Способ получения жидкого гуминового препарата для растениеводства и земледелия

Изобретение относится к ресурсосберегающей технологии переработки вторичного сырья, являющегося отходом производства жидких удобрений на основе торфа, и может быть использовано в сельском хозяйстве для улучшения роста и развития растений, подкормки различных сельскохозяйственных культур, повышения плодородия почвы. Способ получения жидкого гуминового препарата включает щелочную экстракцию исходного гуминсодержащего материала, которую осуществляют предварительно подогретым до 60°С 1,5%-ным водным раствором едкого калия при соотношении компонентов 1:15 по сухому веществу под воздействием ультразвука с частотой 37 кГц в течение 60 мин. Последующее отделение жидкой фракции осуществляют путем центрифугирования экстрагированной массы со скоростью 3000 об/мин в течение 15 мин. Затем в смесь вводят малыми порциями по 5 мл на 1 л жидкой фракции ортофосфорную кислоту, настаивают в течение 24 ч при температуре 30°С и стабилизируют смесь перемешиванием со скоростью 30 об/мин в течение 3 мин. Техническим результатом является повышение интенсивности извлечения гуминовых веществ из гуминсодержащего материала. 2 з.п. ф-лы, 3 ил., 3 табл.

 

Изобретение относится к ресурсосберегающей технологии переработки вторичного сырья, являющегося отходом производства жидких удобрений на основе торфа, и может быть использовано в сельском хозяйстве для улучшения роста и развития растений, подкормки различных сельскохозяйственных культур, повышения плодородия почвы.

Значение экстракционных методов в технологии производства экологически чистых жидких гуминовых удобрений, используемых в растениеводстве и земледелии, в последние годы неизменно возрастает, что обусловлено необходимостью внедрения ресурсосберегающих технологий переработки вторичного сырья и обеспечения максимального извлечения его ценных веществ. От эффективности протекания этого процесса во многом зависит качество готового продукта.

Известно множество технических решений, раскрывающих способы получения жидких гуминовых удобрений путем обработки гумифицированного материала (водно-торфяной суспензии, торфа, сапропеля, компостов, гумусовых горизонтов разных типов почв и др.) щелочным реагентом, отстаивание суспензии и отделение жидкой фракции (А.с. СССР №442180, МПК C05F 11/02, 1972; пат. РФ №2071459, МПК C05F 11/02, 1993; пат. РФ №2015949, МПК C05F 3/00, C05F 11/02, 1991; пат. РФ №2178777, МПК C05F 11/02, 2000; пат. РФ №2181710, МПК C05F 11/02, C05F 3/00, 2000).

Полученное жидкое гуминовое удобрение обогащают элементами минерального питания растений, что приводит к удорожанию и усложнению процесса производства жидких гуминовых удобрений для сельского хозяйства, в то время как в ряде технологий производства жидкофазных биосредств для растениеводства и земледелия отходы их производства могут быть использованы в качестве исходного гуминосодержащего материала, не требующего дополнительного обогащения макро- и микроэлементами. Так, осадок, являющийся отходом производства жидкофазного биосредства для растениеводства и земледелия (патент РФ №2365568), предусматривающего проведение процесса ферментации в течение 5 суток торфонавозной смеси при соотношении компонентов 50×50 с добавлением древесной золы в количестве 3 мас. % с последующей экстракцией 1%-ным раствором калия фосфорнокислого твердофазного продукта ферментации и фильтрованием экстрагированной массы, отличается высоким уровнем биогенности, питательности и физиологичности, представляет собой влажную (W70-80%) однородную массу темно-коричневого цвета без неприятного запаха. В качестве основного исходного сырья для получения жидкофазного биосредства используют низинный или переходный торф и навоз крупного рогатого скота, а сама технология направлена на выделение и сохранение биогенной составляющей, что выражается в выборе основного биологического процесса преобразования - ферментации и щадящих температурных условий его проведения - 37-55°С. Однако, данный способ не позволяет максимально полно использовать внутренний питательный потенциал торфа что касается выделения гуминовых веществ. Следовательно, органическое вещество осадка при производстве жидкофазных биосредств также не активировано и его следует рассматривать в качестве гуминосодержащего материала для дальнейшего преобразования в жидкое гуминовое удобрение.

