (2009.01), А01Р 3/00 (2006.01) опуб. 20.05.2009), включающий экстрагирование полезных компонентов (гликозиды фенольных и полуфенольных соединений, моно- и полисахариды, мальтол), полученные из древесной зелени пихты сибирской Abies sibirica предварительно обработанной метил-трет-бутиловым эфиром. Недостатком способа аналога является необходимость дополнительного оборудования для сбора исходного сырья - древесной зелени, использование смеси специфических химических реагентов таких как, метанол, этанол, ацетон, изопропанол и необходимость проведения экстракции при кипячении. Опасные вещества усложняют процессы хранения, эксплуатации и требуют предусматривать дополнительное оборудование в виде очистных аппаратов на площадке при организации вентиляционной системы.
Задачей, на решение которой направлено заявляемое изобретение, является получение нового, эффективного стимулятора роста растений экологически безопасным способом, а также расширение сырьевой базы по производству стимуляторов роста растений.
Новым положительным техническим результатом заявленного решения является создание водной композиции на основе вытяжки из коросодержащей смеси и зольных продуктов на основе сжигания коры, которые при совместном действии приобретают свойство стимуляторов роста зерновых и овощных культур с выраженными фунгицидными свойствами.
В существующем технологическом процессе до реализации предлагаемого способа получения нового реагента вода после короотжимного пресса с перешедшими в нее под действием гидролиза органических соединений и механического отжима отводится на очистные сооружения предприятия, где подвергается биологической очистке в общем потоке. Вещества, обладающие стимулирующим эффектом для растений, в этом случае увеличивают нагрузку на очистные сооружения. Эту концентрированную вытяжку коросодержащей массы предлагается использовать для целевой подготовки стимуляторов роста в сочетании с золой от сжигания коры, причем биологически очищенная вода может применяться для разбавления композиции.
Средство для стимулирования роста зерновых и овощных культур с фунгицидными свойствами отличается от прототипа тем, что предлагаемый вариант получают из водной композиции после отжима коры, в состав которой входят такие элементы как углерод 49-50 масс %, кислород 43-44 масс %, водород - 6-7 масс %, азот - 0,4 масс % и микроэлементы в виде зольных компонентов после сжигания этой коры.
Поставленная задача осуществляется путем отведения с последующей подготовкой водной композиции, полученной из коры древесины хвойных и лиственных пород на стадии мокрой окорки балансов в технологии переработке древесины, путем введения в композицию зольных продуктов 0-10 кг/м3 с последующим кратным разбавлением полученной композиции в диапазоне от 1 до 1000.
Новым технологическим решением является изменение технологии обработки коросодержащего потока с введением дополнительных зольных компонентов с получением далее концентрированного стимулятора роста с выраженными фунгицидными свойствами. В состав полученной композиции входят органические вещества, такие как моно- и полисахариды, фенольные и полифенольные соединения, дубильные вещества, производные лигнина и минеральные компоненты из зольной составляющей, содержащей макроэлементы в виде соединений кремния, алюминия, кальция, калия, железа, магния, фосфора и ряда микроэлементов, таких как медь, титан, бор, селен. Сочетание органической составляющей композиции с минеральной добавкой, которая покрывает дефицит недостающих минеральных компонентов для синтеза биомассы растений, позволяет при соответствующем разбавлении использовать эту композицию в сельском хозяйстве в качестве стимулятора роста корневой системы с более быстрым укоренением сельскохозяйственных, декоративных и культур лесного фонда.
