В научной литературе по объяснимым причинам редко можно встретить описание технологии получения того или иного вида биоудобрения, биопрепарата. Однако в основе любой технологии лежит тот или иной физический, химический или биологический процесс, а отличительными чертами являются дороговизна исходного сырья и оборудования, сложность или трудоемкость подготовительных работ, уровень сложности самого процесса, его продолжительность.

В основе производства бактериальных удобрений лежит культивирование необходимых видов микроорганизмов или штаммов на специальных питательных средах. Известно большое количество разнообразных удобрений, полученных на основе тех или иных микроорганизмов. Например, такие известные биосредства, как биоудобрение Бамил получено на основе микрофлоры, выращенной на стоках свиноферм; биоудобрение Омуг - на основе микрофлоры, выращенной на подстилочном помете [2]; бактериальное удобрение Азотовит - на основе почвенных азотфиксирующих микроорганизмов [3] и т.д.

Большую группу удобрений представляют собой гуминовые удобрения, которые получают экстракцией щелочью в различных режимах обработки. Так, производство органо-минерального гранулированного торфогуминового удобрения ТОГУМ связано с химической обработкой торфа калийным щелочным реагентом и введением азота, фосфора и микроэлементов [4]; а жидкое гуминовое удобрение "ЭДАГУМ СМ" получают на основе низинного торфа с использованием гидроокиси калия и силиката натрия в технологическом процессе экстракции гуминовых веществ [5].

Сапропелевые отложения эффективно используют для получения различных удобрений [6], в том числе путем создания "объемных кавитационных зон воздействия" раствора слабого щелочного реагента на сапропель [7].

Применение всех указанных и многих других биоудобрений и биопрепаратов способствует биомелиорации земель, оказывая положительное влияние на растения и благоприятно отражаясь на биологической активности почвы и уровне ее плодородия.

Методы исследований

Все экспериментальные данные, представленные в статье, получены с использованием ГОСТированных методик. Определение микробиологических показателей в органических субстратах было выполнено по методикам, адаптированным для органических материалов [8].

Основная часть

В основе представленной во ВНИИМЗ технологии лежат процессы преобразования органического сырья (навоза КРС, торфа, золы, органических отходов различных производств) ферментационно-экстракционным способом. Важным фактором реализации технологии является установление заданных физико-химических параметров, позволяющих на каждом этапе процесса эффективно задействовать потенциал исходной микрофлоры. Кроме того, по данной технологии становится возможным получение сразу трех видов биосредств как в твердофазной, так и в жидкофазной формах:

продукт ферментации (ПФ) - однородная сыпучая масса темно-коричневого цвета с влажностью 55…65 %;

жидкофазное биосредство (ЖФБ) - жидкость темно-коричневого цвета;

биогенный осадок (БО) - гранулированная сыпучая масса коричневого цвета с влажностью 4…10 %.

Производство указанных биосредств осуществляется на технологической линии, которую можно задействовать по одной из указанных схем в зависимости от необходимости получения конкретного вида продукции (табл.1).

Таблица 1 - Схемы реализации технологической линии

При запуске технологической линии по укороченной схеме осуществляется процесс ферментации длительностью 5 суток, с переменными температурными режимами (от 37 ⁰С до 55 ⁰С) и дискретной подачей воздуха. На выходе получают качественный сыпучий твердофазный продукт ферментации.

Реализация технологической линии по полной схеме направлена на получение основного продукта - жидкофазного биосредства и продолжается 7 суток (5 суток ферментация аналогично укороченной схеме и 2-е суток экстракция при 22 ⁰С). В качестве побочной продукции при производстве ЖФБ образуется биогенный осадок, который выступает как самостоятельный вид твердофазного биосредства.

Основные показатели состава продукта ферментации (ПФ), жидкофазного биосредства (ЖФБ) и биогенного осадка (БО) представлены в таблице 2. Помимо этого все биосредства отличаются ферментативной активностью и содержат физиологически активные вещества. Необходимо подчеркнуть, что вся получаемая продукция является экологически чистой - в ней отсутствует патогенная микрофлора и паразиты.

биомелиорация земля биосредство микробиологический

Таблица 2 - Характеристика биосредств, получаемых на технологической линии

Работа технологической линии по специализированной схеме производится в течение 7 дней аналогично полной схеме и отличается корректировкой состава готового жидкофазного биосредства на последнем этапе путем внесения дополнительных источников питания для растений и почвенной биоты, либо средств защиты растений. Таким образом, при запуске технологического процесса по специализированной схеме для конкретных целей можно получить биосредство заданного состава.

Представляемую технологию получения нескольких видов биосредств отличает ряд достоинств:

1) Безотходность производства. При запуске технологической линии вся целевая (жидкофазное биосредство, продукт ферментации) и дополнительная (биогенный осадок) продукция предлагается к использованию для растениеводства и земледелия.

2) Использование и утилизация возобновляемых сырьевых ресурсов. Исходное сырье для производства биосредств - торф, навоз, отходы промышленных производств относятся к возобновляемым ресурсам, их переработка способствует улучшению экологической обстановки.

3) Экспрессность. В отличие от многих известных технологий, представленная технология является достаточно быстрой - от 5 суток (в случае получения ПФ) до 7 суток (в случае получения ЖФБ + БО);

4) Простота технологической линии. Технологическое оборудование и аппаратура просты в изготовлении и не требуют дефицитных и дорогостоящих материалов. Обслуживание технологической линии несложное и не требует высококвалифицированного обслуживающего персонала.

5) Простота технологии. Технология получения биосредств не требует энергозатратной и дорогостоящей предварительной подготовки или обработки сырья, а также сложных вспомогательных операций.

6) Возможность неограниченного масштабирования. Вследствие простоты конструктивного исполнения технологической линии существует возможность неограниченного ее масштабирования с учетом производительности отдельных элементов. Это, безусловно, приведет к снижению себестоимости получаемой продукции.

7) Небольшие энергетические затраты. Технология получения биосредств не сопряжена с высокими потребляемыми мощностями.

8) Экологическая чистота производства. В процессе получения биосредств не используются агрессивные и радиоактивные материалы, сырье и реагенты, а также отсутствуют вредные выбросы.

9) Экологическая чистота продукции. Получаемые биосредства лишены патогенной микрофлоры и паразитов и их использование безопасно для почвы и растений.

10) Неограниченная возможность корректировки качества ЖФБ. Жидкая консистенция биосредства позволяет корректировать его качество и получать ЖФБ заданного состава для конкретных целей.

11) Многоцелевое использование продукции. Получаемые на технологической линии жидкие и твердые сыпучие биосредства можно использовать в земледелии - в качестве землеудобрительных препаратов; в семеноводстве - для проращивания семян; в растениеводстве - для корневой и внекорневой подкормки растений.

12) Относительная дешевизна продукции. Простота технологии, оборудования и аппаратуры, а также дешевизна исходного сырья предопределяют низкую себестоимость конечной продукции.

В настоящее время проводится апробация всех видов биосредств, производимых на разработанной технологической линии, как в полевых, так и в тепличных условиях. Опыты и эксперименты показали, что наиболее важной составляющей всех биосредств (ПФ, ЖФБ, БО) является наличие большого количества агрономически полезной микрофлоры. При попадании в почву она активно включается в процессы трансформации, обеспечивая восстановление почвенного плодородия. Вместе с тем, в почве происходит дополнительная мобилизация элементов питания и физиологически активных веществ, что в конечном итоге способствует росту урожайности сельскохозяйственных культур и улучшению их качества.

Заключение