В осадке содержатся углерод органического вещества С_орг - 30,0…40,0, мас. %, все основные элементы питания растений: азот N_общ. - 1,15…1,80, мас. %; фосфор Р₂О₅ - 1,4…2,2, мас. %; калий K₂O - 1,0…2,3, мас. %; кальций СаО - 1,1…1,6, мас. %; магний MgO - 0,2…0,8, мас. %, микроэлементы, по меньшей мере Mn, В, Si, Mo, Cu и др., физиологически активные вещества (ферменты, витамины), общие формы углерода и азота находятся в оптимальном отношении: C:N~22 (протокол результатов анализа Федерального государственного бюджетного учреждения науки Ордена Ленина и Ордена Октябрьской Революции Института геохимии и аналитической химии им. Вернадского Российской академии наук), т.е. присутствуют все основные составляющие, способные оказывать положительное влияние на многие почвенные процессы и процессы роста и развития растений.

Известен способ получения жидкого гуминового удобрения (патент РФ №2520144, МПК C05F 3/00, C05F 11/02, 2014), исходным гуминосодержащим материалом которого является отход производства жидкофазного биосредства для растениеводства и земледелия по патенту РФ №2365568 - осадок.

Известен также способ получения жидкого гуминового удобрения (патент РФ №2691693, МПК C05F 3/00, C05F 11/02, C05G 3/00, 2018, прототип), исходным гуминосодержащим материалом которого также является отход производства жидкофазного биосредства для растениеводства и земледелия по патенту РФ №2365568 - осадок.

Оба способа получения жидкого гуминового удобрения заключаются в проведении щелочной экстракции гуминосодержащего материала - осадка, водным раствором едкого калия путем неоднократного перемешивания экстрагента и исходного гуминосодержащего материала с последующим неоднократным отделением и объединением надосадочной жидкости, являющейся гуминовым удобрением. В ходе их разработки исследованы пути повышения эффективности гуминового удобрения, заключающиеся в выборе экстрагента, количественном соотношении экстрагента и исходного гуминосодержащего материала, режима экстракции гуминовых веществ из исходного гуминосодержащего материала, снижении значения водородного показателя.

Недостатком известных способов получения жидкого гуминового удобрения является длительный процесс экстрагирования, что усложняет и удорожает технологический процесс производства гуминовых удобрений; меньшее время при этом недостаточно для получения качественного препарата. Кроме того, полученные жидкие гуминовые удобрения обладают невысокой эффективностью из-за недостаточно интенсивного извлечения гуминовых веществ из гуминосодержащего материала и, следовательно, неполного использования его внутреннего питательного потенциала как источника гуминовых веществ.

Известно, что ультразвуковое диспергирование гуминосодержащих материалов способствует ускорению процесса экстракции и увеличению выхода гуминовых веществ [Прутенская Е.А., Сульман Э.М., Сульман М.Г., Селиванова Е.В. Использование ультразвука в химии и биотехнологии: учебное пособие. - Тверь: ТГТУ, 2011. - 92 с.].

Известны способы получения гуминовых препаратов путем ультразвукового диспергирования гуминосодержащих материалов: пат. РФ №2491266, C05F 11/02, 2013; пат. РФ №2571022, C05F 11/02, 2014; пат. РФ №2566993, C05F 11/02, 2014; пат. РФ №2720308, А61К 35/10, C05F 11/02, 2019, направленные на ускорение процесса экстракции и получение гуминовых веществ с повышенной биологической активностью.

Щелочной экстракцией гуминосодержащего материала, являющегося отходом производства жидких удобрений, с использованием ультразвукового воздействия возможно интенсивное извлечение из гуминосодержащего материала гуминовых веществ с повышенной биологической активностью, являющееся основополагающим фактором для получения нового эффективного жидкого гуминового препарата для растениеводства и земледелия с более выраженными свойствами гуминовых веществ, обладающего высокой биодоступностью для растений и почвенных микроорганизмов.

