+7 (342) 299 99 69

пн-пт с 900 до 1800

logotype
ГлавнаяО ТБОЛитератураПроблемы рекультивации отходов быта, промышленного и сельскохозяйственного производстваК производству экологически чистых многоцелевых компостов при утилизации навоза и птичьего помёта

К производству экологически чистых многоцелевых компостов при утилизации навоза и птичьего помёта

Введение. Чтобы устранить многие негативные факторы, возникающие при отдельном использовании навоза или птичьего помёта (бессистемное соотношение С: N, высокое содержание семян сорных растений, наличие патогенных микроорганизмов при игнорировании обеззараживания, неравномерность внесения в почву при вязком состоянии удобрения и др.), рекомендуется подвергать компостированию все их виды с влажностью до 92% (НТП 17-99*). Для компостирования навоза и помёта в качестве наполнителя могут быть использованы торф, солома, опилки и другие органические углерод-содержащие и влагопоглощающие компоненты.

Компостам, производимым на основе навоза и птичьего помёта, отдается предпочтение в земледелии многих стран. Традиционные методы компостирования давно и широко применяются в отечественном земледелии и при достижении в буртах необходимых гидротермического и кислородного режимов возможно производство высококачественных компостов, удовлетворяющих соответствующим техническим условиям, разработанным для различных видов компостов: торфонавозного, соломопомётного, ко-ропомётного,соломонавозного, торфопомётного и др. Основными недостатками традиционных методов являются:

  • длительное (до нескольких месяцев) прохождение процесса переработки исходного сырья в компост;
  • возможные нарушения гидротермического режима при укрытии буртов, перемешивании массы и др., из-за чего частично сохраняется патогенная микрофлора и всхожесть семян сорной растительности.

Наш институт разработал усовершенствованный вариант высокоэффективной ускоренной технологии приготовления компостов на основе навоза и помета в специальных камерах-биоферментаторах при непрерывной аэрации компостной смеси путем принудительной подачи кислорода воздуха, что позволило сократить продолжительность процесса компостирования до 6-7 суток. Производственная мощность двухкамерного биоферментатора до 8 тысяч тонн в год; выход продукции за один цикл (7 суток) -120 т. Затраты на производство одной тонны компоста: техники - 0,3-0,4 маш./час.; труда - 0,5-0,7 чел./час.; электроэнергии - 0,15-0,20 квт/час. Следует отметить, что затраты на строительство биофементаторов окупаются за счет прибавки урожая культур полевого севооборота за 9-10 месяцев, а при возделывании картофеля - за 4-5 месяцев при внесении производимого на них компоста.

При ферментации органической смеси контролируется два параметра: температура и наличие кислорода в ней. Первые двое суток после загрузки смеси с влажностью 55-65% в условиях её систематической продувки кислородом температура постепенно возрастает и поддерживается на уровне 40-50°С; при этом происходит усиленное развитие аэробных микроорганизмов, что значительно ускоряет сроки переработки органического сырья.

Затем при повышении и поддержании температуры на уровне 60-70°С в ферментируемой массе уничтожается патогенная микрофлора, подавляется жизнеспособность семян сорной растительности. Об окончании процесса ферментации свидетельствует падение температуры в смеси до 40-300С, при которой вновь активизируется мезофильная микрофлора. В результате получаемый компост отличается от других органических удобрений более высоким содержанием полезных микроорганизмов (табл. 1), и при заделке в почву привнесённая микрофлора начинает активную работу, связанную с оптимизацией питательного режима возделываемых культур.

Таблица 1 - Активность отдельных групп микрофлоры в начале и конце процесса биоферментации по одной из закладок (Рабинович Г.Ю.)

