Четверг, 08.12.2016, 12:44
Высшее образование
Приветствую Вас Гость | RSS
Поиск по сайту


Главная » Статьи » Сельское и приусадебное хозяйство

РЕАЛИЗАЦИЯ ИННОВАЦИОННОГО ПРОЕКТА ПО РАЗРАБОТКЕ ТЕХНОЛОГИИ ПОЛУЧЕНИЯ БИОГУМУСА В МАГАДАНСКОЙ ОБЛАСТИ

РЕАЛИЗАЦИЯ ИННОВАЦИОННОГО ПРОЕКТА ПО РАЗРАБОТКЕ ТЕХНОЛОГИИ ПОЛУЧЕНИЯ БИОГУМУСА В МАГАДАНСКОЙ ОБЛАСТИ

Е.А.Тихменев, Г.М.Голобокова, А.А.Пугачёв, С.Н.Фёдоров, С.В.Минайчев

Проблема обеспечения продовольственной безопасности Магаданской области является одной из стратегических задач социально-экономического развития территории. Получение продукции растениеводства в жестких природно-климатических условиях территориив значительной степени затруднено. Нам представлялось, что без применения инновационных подходов в агропромышленном производстве данная задача трудновыполнима. Известно, что получение высоких урожаев овощных культур в условиях защищенного грунта возможно при использовании натуральных видов удобрений, таких как вермикомпосты, или биогумус, полученных в процессе переработки органических материалов при участии дождевых червей. Данный подход позволяет отказаться, по возможности, от продуктов растениеводства, выращенных с использованием минеральных удобрений, пестицидов и иных химических препаратов [1].

Почвам Северо-Востока России свойственны кислая реакция, высокая гидролитическая кислотность, низкое содержание обменных оснований, фосфора и калия, что предопределяет необходимость их известкования и внесения минеральных удобрений для целей растениеводства, что широко используется в сельском хозяйстве региона [2; 3].

В 2013 г. Магаданская область впервые приняла участие в конкурсе инновационных проектов программы «СТАРТ» Фонда содействия развитию малых форм предприятий в научно-технической сфере Правительства РФ. В разработке рассматриваемого проекта приняли участие специалисты СевероВосточного государственного университета, Института биологических проблем Севера ДВО РАН, сельскохозяйственного предприятия ООО «Экосфера», Управления инновационной политики министерства экономического развития, инвестиционной политики и инноваций Магаданской области. Представительством фонда в Магаданской области авторам проекта была оказана методическая помощь в подготовке заявки и заключении контракта по программе «СТАРТ» (направление Н5 - «Биотехнологии») по проекту «Разработка технологии получения и применения биогумуса (вермикомпоста) и сопутствующих продуктов в условиях Крайнего Севера». Авторы проекта в качестве продукции, получаемой путем коммерциализации результатов НИОКР в проекте, представили биогумус с улучшенными характеристиками, изготовляемый из местного сырья. В проекте были представлены следующие показатели эффективности и конкурентоспособности разрабатываемой технологии:
а) отсутствие конкуренции в сфере адаптированных для северо-восточных регионов технологических решений с использованием органических удобрений для круглогодичного выращивания овощных культур;
б) возможность использования научного потенциала и опыта ученых Института биологических проблем Севера ДВО РАН;
в) опытная команда проекта, имеющая 15-летний опыт в растениеводстве с использованием биосубстратов;
г) высокая производительность по сравнению с известными технологиями в растениеводстве и рентабельность проекта.
С момента начала финансирования фонда для реализации проекта сельскохозяйственным предприятием ООО «Экосфера» проведен комплекс подготовительных работ по созданию технологии вермикультиви- рования и произведена партия экспериментального биогумуса. На данном предприятии выращена экологически чистая продукция, успешно реализуемая на рынке [5, с. 90].

Календарным планом НИР предусматривалось выполнение подготовительных работ для организации цикла вермикультивирования, подбор состава питательных вермиком- постов с учетом фаз развития биогумуса. Разработка технологии управляемого цикла вермикультивирования и определение оптимальных составов компостов выполнялась в ООО «Биогумус». Качественные характеристики вермикомпоста (содержание NPK и гуминовых кислот) контролировалось в лицензированных агрохимических лабораториях Магадана и Хабаровска.

