Сельскохозяйственные отходы и их дальнейшее использование с целью улучшения физико-химического состава почв на примере предприятий краснояружского района белгородской области

Введение. Важнейшим свойством почв является их плодородие, под которым понимают комплекс свойств, обеспечивающих физические и физиологические условия роста и развития растений, а также формирование урожая. Динамика состояния плодородия земель зависит от степени выполнения сельхозтоваропроизводителями биологических требований: травосеяние, экономически обоснованная структура посевных площадей, рациональное размещение сельскохозяйственных культур на полях, основных и почвозащитных севооборотов.

Для поддержания почвенного плодородия в Краснояружском районе предусмотрен ряд мероприятий по внесению органических удобрений. На сегодняшний день это одна из важных задач, стоящая перед растениеводами. По данным научных учреждений, потери гумуса в пахотном слое Центрально-Черноземной зоны составляют 0,5-0,7 тонн на гектаре в год.

Органические удобрения являются средством воспроизводства гумуса в пахотных землях и регулирования всех ценных агрономических свойств почв. Из одной тонны подстилочного навоза влажностью около 75% в почве образуется 36-60 кг гумуса. В навозе содержатся макро- и микроэлементы, он является источником углекислого газа и микроорганизмов. Внесение известковых материалов улучшает физико-химические свойства почвы и повышает эффективность минеральных удобрений на 30-35%.

На каждом производстве помимо основной продукции образуется также и побочная продукция, т.е. отходы производства. На предприятиях района организован учёт отходов производства и потребления. К отходам производства относятся подстилка с помётом, навозные стоки, являющиеся ценным органическим удобрением, а также биоотходы, являющиеся сырьём для производства мясо-костной муки.

Материалы и методы исследования. Краснояружский район является сельскохозяйственным районом. Площадь района 479,2 км². Всего земель сельскохозяйственного назначения 36 тыс. га, в том числе сельхозугодий - 32,3 тыс. га, что составляет 67,3% от общей площади района. Умеренно континентальный климат, плодородные черноземные почвы создают благоприятные условия для развития сельского хозяйства.

К основным исследуемым предприятиям района, которые используют отходы производства с целью улучшения плодородия почв, относятся:

• ОАО «Краснояружский свинокомплекс»;
• ЗАО «Краснояружский бройлер»;
• ЗАО «Краснояружская зерновая компания».

Основными отходами ОАО «Краснояружский свинокомплекс», применяемымид-ля улучшения плодородия почв, являются навозные стоки.

При выходе на полную производственную мощность ежегодно ОАО «Красно-яружский свинокомплекс» даёт более 100 тыс. тонн навозных стоков. Для навозоудале-ния в корпусах применяется самосплавная система: под станками с решетчатым полом устраиваются навозные бетонные ванны, глубиной 0,4-0,6 метров, куда через решетчатые полы поступают экскременты животных и смывная вода по уборке и дезинфекции станков.

Под ваннами смонтирована система канализационных трубопроводов из поли-винхлорида диаметром 250 мм. В ваннах находятся навозные тройники с плотно прилегающими к отверстию пробками. Пробки легко поднимаются при помощи железного крюка. При вынимании пробки из тройника начинается навозоудаление. Жидкость в навозе является движущей силой в шлюзовании. Данная система уборки навоза обеспечивает постоянную легко поддерживаемую чистоту и исключает тяжелый физический труд. Отдельные бетонные ванны под полом исключают проникновение инфекции с навозом из одной секции в другую.

Благодаря герметичному закрыванию сливных отверстий исключаются самопроизвольное вытекание из ванн жидкой фракции навоза и сквозняки под решетками. Навозная жижа из свинарников по системе трубопроводов отводится в два заглубленных открытых навозозборника (лагуна) вместимостью, рассчитанной на восьмимесячное хранение навоза - для обеззараживания и дальнейшей утилизации. Дно и откосы навозохранилища выстилаются полимерным покрытием, что препятствует контакту свиных стоков с почвой.

Навоз удаляется из свинарников каждые 14 дней, так как старый навоз при разложении выделяет сероводород. Навозные чаши не должны быть переполнены, так как может произойти поднятие пробок в опорожненных чашах. Навозоудаление чаши занимает 2-3 минуты и осуществляется при работающей вентиляции. До вывоза навозных стоков на поля проводится контроль на подтверждения их удобрительной ценности и отсутствия гельминтов и патогенной микрофлоры. Для проведения дегельмитизации навозных стоков используется безвредный овицидный препарат «Пуролат-Бингсти», показавший высокую эффективность при использовании.