Группы и количество микроорганизмов, млн/г

Начало процесса (исходная смесь: навоз 26% + торф 38% + помёт 36%)

Окончание процесса (готовый продукт КМН)

Использующие минеральный азот

393,6

5040,5

Аммонифицирующие

127,8

2450,0

Бациллы

2,8

0,6

Актиномицеты

5,6

2,4

Грибы

0,8

0

Дальнейшее развитие теории твердофазной ферментации органического сырья позволило институту решить проблему получения из навоза и помета продукции с заданными агрохимическими свойствами, за что коллектив ученых под руководством Н.Г. Ковалёва был удостоен Государственной премии РФ 2001 года в области науки и техники. Получаемый по данной технологии компост многоцелевого назначения (КМН) соответствует таким важным критериям качества, как экологическая чистота, обогащённость полезной для земледелия микрофлорой, сыпучесть, приятный запах, длительный срок хранения и др. Помимо использования в качестве удобрения компост прошёл успешное испытание в качестве протеиновой, аминокислотной и микроэлементной добавки в кормовые рационы различных видов домашних животных и птицы.

Положительное воздействие компоста многоцелевого назначения на показатели плодородия почвы в сравнении с другими видами органических удобрений получило самую высокую экспертную оценку по таким критериям качества, как активность полезной почвенной микрофлоры, содержание органического вещества, содержание элементов питания, структурно-агрегатный состав, кислотность почвы (табл. 2). При оценке качества представленных в таблице 2 органических удобрений снимались баллы по следующим позициям отрицательного воздействия на почву:

  • по засорению почвы сорной растительностью (навоз, помет; частично - традиционные компосты);
  • по заражению почвы патогенами (особенно помет, навоз);
  • по загрязнению грунтовых вод (особенно полужидкие виды).
Таблица 2 - Экспертная оценка влияния различных органических удобрений на плодородие почвы

А. Е баллов

В. Е баллов

Оценка

Определяемое

Органические удобрения

положительного

отрицательного

качества

место

воздействия

воздействия

А - В

1. КМН

46,4

0

46,4

1

2. Навоз КРС подстилочный

38,9

-5,0

33,9

4

3. Навоз КРС полужидкий

30,0

-6,3

23,7

7

4. Птичий помет подстилочный

40,0

-6,4

33,6

5

5. Птичий помет полужидкий

33,0

-6,7

26,3

6

6. Компост торфонавозный (1:1)

37,3

-1,7

35,6

3

7. Компост торфопометный (1:1)

39,0

-2,1

36,9

2

8. Торф

20,6

-0,3

20,3

8

Компост многоцелевого назначения (КМН) полностью соответствует требованиям технических условий (табл. 3), выполнение которых можно принять в качестве критериев оценки современных органических удобрений, соответствующих экологическим нормам.

Методы исследований. Качественный состав органических удобрений определялся в аналитической лаборатории института по типовым методикам. Результаты по содержанию микроэлементов получены на основании рентгенофлуоресцентного анализа. Полевые опыты проводились на осушаемых дерново-подзолистых легкосуглинистых почвах, среднеобеспеченных гумусом и основными элементами питания. При закладке опыта и обработке данных руководствовались методикой Б.А. Доспехова. При экономических расчетах себестоимость КМН определялась на основании затрат института, понесённых на его производство; стоимость остальных удобрений и растениеводческой продукции бралась по рыночным ценам Тверской области.

Результаты исследований и их обсуждение. Наши исследования показали, что компост многоцелевого назначения выполняет не только функции высокоэффективного удобрения и может использоваться в качестве кормовых добавок, но также служит универсальным биомелиорантом, при внесении которого в почву усиливается её микробиологическая активность, улучшаются такие важные агрофизические свойства, как структурно-агрегатный состав, плотность, порозность, влагоемкость и др.

Высокое содержание в составе КМН кальция способствует снижению кислотности почв. Широкий спектр микроэлементов (табл. 4) является ценным дополнением для оптимизации важных биохимических процессов почвы и физиологических реакций у растений.