Исследования включали проведение исследований по ферментации органических остатков местного происхождения с использованием некоторых видов минеральных ресурсов Магаданской области, способствующих поглощению тяжелых металлов и других токсичных соединений [4]. Цель исследований - разработка технологии вермикуль- тивирования и получение биогумуса с заданными свойствами для круглогодичного выращивания овощей и зелени.

Объекты и методика исследований

Исследования включали оценку физико- химических свойств компонентов из органических и минеральных ресурсов региона - торфа, морских водорослей, цеолитов, диатомитов, вулканического пепла. В экспериментах по выработке биогумуса было отобрано 8 типов составов питательных смесей, в наибольшей степени отвечающих поставленной цели. В разрабатываемой технологии получения биогумуса с заданными свойствами использовались природный торф и органические материалы, образующиеся в результате промышленной переработки рыбы и при сельскохозяйственном производстве. В процессе разработки автоматизированной технологии вермикультивирования использовались субстраты (смеси):

1. Почвенный субстрат (торф, навоз, помет, цеолит, вулкан пепел, и т. п.);
2. Вермисубстрат (торф + вермиком- пост + цеолит);
3. Почвенный биосубстрат (торф + биогумус + цеолит + диатомит).

Эксперименты выполнялись в трех камерах при строго определенных для каждой камеры температурах среды (20, 25, 30 °С) и влажности субстрата (45-55, 55-65 и 6575 %). Для выработки биогумуса использовались пластиковые контейнеры объемом 3 л по 9 штук в каждой из трех камер. В контейнеры помещалось по 100 г половозрелых дождевых червей. В результате опытных работ по оптимизации условий культивирования навозных червей определены технологические параметры (температура, влажность, уровень аэрации), включая режим ферментации исходных смесей. Регулируемыми параметрами технологического процесса для выработки биогумуса являлись температураи влажность субстрата, определяющие скорость его переработки, поддерживаемые автоматически в заданных пределах с помощью АСУ «Биогумус». Завершение ферментации смесей в технологической линии определялась временем, когда черви из-за дефицита питательных веществ в субстрате начинают покидать определенную им зону и переползать в соседние пустые отделения (ящики) технологической линии. Биогумус в среднем созревал 2,5 месяца в варианте с использованием морской капусты.

Результаты и их обсуждение

В процессе разработки технологии верми- культивирования были проведены исследования по особенностям питательных субстратов для обеспечения активности дождевых червей, подобраны устойчивые популяции с учетом возможностей местных кормовых ресурсов Магаданской области. В условиях управляемого цикла получения биогумуса определены технологические параметры процесса получения вермикомпоста из доступных органических отходов и некоторых видов минеральных ресурсов Магаданской области.

Для поддержания оптимальных условий содержания червей и эффективного использования их субстракций разработана специальная конструкция для производства биогумуса. В полиэтиленовых чанах, емкостью 200 л, обычной бетономешалкой и вручную смеси перемешиваются и их оставляют для созревания. По истечении времени после завершения ферментации, что определяется по запаху и по цвету (обычно более темная), смеси закладывались в 8 секций (зон) по 100 л каждая и затем запускались черви.

Выполненные исследования убедительно показали удивительную способность дождевых червей к быстрой переработки питательных субстратов. Способность дождевых червей к быстрому размножению, неприхотливость их к условиям питания и содержания, определяют быстрый прирост биомассы в условиях вермикультивирования при температуре субстрата (компоста) 15-25 °С, влажности 65-85 % и pH среды 6,5-7,5 в течение всего периода культивирования.

