Отчет о научно-исследовательской работе на тему: «Разработка модифицированных методов выделения гуминовых веществ для получения биологических препаратов на основе вермикомпоста»
Скачать 0.53 Mb.
|
МИНИСТЕРСТВО СЕЛЬСКОГО ХОЗЯЙСТВА РФ ФГБОУ ВПО БЕЛГОРОДСКАЯ ГОСУДАРСТВЕННАЯ СЕЛЬСКОХОЗЯЙСТВЕННАЯ АКАДЕМИЯ ИМЕНИ В.Я. ГОРИНА УДК 636.5:636.087.7:631.872/879.4 УТВЕРЖДАЮ Ректор ФГБОУ ВПО БелГСХА им. В.Я.Горина ___________А.В. Турьянский «____» ___________ 2013 год ОТЧЕТ О НАУЧНО-ИССЛЕДОВАТЕЛЬСКОЙ РАБОТЕ на тему: «Разработка модифицированных методов выделения гуминовых веществ для получения биологических препаратов на основе вермикомпоста» Научный руководитель темы кандидат биологических наук доцент ______________ Т.В.Олива «__»_______ 2013 год п. Майский - 2013 СПИСОК ИСПОЛНИТЕЛЕЙ Научный руководитель кандидат биологических наук доцент доцент кафедры экологии и радиобиологии начальник испытательной лаборатории __________________ Т.В.Олива «__»_________________ 2013 год Исполнители:
доцент кафедры экологии и радиобиологии начальник испытательной лаборатории _________________ Т.В.Олива «__»_________________ 2013 год
доцент кафедры экологии и радиобиологии___________ Е.Ю.Колесниченко «__»_________________ 2013 год
«__»__________________ 2013 год СОДЕРЖАНИЕ стр.
РЕФЕРАТ Отчет: 49 с., 1 ч., 2 табл., 3 рис., 5 фотографий, 1прил. Ключевые слова: вермикомпост, экстракция, осаждение, гуминовые препараты, биологическая активность препарата Объект: гуминовые препараты серии «Белгородский биологический препарат»: БелБио-1, БелБио-2 и БелБио-3 Цель работы – разработка модифицированных методов выделения гуминовых веществ для получения биологических препаратов на основе вермикомпоста, изучение физико-химических и биологических стимулирующих рост и развитие свойств препаратов, производство гуминовых препаратов для растениеводства и животноводства Рекомендации – препараты предназначены для повышения урожайности сельскохозяйственных культур и продуктивности животных и птицы Область применения – для специалистов АПК с целью производства органической продукции, для повышения урожайности сельскохозяйственных культур и продуктивности сельскохозяйственных животных Экономическая эффективность – Препарат БелБио-1 и БелБио-3 рекомендательно применять в виде рабочего раствора концентрацией 0,005-0,01% по основному веществу путём предпосевной обработки посевного или посадочного материала и некорневой обработки растений в период вегетации. Препарат БелБио-1 может применяться в смеси с гербицидами. Стимулирующий механизм действия гуматов проявляется на клеточном уровне в активизации зоны первичной коры зародышевых корешков семян. Препарат БелБио-1 и БелБио-2 - в концентрации 0,04% по основному веществу при выращивании сельскохозяйственных животных и, прежде всего, птиц увеличивают сохранность поголовья птицы на 3-7%; способствуют лучшему развитию органов кровообращения, выделения, иммунокомпетентных и желез внутренней секреции; повышают продуктивность поголовья птицы (в среднем на 5-17%) при дополнительном улучшении качества мяса; уменьшают затраты корма на 1 кг прироста цыплят-бройлеров в среднем на 4,6 -16,5%; максимальная экономическая прибыль получена при скармливании цыплятам-бройлерам препаратов на основе биогумуса БелБио (+10,26 рублей в расчете на 1 голову за период опыта) и кальцийсодержащей нитрогуминовой кислоты (+11,03 рубля в расчете на 1 голову за период опыта). Новизна: модифицированы методы максимальной экстракции гумусовых веществ из вермикомпоста от компостных червей гибридной линии Белгородская; разработаны препараты серии Белгородский биологический препарат: твердый БелБио, жидкие БелБио-1, БелБио-2 и БелБио-3. Предложены модифицированные методы экстракции и осаждения гумусовых веществ из вермикомпоста с применением азотной кислоты и карбоната кальция, трилона и карбамида. Препараты содержат в 1 л: гуминовых кислот не менее 78г, питательные вещества фосфор, калий, натрий, сера