Таблица 3 - Технические условия на КМН, ТУ 9841- 003 -00668732 -2011

№ п/п

Наименование показателей

Нормы и характеристика

1

Размер частиц КМН, мм, не более

50

2

Содержание балластных инородных механических включений размером менее 40

мм, % от сухого вещества, не более

1,5

3

Массовая доля сухого вещества, %, не менее

25

4

Массовая доля орг. вещества, % на сухое вещество, не менее

50

5

Кислотность, рН

6,3-7,2

6

Массовая доля золы, % на абс. сухое вещество, не более

30

7

Массовая доля общего азота, % на абс. сухое вещество не менее

1,7

8

Содержание нитратного азота, мг/кг, не более

2000

9

Содержание аммиачного азота, мг/кг, не более

600

10

Массовая доля общего фосфора в пересчёте на Р2О5, % на на абс. сухое вещество, не менее

 1,5

11

Массовая доля общего калия в пересчёте на К2О, % на абс. сухое вещество, не менее

 1,5

12

Массовая доля кальция, % на абс. сухое вещество, не менее

1,8

13

Массовая концентрация примесей тяжёлых металлов, (валовое содержание), мг/кг сухого вещества, не более:

свинец

130

мышьяк

10,0

ртуть

кадмий

2,1

2,0

14

Удельная эффективная активность техногенных радионуклидов (ACs/45 + ASr/30),

Одна относитель-

не более

ная единица

15

Эффективная удельная активность естественных радионуклидов, Бк/кг сухого ве-

щества, не более

300

16

Массовая концентрация остаточных количеств пестицидов в сухом веществе, в т.ч. отдельных их видов, мг/кг сухого вещества, не более:

- ГХЦГ (сумма изомеров);

0,1

- ДДТ и его метаболиты (сумма количества)

0,1

17

Наличие жизнеспособных яиц и личинок гельминтов, экз/кг, в т.ч. нематод

Не допускается

18

Наличие патогенных и болезнетворных микроорганизмов, в т.ч. Salmonella,

клеток/г

Не допускается

19

Индекс санитарно-показательных микроорганизмов, клеток/г: - колиформы и энтеробактерии

1-9

20

Цисты кишечных патогенных простейших, экз/100 г

Не допускается

21

Наличие личинок и куколок санантропных мух, экз/кг

Не допускается

22

Наличие жизнеспособных семян сорных растений, тыс. шт/кг

Не допускается

23

Содержание бензопирена, мг/кг сухого вещества, не более

0,02

24

Содержание полихлорбефинилов, мг/кг сухого вещества, не более

0,06

Таблица 4 - Содержание микроэлементов при разном составе КМН

Состав компоста*

Микроэлементы, мг/кг воздушно сухой массы

 

Cu Zn Mn Mo Co Se J Rb Cd Pb Sn Br

Н-50%+ Оп-50%

18,0 44 612 0,84 0,61 0,05 0,28 31,0 0,05 2,95 1,42 19,1

Н-50%+П-30%+Оп-20%

20,0 102 350 0,92 0,84 0,17 0,12 24,9 0,01 3,94 0,52 17,4

Н-60%+П-30%+Оп-10%

26,5 135 570 0,65 0,23 0,23 0,23 17,1 0,01 2,90 0,44 30,4

Т-75%+П-25%

6,3 59 456 0,98 0,47 0,23 0,29 11,9 0,17 2,54 0,70 17,8

Среднее

17,7 85 497 0,85 0,54 0,17 0,23 21,2 0,06 3,08 0,77 21,2

* - Н- навоз КРС, П- птичий помет (куры), Оп- опилки древесные, Т- торф

В соответствии с потребностями земледелия свойства компоста многоцелевого назначения можно целенаправленно регулировать. В определённых пределах агрохимические показатели компоста можно изменять количественным соотношением компонентов исходного сырья (табл. 5).

Таблица 5 - Характеристика исходного сырья и полученного компоста

П-28,6%

П-50%

Т-33,3% Н16,7%

П-33,3%

Показатели

Торф (Т)

Птичий помёт

Навоз КРС

Навоз конский

Т-34,3% НК-14,3%

 

Т-26,7% Н-20%

(П)

(Н)

(НК)

Н-22,8%

 

Силос-20%

КМН-1

КМН-2

КМН-3

Влажность, %

59,5

59,4

60,3

67,0

51,1

59,1

52,7

% на абс. сухое в-во:

Азот общий,

1,92

2,72

2,33

2,92

2,83

2,90

2,78

Р2О5 "

0,42

2,80

3,30

3,01

2,90

3,07

2,53

К2О "

0,23

1,72

1,92

1,93

1,76

1,70

2,45

СаО "