Исходные свиноводческие стоки имеют высокую удобрительную ценность, они содержат значительное количество микроудобрений, а также большое количество различных микроорганизмов, которые, попадая в почву, улучшают физико-химический состав черноземов. По своим качественным показателям навозные стоки соответствуют ОСТ 10-119-96 «Удобрения органические. Стоки навозные, пометные».

Физико-химический состав стоков Краснояружского свинокомплекса приведен в таблице 1. Калий представлен растворимой безхлорной формой и хорошо используется сельскохозяйственными культурами. При использовании свиностоков в растениеводстве пополняется запас подвижных форм питательных элементов в почве, улучшает круговорот макро- и микроэлементов в системе почва - растения, стимулируется деятельность микроорганизмов в почве, увеличивается образование углекислоты и различных органических кислот.

Свиностоки положительно влияют на физические свойства почвы, ее поглотительную способность, буферность и другие показатели, характеризующие плодородие почвы, значительно повышаются урожайность и качество продукции. Необходимо отметить то, что при использовании свиностоков мы получаем экологически чистую продукцию, что невозможно при применении минеральных удобрений, которые в своем составе имеют много примесей, способствующих ухудшению качества продукции, накоплению в урожае вредных веществ.

Стоки из свиноводческого комплекса поступают в отстойники-накопители, затем при помощи фекального насоса закачиваются в цистерну РЖТ-8 (10) и доставляются на поля утилизации в соответствии с договором, заключенным с ЗАО «Краснояружская зерновая компания», и вносятся на поля, свободные от посевов по согласованию с главным агрономом компании.

Один из способов внесения в почву стоков - это применение РЖТ-10 с трактором Т-150, производится в теплое время года весной и осенью. Начало и продолжительность работ по гидротранспортированию и внесению свиностоков в почву определяются агрономом в соответствии с состоянием почвы, агротехническими требованиями, сроками и степенью заполнения навозохранилищ.

Нормы внесения зависят от сельскохозяйственной культуры и рассчитаны в зависимости от планируемого урожая. Рекомендуемые нормы внесения свиностоков: под сахарную свеклу - 200 т/га; под кукурузу - 150; под остальные культуры - 60 т/га. Стоки в течение суток при помощи культиваторов заделываются в почву, чтобы предотвратить распространение запаха и значительную потерю питательных веществ, особенно азота. Поля утилизации расположены на расстоянии от 3 до 24 км. Рельеф местности спокойный, от 0,1 до 2. Расстояние от жилья до участков утилизации 2-24 км, от водных объектов - более 5 км (рис. 1. Карта).

В 2007 году на Российском рынке агротехники компания AGCO представила машину для внесения органических удобрений Terra Gator 9205 (рис. 2). В России Белгородская область стала первой, где стала применяться данная техника.

Машина представляет собой самоходное пятиколесное шасси, оборудованное емкостью 20 куб. м, высокопроизводительным насосом и системой инжекции навоза в подпочву. Техника предназначена для внесения как твердых органических удобрений, так и жидких. Terra Gator 9205 отличается по ряду параметров от традиционной системы утилизации навоза: во-первых, высокая рабочая и транспортная скорость позволяет перекрыть вдвое, а в некоторых случаях втрое производительность традиционных систем; во-вторых, за счет специально разработанных арочных шин новая техника оказывает меньше давления на почву (1,2-1,5 кг/ см²), чем трактор с прицепом (3,0 кг/см²). Машина способна работать на влажных почвах и меньше зависит от климатических условий и рельефа почвы. Внесение навоза полностью компьютеризировано, не зависит от перепадов скорости и позволяет вносить строго рассчитанную дозу удобрений.

Terra Gator 9205 снабжается системами для инжекции навоза в корневую зону многолетних трав (всходов зерновых). Гидросистема машины оборудована сепаратором посторонних включений и измельчителем крупных фракций. В 2008 году ОАО «Крас-нояружский свинокомплекс» приобрел машины для внесения органических удобрений Terra Gator 9205. В ходе эксплуатации и применения техники Terra Gator 9205 за период 2008-2012 годы был выявлен значительный рост производительности по сравнению с предыдущим методом внесения стоков в почву. Опыт работы в Белгородской области показал, что в среднем при двухсменной работе выработка на одну машину составляет около 1000 м³ за один день.