Поставленная в изобретении задача решена тем, что способ получения жидкого гуминового препарата включает щелочную экстракцию гуминосодержащего материала, являющегося отходом производства жидкофазного биосредства для растениеводства и земледелия, полученного путем проведения процесса ферментации в течение 5 суток торфонавозной смеси при соотношении компонентов 50:50 с добавлением древесной золы в количестве 3 мас. % с последующей экстракцией 1%-ным раствором калия фосфорнокислого твердофазного продукта ферментации и фильтрованием экстрагированной массы, в результате которого получают осадок, действующим началом которого является углерод органического вещества С_орг - 30,0-40,0, мас. %, и, кроме того, включающий макроэлементы: азот N_общ. - 1,15-1,80, мас. %; фосфор Р₂О₅ - 1,4-2,2, мас. %; калий K₂O - 1,0-2,3, мас. %; кальций СаО - 1,1-1,6, мас. %; магний MgO - 0,2-0,8, мас. % и микроэлементы, по меньшей мере, бор, медь, кобальт, марганец, селен, кремний, 1,5%-ным водным раствором едкого калия при температуре 60°С с последующим отделением жидкой фракции и введением в нее с одновременным перемешиванием со скоростью 60 об/мин. ортофосфорной кислоты до достижения жидкой фракцией значения водородного показателя рН 7-8 и стабилизацию свойств конечного продукта. Щелочную экстракцию исходного гуминосодержащего материала предварительно подогретым до 60°С 1,5%-ным водным раствором едкого калия производят при соотношении компонентов 1:15 по сухому веществу под воздействием ультразвука с частотой 37 кГц в течение 60 минут, а отделение жидкой фракции - путем центрифугирования экстрагированной массы со скоростью 3000 об/мин. в течение 15 минут; перед операцией стабилизации свойств конечного продукта осуществляют обогащение полученного жидкого гуминового препарата агрономически полезными микроорганизмами путем настаивания его в течение 24 часов при температуре 30°С, после чего производят стабилизацию свойств конечного продукта путем перемешивания его со скоростью 30 об/мин. в течение 3 минут.

Щелочную экстракцию осуществляют в ультразвуковой ванне Elmasonic, а ортофосфорную кислоту вводят в жидкую фракцию экстрагированной массы из расчета 5 мл на 1 л жидкой фракции экстрагированной массы.

В основу разработки нового способа получения жидкого гуминового препарата положена щелочная экстракция гуминосодержащего материала с использованием ультразвукового воздействия на гуминосодержащий материал с целью повышения эффективности и интенсификации процесса экстракции и извлечения ценных гуминовых веществ из гуминосодержащего материала, относящегося к отходу производства жидкого гуминового биосредства. Сделан выбор соотношения компонентов гуминосодержащий материал : экстрагент, обоснован оптимальный режим ультразвукового воздействия на гуминосодержащий материал, режим отделения жидкой экстрагированной фракции, режим обогащения полученного жидкого гуминового препарата агрономически полезными микроорганизмами и режим стабилизации свойств конечного продукта.

В заявленном способе получения жидкого гуминового препарата предпочтение отдано 1,5%-ному водному раствору едкого калия в качестве экстрагента. Обработка осадка, являющегося исходным гуминосодержащим материалом, водным раствором едкого калия позволяет активизировать гуминовый комплекс торфа, обладающий свойствами физиологической активности. Степень активизации выражается в повышенном содержании подвижных гуминовых веществ, которые в виде гуматов калия являются стимуляторами роста растений. Одновременно с этим едкий калий является источником калия как одного из компонентов минерального питания растений. Кроме этого, едкий калий относительно дешев по сравнению с другими щелочными реагентами, используемыми для выделения гуматов. Установлено (Авторское свидетельство СССР №1323555, Кл. C05F 11/02, 1987), что при обработке торфа 1,0-2,5%-ным раствором едкого калия выделяются наиболее чистые гуминовые кислоты, содержащие наибольшее количество активных функциональных групп, являющихся стимуляторами роста растений.

Экспериментально установлено, что эффективным температурным интервалом взаимодействия осадка и едкого калия является 55-65°С, при этом оптимальной температурой является 60°С. При температуре ниже 55°С экстракция гуминовых веществ происходит значительно медленнее, что снижает качество жидкого гуминового препарата и увеличивает время на его производство, а при температуре выше 65°С в щелочной среде происходит гидролиз гуминовых веществ, а также инактивация некоторых биологически активных веществ и лизирование клеток представителей микрофлоры.

Известно, что продолжительность ультразвукового воздействия в технологии производства гуминовых удобрений варьируется от 5 минут до 120 минут [RU 2246469].