1,11

1,78

1,84

1,96

2,24

1,86

1,00

MgO "

0,96

1,07

0,81

0,79

0,66

0,83

0,64

Кислотность, рН

4,85

6,65

6,50

6,7

6,10

6,65

6,10

Одним из способов регулирования процесса ферментации в целях получения продукта с заданными агрохимическими свойствами является обогащение исходной смеси минеральными удобрениями. К примеру, добавление в исходную смесь фосфоритной муки (Рф) в дозе 2% от общей массы органической смеси и калийной соли (KCl) в дозе 1% не оказывает ингибирующего воздействия на протекание процесса ферментации органического сырья.

Включение Рф и KCl в указанных дозах в исходную смесь значительно повысило содержание фосфора и калия в продукте КМН: фосфора на 1,28%, калия на 1,0%. В другой партии, где в сравнительно бедную исходную смесь добавлялось по 1% мочевины, суперфосфата и калийной соли, содержание азота возросло на 0,37%, фосфора - на 0,65%, калия - на 0,36% (табл. 6).

Таблица 6 - Агрохимическая характеристика КМН без добавок и с минеральными добавками 1 партия_\_2 партия

Показатели

КМН (Н-36,0% + П-20,5% + Т-43,5% )

КМН +РфКСІ

КМН (Н-35% + П-15% + П-20,5%)

КМН + KCl +

(NH4)2CO3 +

Ca(H2PO4)2

ТУ

Сухое вещество, %

38

41

38

40

не менее 25

Кислотность, рНсол.

6,45

6,75

7,32

6,90

6,3-6,8

Валовое содержание, %

на сухую массу

N

2,11

2,26

1,95

2,32

не менее 1,7

Р2О5

2,22

3,5

1,49

2,14

не менее 1,5

1,83

2,83

1,18

1,54

не менее 1,5

2,86

3,38

2,96

3,51

не менее 1,8

Примечание: Н - навоз, П - помет, Т - торф

Наконец, качественный состав КМН меняется при введении в ферментируемую смесь различных растительных компонентов (табл. 7).

Многочисленные полевые опыты по испытанию компоста многоцелевого назначения неизменно показывали его превосходство перед традиционными органическими удобрениями [1, 2]. К примеру, в опыте по сравнению эффективности внесения 12 т/га КМН на основе птичьего помета и 17 т/га на основе навоза КРС выявлено, что внесение КМН более эффективно, чем внесение 40 т/га навоза или 49 т/га торфонавозного компоста (табл. 8).

Таблица 7 - Характеристика КМН, изготовленного с введением в исходную смесь различных растительных остатков

Состав исходных смесей (в %)

Влаж-

Содержание

в КМН, % на а.с.в.

. рН

пп

 

ность, %

N

Р205

К2О

 

1

Н(35)+П(15)+Т(50) - контроль

50,8

2,02

1,24

0,98

6,8

2

Н(35)+П(15)+Т(40) + сенаж (10)

56,4

1,94

1,38

1,20

6,6

3

Н(35)+П(15)+Т(40) + борщевик (10)

47,2

2,09

1,50

1,72

6,2

4

Н(35)+П(15)+Т(40) + вико-овес (10)

47,6

2,19

1,64

1,78

6,4

5

Н(35)+П(15)+Т(40) + клевер (10)

47,1

2,25

1,66

1,80

6,2

6

Н(35)+П(15)+Т(40) + козлятник (10)

49,2

2,43

1,41

1,90

6,5

7

Н(35)+П(15)+Т(40) + силос (10)

62,8

2,23

1,64

1,50

7,2

8

Н(35)+П(15)+Т(40) + зерно (10)

59,2

2,60

1,38

0,80

7,3

Примечание: Н - навоз, П - помет, Т - торф

Таблица 8 - Экономическая эффективность различных удобрений на осушаемой дерново-подзолистой почве (в среднем за 2 года)*

Варианты*

Картофель

Овес

Стоим.доп. продукции, тыс. руб./га

Дополн. затраты,

тыс. руб./га

Условн. чистый

доход, тыс. руб./га

Окупаемость затрат, руб./руб.

