ВОЗМОЖНОСТИ ОБЕЗВРЕЖИВАНИЯ БЕСПОДСТИЛОЧНОГО СВИНОГО НАВОЗА С ЦЕЛЬЮ ИСПОЛЬЗОВАНИЯ ЕГО В КАЧЕСТВЕ ОРГАНИЧЕСКОГО УДОБРЕНИЯ

ВОЗМОЖНОСТИ ОБЕЗВРЕЖИВАНИЯ БЕСПОДСТИЛОЧНОГО СВИНОГО НАВОЗА С ЦЕЛЬЮ ИСПОЛЬЗОВАНИЯ ЕГО В КАЧЕСТВЕ ОРГАНИЧЕСКОГО УДОБРЕНИЯ

Научная статья

Никифоренко Ю.Ю.^1, *, Мельник О.А.²

^{1, 2} Кубанский государственный аграрный университет им. И. Т. Трубилина, Краснодар, Россия

* Корреспондирующий автор (petuh_yulya[at]mail.ru)

Аннотация

В статье рассматривается один из способов обезвреживания бесподстилочного свиного навоза с целью возможного его использования в качестве экологичного органического удобрения. Опыт, заложенный на территории Кубанского ГАУ, показал положительное действие фосфогипса (отход производства минеральных удобрений) совместно с биопрепаратом «Тамир» (комплекс полезных микроорганизмов: дрожжи, молочнокислые, фотосинтезирующие, азотфиксирующие бактерии) и нитроаммофоской на качество бесподстилочного свиного навоза, что проявилось в улучшении таких показателей, как реакция среды, содержание общего азота. Кроме того, в опытном субстрате отмечается значительное улучшение санитарно-паразитологических показателей, а именно сокращение численности яиц гельминтов, что также способствует повышению его качества.

Ключевые слова: свиной навоз, обезвреживание, фосфогипс, свойства субстрата, органическое удобрение.

POSSIBILITIES OF NEUTRALIZATION OF LIQUID PIG MANURE FOR THE PURPOSE OF USING IT AS AN ORGANIC FERTILIZER

Research article

Nikiforenko Yu.Yu.¹, Melnik O.A.²

^{1, 2} Kuban State Agrarian University, Krasnodar, Russia

* Corresponding author (petuh_yulya[at]mail.ru)

Abstract

The article examines one of the ways of neutralization of liquid pig manure for the purpose of its possible use as an eco-friendly organic fertilizer. The experience in the Kuban State Agrarian University showed a positive effect of phosphogypsum (waste from the production of mineral fertilizers) together with the biological product "Tamir" (a complex of beneficial microorganisms: yeast, lactic acid, photosynthetic, nitrogen-fixing bacteria) and the ammonium nitrate phosphate fertilizer on the quality of liquid pig manure, which was manifested in the improvement of such indicators as the reaction of the medium, the content of total nitrogen. In addition, the experimental substrate shows a significant improvement in sanitary and parasitological indicators, namely, a reduction in the number of helminth eggs, which also contributes to improving its quality.

Keywords: pig manure, neutralization, phosphogypsum, substrate properties, organic fertilizer.

Введение

Использование современных методов содержания животных, приготовление концентрированных кормов, автоматизация кормления, а также другие многочисленные методы технологического, организационного и экономического характера привели к строительству комплексов промышленного типа по откорму свиней, крупного рогатого скота и птиц. Характерным для этих комплексов является скопление большого числа животных на малых площадях. При такой концентрации животных в комплексах постоянно производится большое количество экскрементов, которые смешиваются с подстилочным материалом и водой, использующейся для гидравлического смыва и удаления. При неправильном подходе к утилизации, хранению этих отходов в первую очередь загрязняются почвы, приводя в дальнейшем к загрязнению поверхностных и подземных вод [1, C. 180–181], [2, С. 31], [3, С. 14], [4, С. 624].

В то же время отходы животноводства представляют большую опасность в эпидемиологическом отношении. Микроорганизмы, содержащиеся в навозе, являются возбудителями инфекционных заболеваний. Поэтому, охрана окружающей среды и профилактика инфекционных заболеваний животных и людей требует разработки и внедрения эффективных технологий утилизации отходов животноводства [5, С. 47], [6, С. 43], [7, С. 10].

Проведенная работа является актуальной, поскольку защита окружающей среды требует, чтобы колоссальные объемы животноводческих отходов перерабатывались в достаточно короткие сроки экологически целесообразными методами, с применением передовых технологий, позволяющих получить высококачественные удобрения [8, С. 101].

Материалы и методы исследований

Исследования, направленные на обезвреживание бесподстилочного свиного навоза с целью использования его как экологичного органического удобрения, проводились на территории Кубанского ГАУ в осенне-зимний период. Для опыта был использован свежий бесподстилочный навоз, представляющий собой смесь кала с мочой свиней, содержащий небольшое количество растительных остатков и воды. Опыт был заложен в железных цистернах объемом 10 м³, вкопанных в землю на уровень ее поверхности. Сверху цистерны прикрывались крышками для исключения загрязнения субстрата, снижения его испаряемости и создания относительно анаэробных условий в емкости.