В ходе разработки нового способа получения жидкого гуминового препарата исследован процесс щелочной экстракции гуминосодержащего материала 1,5%-ным водным раствором едкого калия при температуре 60°С с ультразвуковым воздействием длительностью от 5 до 100 минут. В исследованиях процесса формирования конечного продукта рассмотрены два выбранных соотношения гуминосодержащего материала и экстрагента: 1:15 и 1:25 соответственно. Использование большего количества экстрагента существенно отражается на содержании гуминовых кислот в готовом продукте в сторону его снижения.

Оценка качества полученных образцов нового жидкого гуминового препарата заключается в определении содержания в них гуминовых кислот и общей численности микроорганизмов.

Увеличению содержания гуминовых кислот при каждом соотношении гуминосодержащего материала и экстрагента способствует увеличение времени ультразвукового воздействия, а увеличение объема используемого экстрагента приводит к существенному снижению данного показателя (фиг. 1). При соотношении гуминосодержащий материал : экстрагент 1:25 после 40 минут ультразвукового воздействия происходит менее интенсивное извлечение гуминовых кислот (фиг. 1), а при соотношении гуминосодержащего материала и экстрагента 1:15 наблюдается линейная зависимость между продолжительностью ультразвукового воздействия и содержанием гуминовых кислот даже при увеличении времени ультразвукового воздействия до 100 минут (фиг. 2).

Выбор оптимального режима ультразвукового воздействия на гуминосодержащий материал обусловлен заданными свойствами конечного продукта - жидкого гуминового препарата, предназначенного для использования в растениеводстве и земледелии: высоким содержанием гуминовых кислот, наличием микроорганизмов, характеризуемым общим микробным числом, КОЕ/мл, не менее 1*10⁶, кислотностью рН 7-8.

Известно, что ультразвуковая кавитационная диспергация- это тонкое размельчение твердых веществ в жидкой среде под действием ультразвуковых колебаний, сопровождающаяся переходом их в дисперсное состояние с образованием суспензии. Диспергирующее действие ультразвука связано с кавитацией - образованием и захлопыванием полостей в жидкости. Захлопывание полостей сопровождается появлением кавитационных ударных волн, которые и разрушают материал. Экспериментально установлено, что дисперсность находится в прямой зависимости от частоты ультразвуковых колебаний. Ультразвуковое диспергирование позволяет получать высокодисперсные однородные и химически чистые смеси.

Поскольку в основе выбора интенсивности ультразвукового воздействия на гуминосодержащий материал в процессе его щелочной экстракции лежит оценка биологической активности получаемого экстракта как гуминового препарата с высоким содержанием гуминовых кислот, в процессе выделения гуминовых веществ из гуминосодержащего материала важна степень его деструкции. При жестком ультразвуковом воздействии на органику теряется большая часть биологически активных веществ. Одновременно, сохранение в новом гуминовом препарате агрономически полезных микроорганизмов способствует повышению биологической активности нового жидкого гуминового препарата.

Исходя из вышеизложенного, теоретически определена и экспериментально подтверждена оптимальная частота ультразвукового воздействия на гуминосодержащий материал, равная 37 кГц, с возможностью реализации данного режима в ультразвуковой ванне, в частности, в ультразвуковой ванне Elmasonic.

Продолжительность ультразвукового воздействия 60 минут также определена теоретически и подтверждена экспериментально, в основе выбора которой лежит качество нового жидкого гуминового препарата, характеризующееся содержанием гуминовых кислот и общим микробным числом.

Влияние продолжительности ультразвукового воздействия на содержание гуминовых кислот в образце полученного препарата с соотношением гуминосодержащего вещества и экстрагента 1:15 и общее микробное число, полученное методом предельных разведений на питательной среде мясо-пептонный агар, показано на фиг. 2. Установлено, что численность микроорганизмов, характеризуемая общим микробным числом, плавно убывает с увеличением продолжительности ультразвукового воздействия - с 3,6*10³ КОЕ/мл после 20 минут экстракции до 0,12*10³ КОЕ/мл после 100 минут.