Наличие фенилпропановых соединений в органической составляющей композиции, которые обладают фунгицидными свойствами, а также кислотность исходного раствора (рН 3.5-4.5) способствует хранению данного продукта. Для целевого использования в качестве стимулятора роста полученную композицию необходимо разбавлять водой в соответствии с заданной кратностью разбавления. В качестве разбавляющей воды могу быть использованы различные потоки, такие как природные воды из поверхностных источников, ливневые воды или биологически очищенные воды до соответствующих экологических и санитарных требований. Дополнительное присутствие биологически активных веществ в разбавляющей воде в виде азота и фосфора не снижает эффективности по стимуляции роста зерновых и овощных культур. Предлагаемый способ основан на принципах «зеленых» технологий и является экологически безопасным процессом. Преимуществом данного способа является возможность его реализации в технологии локальной водоочистки коросодержащего потока сточных вод при мокрой окорке древесины с получением дополнительного продукта для лесоводства, садово-паркового и сельского хозяйства. Данный способ позволяет расширить ассортимент целевых продуктов в виде стимулятора роста и решить проблемы по повышению всхожести зерновых и овощных культур при обеспечении устойчивого развития сельскохозяйственного сектора производства. За основу определения ростостимулирующей активности полученных композиций были взяты методики ГОСТа 12038-84 с оценкой развитие корневой системы и ростка семян пшеницы мягкой яровой «Рада» и кресс-салата «Ажур».
Изобретение иллюстрируется следующими примерами.
Пример 1. Сточная вода после короотжимного пресса древесно-подготовительного цеха по переработке преимущественно хвойных пород древесины используется в качестве стимулятора роста при кратности разбавления в диапазоне 1-100. В качестве минеральной составляющей используется внутренний резерв композиции после отжима коры, зольность которого составляет 0,001-0,06 масс % по сухому остатку из водной вытяжки. Испытания ростостимулирующей активности препарата проведены на мягкой яровой пшенице «Рада», ростостимулирующая активность составляет 31-52%.
Пример 2 отличается от примера 1 тем, что концентрированная композиция после короотжимного пресса древесно-подготовительного цеха по переработке преимущественно хвойных пород древесины используется в качестве стимулятора роста при кратности разбавления в диапазоне 100-1000. Ростостимулирующая активность по корневой системе составляет 17-20%.
Пример 3 отличается от примера 1 тем, что в полученную композицию дополнительно вводится минеральная составляющая в виде золы от сжигания коры в количестве 1-10 кг/м3 с последующим кратным разбавлением в диапазоне 1-100. Зольность полученной композиции для стимуляции роста составляет 0,002 - 0,233 масс % по сухому остатку. Ростостимулирующая активность по корневой системе составляет более 100%, увеличение по разветвленности корневой системы и по биомассе в 2-3 раза.
Пример 4 отличается от примера 2 тем, что в качестве концентрата для получения стимулятора роста использовалась водная дисперсия после отжима коры из преимущественно лиственных пород древесины при последующем разбавлении при кратности в диапазоне 1-100. В качестве минеральной составляющей также использовался внутренний резерв минеральных веществ, перешедших при мокрой обработке. Ростостимулирующая активность составляет 20-37%.
Пример 5 отличается от примера 1 тем, что в качестве объекта для испытания использовался кресс-салат «Ажур». Ростостимулирующая активность составляет 17-32%.
Пример 6. Отличается от примера 4 тем, что в качестве объекта для испытания использовался кресс-салат «Ажур». Ростостимулирующая активность составляет 33-45%.
Часть результатов экспериментов сведены в таблицу. Они свидетельствуют о том, что при различной кратности разбавления органической вытяжки и регулировании минеральной составляющей могут быть получены различные стимуляторы роста с ожидаемым эффектом. Во всех представленных примерах отмечен положительный фунгицидный эффект.
Данное описание и примеры рассматриваются как материал, иллюстрирующий изобретение, сущность которого и объем патентных притязаний определены в нижеследующей формуле изобретения совокупностью существенных признаков и их эквивалентами.
Способ получения стимуляторов роста для сельскохозяйственных культур, включающих комплекс биологически активных гликозидов, фенольных, полифенольных соединений, моно- и полисахаридов, предусматривающий использование водной вытяжки коросодержащей массы хвойных и лиственных пород древесины на стадии мокрой окорки в технологии переработки древесины с добавлением в нее, в случае необходимости, зольного остатка от сжигания коры в количестве до 10 кг/м3 и подготовку для целевого использования путем разбавления с кратностью в диапазоне 1-1000 раз для обработки семенного материала сельскохозяйственных культур.
