Введение к работе
Национальным богатством России является торф. По его запасам (более 180 млрд. т) она занимает первое место в мире. Однако интенсивное использование торфа в Нечернозёмной зоне европейской части страны в коммунальном хозяйстве, энергетике и особенно в сельском хозяйстве приводит к неуклонному сокращению его ресурсов. Этому также способствуют процессы минерализации и эрозии при широкой эксплуатации торфяных месторождений в качестве сельскохозяйственных угодий.
Проблема рационального использования торфяного сырья в данном регионе России стоит исключительно остро, что требует разработки эффективных и ресурсосберегающих технологий, направленных на более полную мобилизацию потенциальных ценностей торфа с одновременным сокращением его расхода, базируясь на принципах экологической безопасности как создаваемого производства, " так и новых продуктов.
На современном этапе торф рассматривается как ценное органическое сырьё, представленное многими компонентами, среди которых особое место занимают гуминовые вещества.Они являются ос- -новой повышения плодородия почв при использовании торфа в качестве органических удобрений, однако в естественном состоянии не раскрывают своих возможностей с точки зрения биологической активности.
В основе современных представлений о роли гумуса в природе, специфике воздействия гуминовых веществ и продуктов их модификации на растения и другие организмы лежат труды Н.Н.Бамба-лова, А.И.Горовой, С.Гуминского, С.С.Драгунова, Л.Н.Екатирини-ной, И.Л.Комиссарова, М.М.Кононовой, В.П.Круглова, Т.А.Кухаренко, И.И.Лишгвана, Е.Ф.Майковой, Г.В.Наумовой, Д.С.Орлова, Л.В.Пигулевской, В.Е.Раковского, С.Толпы, А.В.Тишковича, И.В.Тюрина, С.Н.Тюремного, В.Фляйга, Л.А.Христевой, И.И.Ярчука и др.
Как известно, торфяные месторождения играют важную природоохранную роль, что требует научных подходов к их рациональному использованию с учетом функций в природе. Это особенно важно для торфяных месторождений Удмуртии, расположенных зачастую в поймах рек и на водоразделах.
Весомый вклад в решение задач по экономному использованию торфа может внести создание на его основе по ресурсосберегающим
технологиям экологически чистых биологически активных препаратов гуминовой природы и их использование в сельском хозяйстве.
Исследованиями последних лет, проведёнными в Институте проблем использования природных ресурсов и экологии АН Беларуси (ИВДПРЭ АНБ, ранее Институт торфа АН БССР), установлено, что гуминовые препараты и продукты их модификации,наряду с ростсти-мулирующими,обладают фунгицидными и бактерицидными свойствами, что -имеет важное, значение в плане охраны окружающей среды и частичной замены ими химических средств защиты растений.
Важно подчеркнуть, что технологические приёмы, используемые при получении гуминовых препаратов из природного сырья -торфа отличаются "мягкими" режимами и позволяют получать с высоким выходом целевые продукты, безопасные для человека, находящегося в контакте с ними на производстве и на стадии их применения, а также - для растений, полезных насекомых и почвенной микрофлоры. При этом выход препаратов из 1т сырья составляет более Зт жидкого, которым можно обработать около 1000га посевов.
С использованием гуминовых препаратов можно получать экологически чистую растениеводческую продукцию с пониженным содержанием нитратов, обогащенную витаминами (салатные культуры), с повышенным содержанием крахмала (картофель) и Сахаров (корнеплоды) .
В этом аспекте тема настоящей работы, посвященная оценке торфов месторождений одного из торфодобывающих регионов России - Удмуртии с учетом их природоохранных функций и как сырья для производства биологически активных препаратов гуминовой природы, в том числе совместно с сапропелем, разработке технологи-, ческих основ их получения и испытаниям в растениеводстве, является своевременной и актуальной.
- Цель работы и задачи исследований. Целью настоящей работы является оценка особенностей залегания торфяных месторождений, исследование химического состава и свойств торфов Удмуртской Республики, а также сапропелей, и изучение возможности их использования в качестве сырья для производства гуминовых препаратов, разработка технологических приёмов получения на основе торфосапропелеБого сырья регулятора роста растений, получение
опытной партии препарата и испытание его в лабораторных и полевых условиях.