Время ультразвукового воздействия на гуминосодержащий материал в процессе его щелочной экстракции меньше 60 минут способствует меньшему выходу гуминовых веществ как действующему началу нового жидкого гуминового препарата; длительность ультразвукового воздействия более 60 минут приводит к снижению численности микроорганизмов в новом жидком гуминовом препарате. Продолжительность ультразвукового воздействия на гуминосодержащий материал 60 минут обеспечивает получение нового жидкого гуминового препарата, когда баланс между содержанием в нем гуминовых кислот и количеством микроорганизмов достигает оптимального соотношения (фиг. 2).

Таким образом, комплексная оценка образцов нового жидкого гуминового препарата позволили определить оптимальное соотношение гуминосодержащий материал : экстрагент 1:15, частоту ультразвука 37 кГц и длительность щелочной экстракции гуминосодержащего материала под воздействием ультразвука в течение 60 минут.

В процессе щелочной экстракции гуминосодержащего материала с использованием ультразвукового воздействия с частотой 37 кГц в течение 60 минут происходит интенсификация массообменных процессов и щадящая кавитационная диспергация, что приводит к увеличению выхода гуминовых кислот и уменьшению размеров частиц в готовом гуминовом препарате. Данное обстоятельство подтверждается снижением эффективного диаметра частиц, а также верхних и нижних границ размеров частиц двух полученных диапазонов (табл. 1). Наличие наночастиц до 100 нм в конечном продукте подтверждает эффективность созданного жидкого гуминового препарата. Данные таблицы 1 демонстрируют явное превосходство нового жидкого гуминового препарата перед жидким гуминовым биосредством-прототипом.

Режим отделения жидкой экстрагированной фракции, режим обогащения жидкого гуминового препарата агрономически полезными микроорганизмами и режим стабилизации свойств конечного продукта установлены экспериментальным путем.

Режим отделения жидкой экстрагированной фракции заключается в центрифугировании полученной суспензии со скоростью 3000 об/мин. в течение 15 минут. Соответствие скорости центрифугирования суспензии 3000 об/мин. времени центрифугирования в течение 15 минут получено экспериментальным путем в результате многочисленных экспериментов и соответствует максимально качественной жидкой фракции, образующейся в результате разделения экстрагированной массы.

Известно [В.В. Тихонов, А.В. Якушев, Ю.А. Завгородняя, Б.А. Вызов, В.В. Демин Действие гуминовых кислот на рост бактерий // Почвоведение, 2010, №3, С. 333-341], что гуминовые вещества оказывают стимулирующее влияние на рост бактерий и сами могут служить источником питания для микроорганизмов. Температура 30°С является оптимальной температурой развития мезофильных микроорганизмов, в группу которых входит большинство агрономически полезных микроорганизмов.

Режим обогащения смеси жидкой фракции экстрагированной массы и ортофосфорной кислоты агрономически полезными микроорганизмами заключается в настаивании ее в течение 24 часов при температуре 30°С. Экспериментально установлено, что в течение 24 часов настаивания при 30°С в новом жидком гуминовом препарате наблюдается максимальный рост численности микроорганизмов. Данная температура настаивания способствует интенсификации размножения агрономически полезных микроорганизмов в процессе получения нового жидкофазного препарата. В результате количество микроорганизмов по завершении данной операции увеличивается на 10³ КОЕ/мл; а общее микробное число нового жидкого гуминового препарата достигает, КОЕ/мл, не менее 1*10⁶. Операция обогащения смеси жидкой фракции экстрагированной массы и ортофосфорной кислоты агрономически полезными микроорганизмами способствует повышению биологической активности нового жидкого гуминового препарата.

Режим стабилизации свойств конечного продукта и получения однородного его состава заключается в перемешивании жидкого гуминового препарата со скоростью 30 об/мин. в течение 3 минут и направлен на стабилизацию его свойств.

Заявленный способ позволяет получить новый эффективный жидкий гуминовый препарат для растениеводства и земледелия за счет увеличения выхода гуминовых кислот. Благодаря уменьшению размера частиц и наличию большого числа агрономически полезных микроорганизмов полученный препарат обладает повышенной биологической активностью и биодоступностью для сельскохозяйственных растений, что позволяет целенаправленно и успешно использовать его в растениеводстве и земледелии как стимулятор роста и развития растений, а также для активизации почвенно-микробиологических процессов, расширяя ассортимент жидких гуминовых удобрений для растениеводства и земледелия. Характеристика нового жидкого гуминового препарата представлена в таблице 2.

Изобретение иллюстрируется чертежами.