Эксперименты позволили определить основные параметры условий культивирования дождевых червей и разработать технологию получения высокопродуктивного биогумуса. Инструментально показано, что ведущими регулируемыми параметрами среды для выработки плодородного субстрата являются температура и влажность, определяющие интенсивность процесса распада исходных материалов и превращение их в достаточно однородную массу - вермикомпост, или биогумус. Требуемый органический материал получается при взаимодействии дождевых червей и микроорганизмов в исходной смеси отходов при умеренных температурах, лежащих в пределах 20-28 °C. При этом при данном технологическом цикле получается полностью стабилизированные органические удобрения с низким соотношением углерода к азоту С^ (15:1), оптимальным для растениеводства.

Химический состав вырабатываемого биогумуса определялся в испытательной лаборатории по агрохимическому обслуживанию сельскохозяйственного производства ФГБУ «Станция агрохимической службы «Магаданская» и Испытательной лаборатории ФГБУ Центр агрохимической службы «Хабаровская». Установлено, что чем больше период проведения вермикультивиро- вания, тем более насыщенным продуктами жизнедеятельности червей получается вермикомпост - «червекомпост». Результаты агрохимических анализови эксперименты по выращиванию овощей на вермикомпостах, полученных с использованием разработанной технологии, показали, что субстраты отличаются высокой и разнообразной микробиологической и ферментативной активностью, устойчивой физической структурой, высокой влагоемкостью и высокой урожайностью овощных культур. В достаточном количестве содержатся такие питательные элементы как N, P, K, Ca, Mg в легко доступной для растений форме. Вермикомпосты насыщены биологически активными веществами, которые действуют как регуляторы роста и развития возделываемых культур. Получены данные, что содержащееся в водной вытяжке полученного биогумуса органическое вещество в значительном количестве представлено гуминовыми кислотами (2,65-3,2 %) и фульвокислотами (2,65-3,2 %).

Наличие в вермикомпосте фульватно- гуматного типа гумуса (Сфкт, 2,65-3,2 %) способствует формированию агрономически ценной структуры почвы. Отмечаемое некоторое превышение в некоторых образцах биогумуса pH до 8,0-8,3, является благоприятными для нормализации кислых почв, характерных для природного почвенного покрова Магаданской области, не требуя трудоемких операций по раскислению почв для улучшения условий питания возделываемых сельскохозяйственных культур. В вермикомпостах содержатся антибактериальные и антигрибковые вещества, а также феромоны, отпугивающие насекомых-вредителей.

Полученный биогумус с определенной влажностью (до 85 %) эффективно использовался в качестве органического удобрения при выращивании овощей. Наиболее целесообразно использование биогумуса в качестве основного компонента при формировании почвенных субстратахдля круглогодичного выращивании овощей в условиях закрытого грунта. Он также может поставляться на рынок как самостоятельный продукт.

В результате вермикультивирования получен биогумус в жидкой и твердой фазах, который по основным показателям соответствует принятым стандартам. Биогумус содержит в хорошо сбалансированной и легкоусвояемой форме все необходимые для питания растений вещества в достаточном для роста и развития растений количестве. В их числе необходимые микроэлементы и биологически активные вещества, среди которых значительным содержанием характеризуются ферменты, витамины, гормоны, ауксины, гетероауксины и ряд других веществ. Элементы питания, находящиеся в биогумусе, взаимодействуя с минеральными компонентами почвы, образуют сложные комплексные соединения. Внесенные в естественную почву, кислую в большинстве случаев в регионе, при приготовлении субстрата они надежно сохраняются от вымывания, медленно растворяются в воде, обеспечивая питание растений в течение длительного времени (не менее 2-3 лет).

Разработанная и опробированная в производственных масштабах ООО «Экосфера» технология получения вермиком- поста (биогумуса) хорошо зарекомендовала при использовании в выращивании овощных
культур предприятием. Благоприятным фактором для ее успешной реализации является наличие в Магаданской области значительных запасов сырья органического происхождения, таких как торф, сапропель, природных цеолитов, осадочные кремнистые породы.

Ориентация технологии на биоконверсию отходов животноводческих комплексов имеет непосредственное отношение к биотехнологии, наиболее рентабельной при близости производства к сырьевым источникам и потребительским объектам (птицефабрика «Дукча», крупные фермерские хозяйства). Это позволяет свести до минимума затраты на транспортировку исходного сырья и производственные процессы, а разведение определенных видов червей имеет отношение к альтернативному земледелию, способствующему получению экологически чистой продукции растениеводства в больших объемах.