В 2012 году по ОАО «Краснояружский свинокомплекс», образовано 189625 тонн навозных стоков при лимите образования 200365 тонн. Затраты на внесение навозных стоков в качестве органического удобрения составили 1956 тыс. рублей или 18 руб. за 1 м³. Из них 68265 тонн (36%) внесено в почву с помощью техники Terra Gator 9205, а остальные поверхностно. Несмотря на видимое экономическое предпочтение (поверхностное внесение в 3 раза дешевле) агротехническая эффективность значительно хуже, а негативное воздействие на экосистемы значительно выше.

Основные отходы ЗАО «Краснояружский бройлер», применяемые для улучшения плодородия почв, - пометоподстилочные смеси и помёт.

При напольной технологии содержания птицы в качестве подстилки в птицеводческих корпусах используются древесные опилки. После окончания цикла откорма опилки удаляются из птицеводческих корпусов вместе с накопившимся помётом. Перед вывозом помётоподстилочную смесь обрабатывают 3-5% раствором каустической соды с целью обеззараживания. Погрузка смеси осуществляется внутри корпуса в автотракторные прицепные телеги. Выгрузка и складирование пометоподстилочной смеси осуществляется на помётохранилище. Помётохранилище вместимостью 22 тыс. м³ представляет собой площадку с бетонным основанием 60 * 148 м и обваловкой из водонепроницаемой глины по периметру. Выбросы от помётохранилища происходят в течение всего года по мере поступления свежей помётоподстилочной смеси. Накопление помета осуществляется постепенно. После вывоза отработанную помётоподстилочную смесь буртуют при помощи спецтехники на высоту не более 2,5 м для уменьшения площади использования. Срок хранения смеси на помётохранилище, согласно научно-практическим рекомендациям, составляет не менее 6 месяцев. За этот период времени проходящие внутри бурта микробиологические анаэробные процессы превращают её в ценнейшее органическое удобрение. После истечения минимального срока хранения отработанная помётоподстилочная смесь вывозятся на поля ЗАО «Краснояружской зерновой компании» согласно договору.

ЗАО «Краснояружская зерновая компания» активно занимается внесением органических удобрений и известковых материалов. В 2012 году было внесено:

• навоза 116 843 тонн на площадь 902 га;
• птичьего помета 19 008 тонн на площадь 965 га;
• жидких стоков 117 508 тонн на площадь 1507 га.

Итого внесению органических удобрений была подвергнута площадь порядка 3 374 га. ЗАО «Краснояружская зерновая компания» использует также отходы своего производства.

Значительным резервом повышения количества органического вещества в почве является кормовая солома. При урожае зерновых 50ц/га на поле остается 60 центнеров соломы, что равносильно 30 т навоза. Химический состав соломы довольно широко изменяется в зависимости от почвенных и погодных условий. В среднем 1 т соломы содержит 5 кг азота, 2,5 кг фосфорного ангидрида, 8 кг окиси калия, 360-400 кг углерода в форме различных органических соединений.

При внесении соломы наблюдается увеличение в почве количества водопрочных агрегатов размером 0,25 мм, водопроницаемости и запасов продуктивной влаги. Внесение соломы улучшает физико-химические свойства почвы, уменьшает потери азота, что в целом оптимизирует условия питания растений. В среднем в хозяйстве выход соломы составил около 50 тыс. тонн. Часть ее, примерно около 4 тыс. тонн, используется в животноводстве крестьянско-фермерскими хозяйствами.

А остальная часть, порядка 46 тыс. тонн, вносится путем рассеивания по полю комбайнами, оборудованными измельчителями соломы, а заделка ее осуществляется путем дискования или лущения на небольшую глубину 8-10 см. При этом более интенсивно размножаются свободно-живущие азотфиксирующие микроорганизмы и разложение соломы в почве идет более энергично и без накопления токсических веществ.

Результаты исследования. В результате проведенного анализа можно сделать следующее заключение.

Концепция современного земледелия предполагает экологический подход к сельскохозяйственному производству, а также интенсификацию биологических процессов в решении вопросов воспроизводства почвенного потенциала. Учитывая экономические и практические соображения, существует необходимость применения органических удобрений (сельскохозяйственных отходов), т.к. критически стоит проблема их утилизации, а также рационального использования.

По данным наблюдений и анализа полученной информации нужно использовать современные методы и технику для использования отходов в целях повышения плодородия почв. В итоге при использовании закрытого способа в несения удобрений с помощью техники Terra Gator 9205 агротехническая эффективность значительно выше, а негативное воздействие на экосистемы гораздо ниже.

Работа по утилизации отходов, внесению удобрений повышению плодородия почв способствует сохранению окружающей среды для будущих поколений.