и биогенные микроэлементы. Разработан образец замкнутых циклов хозяйствования: животноводство – органогенные отходы – вермикультивирование – кормовые добавки – животноводство и птицеводство, что является примером экологически ориентированных сельскохозяйственных предприятий, сохраняющих благополучие окружающей среды и рационального использования природных ресурсов. ВВЕДЕНИЕ Гуминовые вещества рассматривают как технологические элементы производства органической продукции. Они присутствуют в перечне добавок, применяемых для создания органической продукции в документе «Санитарно-эпидемиологические правила и нормативы. СанПиН 2.3.2.2354-08. Дополнения и изменения № 8 к СанПиН 2.3.2.1078-01. Гигиенические требования безопасности и пищевой ценности продуктов». В то же время природоохранное значение гуминовых кислот общеизвестно. При антропогенном воздействии они улучшают функционирование и сохранение равновесия в природных биосистемах при антропогенном воздействии. В настоящее время достаточно остро стоит проблема совершенствования методологического подхода к изучению гумусовых веществ: несовершенство методов количественного определения и препаративного выделения важнейших групп гуминовых веществ, а так же вариабельность их структурных и функциональных параметров в коммерческих препаратах. Большинство исследователей указывают на закономерное изменение свойств элементного состава, качественного и количественного состава функциональных групп препаратов данных групп. Анализ научной и патентной литературы показывает, что наряду с технологическими приемами, предусматривающими термохимическую обработку субстратов, предложен ряд способов получения ГП без нагрева с применением таких сильных окислителей, как хлор, озонированный воздух, озон, концентрированная азотная кислота, оксиды азота. Эти способы позволяют получать биологически активные препараты со сравнительно высоким выходом ГК. Гумусовые кислоты - это высокомолекулярные полимерные соединения, нерастворимые в воде и обладающие свойством малоподвижности. Поэтому для использования в сельскохозяйственном производстве их необходимо максимально перевести в доступное для растений и животных растворимое состояние. Основой для получения гуминовых препаратов является способность ГК образовывать водорастворимые соли с одновалентными катионами натрия, калия и аммония. Препараты, изготовленные на основе гуминовых кислот, содержат аминокислоты, полисахариды, углеводы, витамины, макро и микроэлементы, гормоноподобные вещества. Они характеризуются устойчивостью, полидисперсностью, полифункциональностью и обладают сорбционными, ионообменными и биологически активными свойствами. Для гуминовых кислот (ГК) характерен общий тип состава и строения. Однако в зависимости от исходного субстрата, метода выделения и хранения показатели состава и строения могут варьировать, а в связи с этим меняется их физиологическая активность. В связи свыше сказанным бесспорна необходимость разработок по разработке новых экологически безопасных биологических препаратов, использование которых в значительной степени будет способствовать повышению урожайности сельскохозяйственных культур и обеспечению биологической защиты и высокой продуктивности сельскохозяйственной птицы. Цель наших исследований заключалась в разработке гумусовых препаратов путем использования химических, физических и механических воздействий на вермикомпост для максимального перевода гуминовых соединений в раствор и, в дальнейшем, изучении их свойств, компонентов и получение препаратов с заданными свойствами. Задачами наших исследований были: - изучение физико-химических свойств гумусовых препаратов, находящихся на хранении в течение 12 месяцев; - изучение свойств гумусовых препаратов в сочетанном применении с пестицидами; - изучение механизма действия гуминовых веществ на апикальную часть меристемы; - производство лабораторных образцов препаратов на основе вермикомпоста.