Таким образом, на основе проведенных опытов и экспериментальных исследований разработана усовершенствованная технология производства биогумуса, жидких и твердых продуктивных субстратов. Эксперименты показывают, что правильно выбранная технология поддержания микроклимата - одна из важнейших составляющих процесса получения биогумуса. Результаты выполненных исследований свидетельствуют что технология вермикультивирования имеет приоритетное значение в условиях кислых природных почв региона для растениеводства. Биотехнологический подход в получении биогумуса с использованием определенных червей перспективен также и для успешной реабилитации нарушенных земель, загрязненных тяжелыми металлами, стойкими органическими соединениями, включая пестициды. Получение вермикомпостов из органических отходов приобретает особое значение для эффективного сельскохозяйственного производства и перспективно для дальнейшей разработки агротехнологии в условиях Магаданской области. Выполненные в рамках проекта исследования показали, что процесс утилизации отходов животноводческих и птицеводческих комплексов, перерабатывающих предприятий, может быть использован в промышленных масштабах для дальнейшего приготовления вермикомпоста и получения ценного продукта - биогумуса и послужит целям охраны окружающей среды и улучшения экологической ситуации в районах повсеместного распространения многолетней мерзлоты. Результаты интеллектуальной деятельности (РИД), полученные в результате разработки технологии вермикультивирования представляют собой объект интеллектуальной собственности ноу-хау, защищенные приказом по ООО «Экосфера» о секрете производства биогумуса.

В дальнейшем реализация результатов исследований будет способствовать круглогодичному обеспечению жителей северного региона экологически чистыми овощами и зеленью, выращенными с использованием биогумуса.

Исследования выполнялись по гранту программы «СТАРТ» Фонда содействия развитию малых форм предприятий в научно- технической сфере Правительства Российской Федерации (Договор (контракт) № 12101 р/22901 от 25.07.2013 г.). Проект имеет высокую экономическую и социальную значимость, так как способствует диверсификации экономики Магаданской области [5; 6].

Библиографический список

1. Аврова Н.П Биокомпосты на основе активного ила свинокомплексов / Н.П. Аврова, И.А. Архипчен- ко // Тр. 1 Междунар. совещ. «Биоудобрения из отходов животноводства». - СПб., 1995. - С. 4-10.
2. Система земледелия Магаданской области / А.С. Акишин [и др.]. - Магадан : Магадан. кн. изд-во, 1983. - 174 с.
3. Пугачёв А.А. Агрохимические параметры почв земледельческих районов Крайнего Северо-Востока / А.А. Пугачёв, И.Е. Богданов, О.Г. Иванова // Науч.- техн. бюл. / ВАСХНИЛ, Сиб. отд-ние МЗНИИСХ СВ. - Новосибирск, 1990. - Вып. 1/2. - С. 6-16.
4. Пугачёв А.А. Агроруды Северо-Востока России : состав, свойства, перспективы использования / А.А. Пугачёв, В.Е. Глотов, Н.В. Ухов. - Колыма. - 1997. - № 4. - С. 43-46.
5. Мир инноваций Магаданской области - 2013 : ежегод. бюл. администрации Магадан. обл. / науч. ред. Г.М. Голобокова. - Магадан ; Благовещенск : МАКРОС ПАРТНЕР - 2014. - Вып. 4. - 96 с.
6. Инновационный атлас / Фонд содействия развитию малых форм предприятий в науч.-техн. сфере. - М. : ОРА-принт, 2014. - 907 с.

Вестник Северо-Восточного государственного университета
Магадан 2015. Выпуск 24

Категория: Сельское и приусадебное хозяйство | Добавил: x5443 (22.02.2016)
Просмотров: 225 | Теги: Биогумус | Рейтинг: 5.0/1
Всего комментариев: 0
Добавлять комментарии могут только зарегистрированные пользователи.
[ Регистрация | Вход ]
...




Copyright MyCorp © 2016