На фиг. 1 показана зависимость количества гуминовых кислот в образцах полученного препарата с различным соотношением гуминосодержащего вещества и экстрагента от продолжительности ультразвукового воздействия (УЗ-воздействия); на фиг. 2 - влияние продолжительности ультразвукового воздействия (УЗ-воздействия) на содержание гуминовых кислот в образце полученного препарата с соотношением гуминосодержащего вещества и экстрагента 1:15 и общее микробное число; на фиг. 3 показано влияние нового жидкого гуминового препарата на суммарную численность агрономически полезных микроорганизмов в почве, где 1 - вариант без обработки (контроль), 2 - применение биосредства-прототипа, пат. РФ №2691693: обработка клубней 1,0% + опрыскивание растений; 3 - применение нового препарата: обработка клубней 0,5% + опрыскивание растений; 4 - применение нового препарата: обработка клубней 1,0% + опрыскивание растений; 5 - применение нового препарата: обработка клубней 2,0% + опрыскивание растений. В таблице 1 приведен размер частиц и содержание гуминовых кислот в новом жидком гуминовом препарате; в таблице 2 - характеристика нового жидкого гуминового препарата; в таблице 3 - влияние нового жидкого гуминового препарата на урожайность картофеля сорта Скарб.

Заявленный способ включает следующие операции:

- перемешивание исходного гуминосодержащего материала, являющегося отходом производства жидкофазного биосредства для растениеводства и земледелия, с предварительно подогретым до 60°С 1,5%-ным водным раствором едкого калия КОН при соотношении компонентов 1:15 по сухому веществу; эту операцию осуществляют в ультразвуковой ванне Elmasonic;

- щелочную экстракцию под воздействием ультразвука с частотой 37 кГц в течение 60 минут при 60°С; эту операцию осуществляют в ультразвуковой ванне Elmasonic;

- отделение жидкой фракции экстрагированной массы путем центрифугирования со скоростью 3000 об/мин. в течение 15 минут;

введение в жидкую фракцию экстрагированной массы ортофосфорной кислоты с одновременным ее перемешиванием со скоростью 60 об/мин. до достижения ей рН 7-8;

- настаивание смеси жидкой фракции экстрагированной массы и ортофосфорной кислоты в течение 24 часов при температуре 30°С; данная операция направлена на обогащение смеси жидкой фракции экстрагированной массы и ортофосфорной кислоты агрономически полезными микроорганизмами; получение конечного продукта - жидкого гуминового препарата;

- перемешивание жидкого гуминового препарата со скоростью 30 об/мин. в течение 3 минут. Данная операция направлена на получение однородного состава конечного продукта - жидкого гуминового препарата и стабилизацию его свойств.

Пример конкретного выполнения заявленного способа.

Для реализации заявленного способа получения жидкого гуминового препарата для растениеводства и земледелия с установленными технологическими параметрами его производства соответствует ультразвуковая ванна фирмы Elmasonic.

В ультразвуковую ванну Elmasonic S 900Н объемом 90 л загружают 11 кг осадка, являющегося гуминосодержащим материалом - отходом производства жидкофазного биосредства для растениеводства и земледелия. Действующим началом осадка является углерод органического вещества С_орг - 35, мас. %. Кроме того, осадок включает макроэлементы: азот N_общ.- 1,7, мас. %; фосфор Р₂О₅ - 2,0, мас. %; калий K₂O - 2,0, мас. %; кальций СаО - 1,5, мас. %; магний MgO - 0,6, мас. % и микроэлементы, по меньшей мере, бор, медь, кобальт, марганец, селен, кремний; влажность осадка 65%.

В гуминосодержащий материал - осадок, вводят 58 л подогретого до 60°С 1,5%-ного водного раствора едкого калия из расчета 1:15 по сухому веществу, перемешивают. Включают ультразвуковую ванну Elmasonic S900H на 60 минут при рабочей частоте 37 кГц с одновременной установкой температуры 60°С. Однородное звуковое поле позволяет обеспечить оптимальное распределение мощности ультразвукового излучения по всему объему ванны. Вещество осадка, являющегося гуминосодержащим материалом, всей своей поверхностью твердых частиц взаимодействует с водным раствором едкого калия, исключая их слеживание и образование застойных зон. Под воздействием ультразвука происходит интенсификация массообменных процессов и ускоряется процесс перехода в экстрагент - КОН, гуминовых веществ, которые в виде гуматов калия и гуминовых кислот, содержащих наибольшее количество активных функциональных групп, являются стимуляторами роста растений. Кроме этого, при температуре 60°С и сильнощелочной реакции экстрагируемой массы происходит образование спор микроорганизмов и лизирование мезофильной микрофлоры, при котором имеет место выделение ими дополнительных питательных веществ, полезных для улучшения роста и развития растений и почвенных процессов.