Для достижения поставленной цеди решались следующие задачи:
дать оценку особенностей формирования торфяных месторождений с учетом их природоохранных функций;
изучить физико-химические свойства и химический состав органического вещества торфов различных торфяно-болотных зон Удмуртской Республики;
изучить физико-химические свойства гуминовых кислот исследуемых торфов и гуминовых препаратов,получаемых на их основе;
дать всестороннюю оценку торфа Удмуртии как сырью для получения биологически активных препаратов;
получить опытные образцы препаратов методом кислотно-щелочного гидролиза торфа;
изучить возможности использования сапропеля в качестве исходного сырья для получения биологически активных препаратов;
получить опытные образцы препарата из сапропеля и торфо-сапропелевого сырья;
дать оценку биологической активности препаратов, полученных на основе торфа, сапропеля и их смесей по растительным тестам;
разработать нормы технологических режимов, расходов торфа и сапропеля при получении препарата из торфо-сапропелевого сырья на опытной установке;
наработать опытную партию препарата на опытно-промышленной установке;
разработать технические требования к торфо-сапропелевому сырью в производстве регуляторов роста растений;
испытать новые препараты, полученные на основе торфа и сапропеля, в растениеводстве.
Научная новизна работы. Обобщены сведения об особенностях формирования торфяных месторождений Удмуртии, отмечены их важные природоохранные функции. Выявлено их сходство с аналогичными торфами других регионов России, Прибалтики и Белоруссии. Впервые исследован химический состав торфов различных природных зон Удмуртии. Выделены и изучены с физико-химических позиций гуминовые кислоты верхового и низинного торфа, а также модифи-
- б -
цированные ГК, полученные методом ступенчатого кислотно-щелочного гидролиза исходного сырья. Впервые исследованы гидролизаты торфа переходного типа, показано, что они содержат значительное количество активизированных гуминовых веществ и проявляют высокую биологическую активность. Найдены взаимосвязи между химическим составом сапропелей различных водоемов и биологической активностью препаратов, получаемых на их основе. Впергые получены и исследованы продукты гидролиза органических сапропелей в качестве регуляторов роста растений. Научно обоснована целесообразность использования -торфогсапропелевого сырья и разработан способ получения биологически активного препарата, позволяющий существенно повысить физиологический<эффект от его применения в растениеводстве.
Практическая ценность работы. Установлена возможность рационального использования торфов Удмуртии как .сырья для производства гуминовых препаратов. Впервые применён метод кислотно-щелочного гидролиза торфа для модификации гуминовых кислот и переработки сапропеля с целью получения препаратов, обладающих высокой ростсгимулирующей активностью.Разработан способ и опро-бирована технология получения нового гуминового препарата на основе торфо-сапропелевого сырья. Предложены нормы технологических режимов, расхода сырья и материалов при производстве нового регулятора роста, уточненные в условиях опытно-промышленной установки. Получена опытная партия препарата. Проведены производственные испытания гуминового препарата на отдельных сельскохозяйственных культурах (кукуруза,картофель) в условиях Удмуртии. В результате испытаний в растениеводстве установлена высокая эффективность гуминовых препаратов,способствующих значительному увеличению урожайности.
Основные положения, выносимые на защиту;
-результаты экспериментальных исследований химического состава и свойств торфов различных торфяно-болотных зон Удмуртии;
обоснование перспективности применения торфов Удмуртии как сырья для получения биологически активных препаратов, с ростстимулирующими свойствами;
обоснование метода ступенчатого кислотно-щелочного гидролиза сапропеля и торфо-сапропелевых смесей;
сравнительная оценка состава и свойств продуктов гидролиза торфа, сапропеля и их смесей;
способ получения регулятора роста методом гидролиза торфа- сапропелевого сырья;
оценка биологической активности продуктов гидролиза гор-фа, сапропеля и их смесей;
технические требования к горфо-сапропелевому сырью для получения регуляторов роста;
результаты испытаний нового препарата в растениеводстве.
Апробация работы. Основные положения диссертационной работы доложены:на 1 Международном симпозиуме "Физические проблемы экологии, природопользования и ресурсосбережения" (г.Ижевск, 1992 г), на научно-технической конференции "Ученые Ижевского государственного технического университета - производству" (г.Ижевск, 1994 ), на Международном симпозиуме "Органическое
вещество торфа" (г.Минск, 1995г.).
Публикации. По материалам диссертации опубликовано 5 работ.
Объем и структура диссертации. Диссертация состоит из введения, шести глав, выводов, списка литературы из 148 наименований, 9-ти приложений. Работа изложена на 159 страницах, включает 127 страниц основного текста, 10 иллюстраций и 38 таблиц.