 

урожай т/га

прибавка т/га

урожай т/га

прибавка т/га

 

 

 

 

1. Контроль б/у

16,73

-

2,77

-

-

-

-

-

2. Навоз 40 т/га

20,50

3,77

3,23

0,96

21,73

3,83

17,90

4,67

3. КМНн 17 т/га

22,13

5,40

3,12

0,85

29,55

4,79

24,76

5,17

4. КМНп 12 т/га

21,27

4,54

3,20

0,93

25,49

4,42

21,07

4,76

5. ТНК 49 т/га

21,60

4,87

2,91

0,64

26,27

9,53

16,74

1,76

* - удобренные варианты сбалансированы из расчета N=135 кг/га; КМНн - компост с навозом, КМНп - с пометом

Компост многоцелевого назначения положительно проявляет себя в составе различных смесей. Результаты испытаний осадка сточных вод (ОСВ), проведённых Тверской ГСХА [3], показали, что добавление 5 т/га КМН к 25 т/га ОСВ способствовало дополнительному повышению урожайности культур на 0,7 т/га, в то время как добавление 20 т/га торфа на урожае не отразилось.

Экономические расчёты, проведённые нами по этому опыту (табл. 9), подтвердили положительный результат совместного внесения осадка сточных вод и КМН, что выразилось в окупаемости дополнительных затрат стоимостью выращенной продукции.

Дальнейшие исследования показали высокую эффективность совместного внесения КМН и минеральных удобрений. Окупаемость затрат на удобрение и орошение картофеля при различном увлажнении осушаемой почвы наглядно представлена на графике рисунка.

Из графика видно, что на осушаемой почве при совестном внесении 15 т с минеральными удобрениями, рассчитанными на получение урожая 30 т/га, прибавка составила 9,7 т/га при окупаемости дополнительных затрат 2,80 руб./руб. При двустороннем регулировании водного режима (осушение + орошение) на органоминеральном варианте, рассчитанном на получение 40 т/га, прибавка достигла 16,7 т/га при окупаемости 3,67 руб./руб. Во второй части графика при тех же урожаях выделена эффективность дополнительного орошения осушаемой почвы, которое оказалось наиболее эффективным на варианте 15 т/га КМН + NK (прибавка урожая картофеля за счет трех поливов, проводимых при влажности почвы 75% от ППВ, составила 10,9 т/га при окупаемости затрат на орошение и уборку дополнительного урожая 6,13 руб./руб.)

Таблица 9 - Экономическая эффективность различных удобрений на осушаемой дерново-подзолистой почве в звене оз. рожь-овес-картофель

Варианты*

В среднем за 3 года и прибавка

Стоимость доп. про-

Дополнительные затраты,

тыс. руб./га

Условный чистый

доход, тыс. руб./га

Окупаемость затрат,

руб./руб.

 

урожай,

ц/га зерн. ед

ц/га зерн.

ед

дукции,

тыс. руб./га

 

 

 

1. Контроль б/у

28,0

-

-

-

-

-

-

2. ОСВ 25 т/га

39,6

11,6

41,5

18,74

2,47

16,26

6,57

3. ОСВ 25 т/га + КМН 5 т/га

46,6

18,6

66,4

28,83

3,59

25,23

8,02

4. ОСВ 25 т/га +солома 2,5 т/га

42,7

14,7

52,5

18,97

2,73

16,24

6,95

5. ОСВ 25 т/га + торф 20 т/га

39,9

11,9

42,5

20,21

6,44

13,78

3,14

* удобрения вносились под первую культуру

Рис. Окупаемость затрат на удобрение и орошение картофеля при различном увлажнении осушаемой дерново-подзолистой почвы в 2011 году

Таким образом, представленные в статье материалы свидетельствует о целесообразности переработки навоза и птичьего помёта в экологически чистые компосты методом твердофазной ферментации органического сырья по широко используемой в РФ и странах СНГ технологии, разработанной ГНУ ВНИИМЗ.

1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 Рейтинг 0.00 (0 Голосов)
  • Комментарии к статье
  • Вконтакте
  • Facebook

Содержимое второго блока