После завершения щелочной экстракции гуминосодержащего материала под воздействием ультразвука жидкую фракцию отделяют путем центрифугирования экстрагированной массы со скоростью 3000 об/мин. в течение 15 минут в центрифуге. После разделения жидкой и твердой фракций экстрагированной массы в жидкую фракцию небольшими порциями из расчета 5 мл на 1 л жидкой фракции вводят и одновременно перемешивают со скоростью 60 об/мин. ортофосфорную кислоту до достижения водородным показателем значения рН 7-8. Значение водородного показателя рН 7-8 создает благоприятные условия для прорастания спор в вегетативные формы микроорганизмов, благоприятно для вегетирующих растений в случае их некорневой подкормки рабочим раствором гуминового препарата, а также для семян при предпосевной их обработке. Кроме того, ортофосфорная кислота дополнительно обогащает гуминовый препарат фосфором, который является одним из основных элементов питания растений. Полученная смесь жидкой фракции с ортофосфорной кислотой характеризуется общим микробным числом, КОЕ/мл, не менее 1*10³.

Смесь жидкой фракции с ортофосфорной кислотой настаивают 24 часа при температуре 30°С. Во время настаивания происходит активное развитие микроорганизмов, что способствует повышению биологической активности гуминового препарата. Общее микробное число нового жидкого гуминового препарата достигает, КОЕ/мл, не менее 1*10⁶. После чего полученный жидкий гуминовый препарат перемешивают со скоростью 30 об/мин. в течение 3 минут для стабилизации его свойств и получения однородного состава. Получают 43 л концентрированной жидкости с рН 7-8.

Полученная заявленным способом темно-бурая концентрированная жидкость является жидким гуминовым препаратом, характеристика которого представлена в таблице 2. Оставшийся после получения жидкого гуминового препарата осадок в виде пасты рекомендуют в разбавленном водой виде использовать в качестве подкормки сельскохозяйственных культур, зеленых газонов, комнатных растений, а также в качестве раскислителя почв, что весьма важно для Нечерноземья.

Эффективность нового жидкого гуминового препарата, испытанного на дерново-подзолистой почве опытного полигона ВНИИМЗ при выращивании картофеля сорта Скарб, обеспечивающего повышение его урожайности и оказывающего активизирующее действие на почвенно-микробиологические процессы, подтверждена результатами полевых опытов, приведенных в таблице 3 и на фиг. 3.

Влияние нового жидкого гуминового препарата на урожайность картофеля сорта Скарб приведено в таблице 3, анализ которой показывает:

- применение нового жидкого гуминового препарата для обработки клубней и опрыскивания вегетирующих растений способствует увеличению урожайности во всех вариантах;

- по мере увеличения концентрации нового жидкого гуминового препарата, применяемого для обработки клубней перед посадкой, общая и товарная урожайность картофеля увеличивается.

Влияние жидкого гуминового препарата на суммарную численность агрономически полезных микроорганизмов (аммонифицирующих и амилолитических, автохтонных, фосфатмобилизующих) в почве в различных вариантах полевого опыта графически изображено на фиг. 3. Анализируя данную зависимость, можно отметить следующее:

- численность агрономически полезных микроорганизмов в вариантах с применением нового гуминового препарата выше, чем в контрольном варианте без обработок и в варианте с использованием гуминового биосредства-прототипа;

- по мере увеличения концентрации нового жидкого гуминового препарата численность почвенной микрофлоры увеличивается, что свидетельствует об активизации почвенно-микробиологических процессов под влиянием нового гуминового препарата;

- увеличение урожайности картофеля на фоне активизации почвенно-микробиологических процессов в вариантах с применением нового гуминового препарата свидетельствует не только об его эффективности в отношении продуктивности картофеля, но и об его влиянии на сохранение/повышение почвенного плодородия.