История изучения гуминовых веществ насчитывает уже более двухсот лет. Впервые их выделил из торфа и описал немецкий химик Ф.Ахард в 1786 году. Немецкие исследователи разработали первые схемы выделения и классификации, а также ввели и сам термин – «гуминовые вещества» (производное от латинского humus – «земля» или «почва»). В исследование химических свойств этих соединений в середине XIX века большой вклад внес шведский химик Я. Берцелиус и его ученики, а потом, в XX веке, и наши ученые-почвоведы и углехимики: М. А. Кононова, Л. А. Христева, Л. Н. Александрова, Д. С. Орлов, Т. А. Кухаренко и другие. В классических работах Л.А.Христевой и М.М.Кононовой было впервые описано влияние обработки семян фульвокислотами и солями гуминовых кислот (гуматами) на рост первичных корней тест-культур. Но затем интерес химиков к гуминовым веществам резко упал, так как было достоверно установлено, что это не индивидуальное соединение, а сложная смесь макромолекул переменного состава и нерегулярного строения, к которой неприменимы законы классической термодинамики и теории строения вещества. В составе гумуса выделяют три группы соединений: специфические гумусовые вещества, неспецифические органические соединения и промежуточные продукты распада и гумификации. Третья группа включает в себя продукты частичного разложения органических остатков, которые по сумме признаков еще не могут быть отнесены к специфическим гумусовым веществам, но уже не являются веществами, характерными для живых организмов. Специфические вещества и неспецифические гумусовые соединения образуются в результате протекания процессов образования почв. Неспецифические гумусовые соединения синтезируются в живых организмах и поступают в почву в составе растительных и животных остатков. Специфические гумусовые вещества образуются непосредственно в почве в результате протекания процессов гумификации. Среди них выделяют прогуминовые вещества, гумусовые кислоты и гумин. Гумин, или негидролизуемый остаток, – это та часть органического вещества почвы, которая не растворима в кислотах, щелочах и органических растворителях. Прогуминовые вещества сходны с промежуточными продуктами распада органических остатков. Их присутствие обнаруживается при детальном фракционировании выделенных из почвы препаратов. Гумусовые кислоты – класс высокомолекулярных азотсодержащих оксикислот с ароматическим ядром, входящим в состав гумуса и образующихся в процессе гумификации. На основании различной растворимости в воде, кислотах, щелочах и спирте гумусовые кислоты подразделяют на гуминовые кислоты, гиматомелановые кислоты и фульвокислоты. Гуминовые кислоты – группа темно-окрашенных гумусовых кислот, растворимых в щелочах и не растворимых в кислотах. Гиматомелановые кислоты – группа гумусовых кислот, растворимых в этаноле. Фульвокислоты – группа гумусовых кислот, растворимых в воде, щелочах и кислотах. Обычно при проведении анализов гумусовые кислоты экстрагируют из почвы растворами щелочей (0,1-0,5 н. NaOH). При подкислении щелочной вытяжки до рН (1 – 2) гумусовые и гиматомелановые кислоты выпадают в осадок. В растворе остаются только фульвокислоты. При обработке образовавшегося осадка этанолом гиматомелановые кислоты переходят в спиртовой раствор, окрашивая его в вишнево-красный цвет. Группу гуминовых кислот разделяют на две подгруппы: черные (серые) и бурые гуминовые кислоты. Гуминовые кислоты, обогащенные углеродом (преимущественно в черноземных почвах), в отечественной литературе называют черными, а в зарубежной – серыми. Черные и бурые гуминовые кислоты могут быть разделены методом высаливания: при обработке 2 н. раствором NaCl черные гуминовые кислоты коагулируют и выпадают в осадок. Гуминовые кислоты имеют следующий элементный состав: 50-60% углерода, 2-6% водорода, 31-40% кислорода и 2-6% азота. Колебания в элементном составе гуминовых кислот объясняются тем, что они не являются химически индивидуальными кислотами определенного строения, а представляют собой группу высокомолекулярных соединений, сходных по составу и свойствам. По данным гель-хроматографических исследований, нижний предел молекулярных масс гуминовых кислот определяется значениями 5000-6000 Дальтон (Д). Встречаются кислоты с молекулярной массой 400 000-650 000 Д. Однако основное количество гуминовых кислот имеет молекулярную массу 20 000-80 000 Д. Гуминовые кислоты имеют около 15 различных видов функциональных групп. Но их реакионная способность связана с карбоксильными и фенолгидроксильными группами, водород которых может замещаться другими катионами. Селективное соединение рассеянных металлов с водорастворимыми компонентами гумуса или с неподвижными гелями гуминовых кислот имеет важное значение для вовлечения металлов в миграционные потоки или, наоборот, выведения их из циклов миграции и закрепления в почве. Таким образом, гумусовые кислоты благодаря особенностям молекулярного строения активно влияют на миграцию и аккумуляцию химических элементов в почве и природных вода. Гуминовые вещества как объект биохимического изучения проанализированы в работах авторов Королева О.В., Явметдинова И.С., Степанова Е.В. и Ландесман Е.О. По молекулярному строению ГВ представляют собой стохастические структуры и их характеристика включает широкий спектр современных физико-химических методов. При рассмотрении различных функций ГВ чаще всего они определяются как биосферные, а не как биомакромолекулы. Хотя наиболее важной, но наименее исследованной функцией ГВ является их физиологическая активность. На взгляд Демина В.В., Терентьева В.А., Завгородней Ю.А. и Бирюкова М.В. [21,33] биологическое действие гуминовых веществ на живые организмы обусловлено тем, что интактные молекулы гуминовых веществ и остатки их внутриклеточного переваривания локализуются в клеточных стенках или в слое, непосредственно, примыкающем к цитоплазматической мембране. Таким образом, на поверхности живой клетки возникает подобие активного ажурного фильтра, способного выполнять следующие функции:
1.2. Методы выделения гуминовых веществ Разнообразие природных гуминовых кислот (ГК) велико, и выделение их вследствие весьма легкой изменяемости затруднено, а обнаружение и идентификация основываются только на методах выделения. Единственным реальным признаком, используемым в практической деятельности, считается способность ГК растворяться в щелочах и образовывать осадки при подкислении среды. Но сегодня существует великое многообразие методов выделения гуминовых кислот, наиболее распространенные – методы извлечения растворами щелочей и щелочных солей, менее известные – способы извлечения органическими растворителями. Последняя группа методов основана на применении органических растворителей – бромистого ацетила, водного диоксана, фурфурола, аминов и аминоспиртов жирного ряда. Они мало изучены и основаны лишь на допущении, что все органическое вещество твердого торфа, за исключением ГК, растворяется в бромистом ацетиле. Наоборот, в водном диоксане, фурфуроле и других растворителях растворимы только ГК, в то время как другие составные части торфа остаются нерастворившимися. Предполагается, что выделенные этими методами ГК являются более чистыми и менее измененными, чем при выделении щелочными растворами. Однако исследование отношения ГК к перечисленным растворителям показало, что они лишь частично растворяются в диоксане, ацетоне. В этих же растворителях растворяется часть остальной органической массы торфа. Поэтому применение органических растворителей не может быть рекомендовано для извлечения ГК из органогенного сырья. |
Добавить документ в свой блог или на сайт
Похожие:
 | Отчет о научно-исследовательской работе по программе фундаментальных... Институт химии твердого тела и механохимии Сибирского Отделения Российской академии наук | | Отчет о научно-исследовательской работе в рамках федеральной целевой... «Разработка новых методов индивидуальной коррекции сводно-радикального статуса при бактериальных инфекциях» |
| Отчет №3 о научно-исследовательской работе по теме: «Грид-технологии» Разработка методов эффективного решения задач обработки, хранения, передачи и защиты информации | | Отчет о научно-исследовательской работе по теме «Разработка принципов... «Российский научно-исследовательский институт культурного и природного наследия имени Д. С. Лихачева» |
| Отчет о научно-исследовательской работе разработка методов макроэкономической... «Разработка методов макроэкономической оценки расходов федерального бюджета», шифр темы 0111-03-09 | | Отчет о научно-исследовательской работе разработка методов оценки... Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего профессионального образования |
| Отчет о научно-исследовательской работе «Разработка методов оценки... Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего профессионального образования | | Отчет о научно-исследовательской работе «Разработка методов оценки... Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего профессионального образования |
| Отчет о научно-исследовательской работе Гост 32-2001. Межгосударственный стандарт. Система стандартов по информации, библиотечному и издательскому делу. Отчет о научно-исследовательской... | | Отчет о научно-исследовательской работе Межгосударственный стандарт (гост 32-2001). Отчет о научно-исследовательской работе. Структура и правила оформления (редакция 2005... |
 | Общие положения отчет Отчет о научно-исследовательской работе (нир) документ, который содержит систематизированные данные о научно-исследовательской работе,... | | Отчет о научно-исследовательской работе «Разработка технологической... «Разработка технологической схемы получения кормовых дрожжей из свекловичного жома» |
| «Разработка технологий получения, культивирования стволовых клеток... Регионального отделения общероссийской организации малого и среднего бизнеса «Опора России» Фридман Е. М., руководитель Пермского... | | Отчет о научно-исследовательской работе по Государственному контракту... Этап второй: «Выбор направлений исследований и этап предварительных исследований по мембранным коллоидным системам» |
| Реферат Отчет о научно-исследовательской работе состоит Отчет о научно-исследовательской работе состоит из 33 рисунков, 8 разделов, 12 подразделов, 9 формул, 31 источника. Общий объем 48... | | Программа фундаментальных исследований Президиума ран №8 «разработка... «Разработка «безызносных» подшипников скольжения спутниковых антенн для работы в отсутствии смазки в открытом космосе» |