На основе анализа характеристики нового жидкого гуминового препарата (табл. 2) и результатов полевых опытов (фиг. 3, табл. 3) можно сделать следующие выводы:

1) получен новый эффективный жидкий гуминовый препарат для растениеводства и земледелия, отличающийся биодоступностью для сельскохозяйственных растений и предназначенный для корневой подкормки растений, замачивания семян и опрыскивания вегетирующих культур, при этом полученный заявленным способом жидкий гуминовый препарат расширяет ассортимент жидких удобрений для растениеводства и земледелия;

2) заявленный способ получения нового жидкого гуминового препарата относится к ресурсосберегающей технологии переработки вторичного сырья, обеспечивающей эффективное извлечение его ценных компонентов;

3) благодаря расширению сырьевой базы биологически активных веществ, в которую вовлекаются все новые виды гуминосодержащих веществ, оптимизирован технологический процесс получения нового жидкого гуминового препарата, обеспечивая при этом безотходное производство удобрений для растениеводства и земледелия;

4) заявленный способ получения нового жидкого гуминового препарата отличается простотой и коротким временем проведения экстракции гуминосодержащего материала, что упрощает и удешевляет технологический процесс его производства, снижая себестоимость препарата, непременно сказывающуюся на себестоимости выращиваемой сельскохозяйственной продукции;

5) в результате применения полученного заявленным способом жидкого гуминового препарата в технологии выращивания картофеля отмечено повышение его урожайности и активизация почвенно-микробиологических процессов, направленных на сохранение/повышение плодородия почв;

6) оставшийся после отделения жидкой фракции осадок может быть использован в качестве подкормки для различных сельскохозяйственных культур.

Заявленный способ получения жидкого гуминового препарата для растениеводства и земледелия является технологичным, что позволяет провести масштабирование процесса и осуществить его в промышленных условиях.

1. Способ получения жидкого гуминового препарата для растениеводства и земледелия, включающий щелочную экстракцию гуминосодержащего материала, являющегося отходом производства жидкофазного биосредства для растениеводства и земледелия, полученного путем проведения процесса ферментации в течение 5 суток торфонавозной смеси при соотношении компонентов 50:50 с добавлением древесной золы в количестве 3 мас. % с последующей экстракцией 1%-ным раствором калия фосфорнокислого твердофазного продукта ферментации и фильтрованием экстрагированной массы, в результате которого получают осадок, действующим началом которого является углерод органического вещества C_орг - 30,0-40,0, мас. %, и, кроме того, включающий макроэлементы: азот N_общ. - 1,15-1,80, мас. %; фосфор Р₂О₅ - 1,4-2,2, мас. %; калий K₂O - 1,0-2,3, мас. %; кальций СаО - 1,1-1,6, мас. %; магний MgO - 0,2-0,8, мас. % и микроэлементы, по меньшей мере, бор, медь, кобальт, марганец, селен, кремний, 1,5%-ным водным раствором едкого калия при температуре 60°С с последующим отделением жидкой фракции и введением в нее с одновременным перемешиванием со скоростью 60 об/мин ортофосфорной кислоты до достижения жидкой фракцией значения водородного показателя рН 7-8 и стабилизацией свойств конечного продукта, отличающийся тем, что щелочную экстракцию исходного гуминосодержащего материала предварительно подогретым до 60°С 1,5%-ным водным раствором едкого калия производят при соотношении компонентов 1:15 по сухому веществу под воздействием ультразвука с частотой 37 кГц в течение 60 мин, а последующее отделение жидкой фракции - путем центрифугирования экстрагированной массы со скоростью 3000 об/мин в течение 15 мин, при этом перед стабилизацией свойств конечного продукта осуществляют настаивание смеси жидкой фракции экстрагированной массы и ортофосфорной кислоты в течение 24 ч при температуре 30°С, а стабилизацию свойств конечного продукта производят путем его перемешивания со скоростью 30 об/мин в течение 3 мин.

2. Способ по п. 1, отличающийся тем, что щелочную экстракцию осуществляют в ультразвуковой ванне Elmasonic.

3. Способ по п. 1, отличающийся тем, что ортофосфорную кислоту вводят в жидкую фракцию экстрагированной массы небольшими порциями из расчета 5 мл на 1 л жидкой фракции экстрагированной массы.