Опыт включал 2 варианта:

1) контроль (бесподстилочный свиной навоз);

2) опытный вариант (бесподстилочный свиной навоз + 1 т фосфогипса + 6 л биопрепарата «Тамир» + 50 кг нитроаммофоски).

Использованный в опыте биологически активный препарат «Тамир» (серии ЭМ) – это комплекс полезных почвенных микроорганизмов, активных при утилизации органических отходов, которые способствуют устранению неприятных запахов отходов, а также ускоренной их переработке. В состав биопрепарата входят дрожжи, патока, молочнокислые, фотосинтезирующие, азотфиксирующие бактерии, вода.

Отбор проб из каждого варианта производили в день закладки опыта в октябре и в последующем каждый месяц (ноябрь, декабрь) для определения следующих показателей: влажность; общий азот (на сухое вещество; на продукт с исходной влажностью); общий фосфор (на сухое вещество; на продукт с исходной влажностью); количественный состав микрофлоры; санитарно-паразитологические показатели; микроэлементный состав; токсичность. Исследования проводились согласно общепринятым методикам.

Результаты исследований

Для изучения свойств отходов животноводства и решения проблемы их скорейшего обезвреживания был использован свежий бесподстилочный навоз, представляющий собой смесь кала с мочой животных, содержащий небольшое количество растительных остатков и воды.

Навоз был отобран из корпуса, в котором содержатся поросята возрастом 4 месяца и старше, из накопительной ямы объемом 20 м³, выложенной изнутри плиткой. Содержание поросят – групповое, в станках. Для кормления животных используется комбикорм, состоящий из ячменя (55 %), пшеницы (20 %), кукурузы (10 %), гороха (5 %), подсолнечного жмыха (10 %).

В результате проведения исследований по истечении месяца с момента закладки опыта было отмечено, что в контрольной емкости, содержащей только бесподстилочный навоз, на поверхности субстрата образовалась довольно плотная корка. Сам навоз имел насыщенный зеленоватый цвет и характерный запах.

В опытной емкости, содержащей кроме навоза фосфогипс, нитроаммофоску и биопрепарат, корка на поверхности субстрата отсутствовала, а была заметна бактериальная пленка на поверхности жидкости, запах не такой резкий как в контроле. По истечении двух месяцев с момента заложения опыта в опытной емкости наблюдались активные процессы брожения, о чем свидетельствовало интенсивное газообразование.

При проведении исследований изучаемые субстраты были проанализированы на некоторые физические и химические показатели (см. таблицу 1). Анализ стоков выявил их щелочную реакцию – 7,4 ед. рН. По показателю рН возможно применение данных стоков, как для удобрения кислых почв, так и щелочных без ухудшения их состояния по данному показателю.

 

Таблица 1 – Физические и химические свойства субстратов

Показатель	На момент закладки опыта		Через 1 месяц		Через 2 месяца
	Контроль	Опыт	Контроль	Опыт	Контроль	Опыт
Влажность, %	97,2	97,6	96,1	97,5	98,2	97,7
Реакция среды, ед. рН	7,4	7,3	7,6	7,2	7,5	7,0
Общий азот, %	2,0	2,3	1,5	2,2	1,2	2,0
Общий фосфор, %	5,6	4,9	5,6	4,8	5,5	5,2

 

Реакция среды навоза контрольного варианта через месяц после закладки опыта повысилась на 0,2 ед. рН. В опытной же емкости отмечено понижение рН субстрата до 7,2 ед. рН, что связано с добавлением фосфогипса, реакция которого в солевом растворе составляет 5,9 ед. рН.

Содержание азота в сухом остатке навоза, отобранного из контрольной емкости, при закладке опыта составило 2,0 %. В субстрате с исходной влажностью (97,2 %) это количество соответствовало 0,06 %.

При проведении дальнейших исследований (через 1 месяц) выявлено уменьшение содержания общего азота в субстрате контрольной емкости до 1,5 % в сухом остатке. В субстрате опытного варианта содержание общего азота в сухом остатке оказалось выше, чем в контрольном и составило 2,2 %. На второй месяц проведения исследований в опытном варианте произошло незначительное снижение общего азота до 2,0 %, тогда как на контроле данный показатель составил 1,2 %.

Содержание общего фосфора в контрольном варианте при первоначальном отборе составило 5,6 %, эта концентрация соответствует 0,16 % в исследуемом продукте с исходной влажностью.

При последующем исследовании образцов, отобранных по истечении месяца с момента заложения опыта, обнаружено, что содержание общего фосфора в сухом остатке навоза контрольной емкости составило 5,6 % и не изменилось по сравнению с предыдущими исследованиями. Учитывая, что изменилось содержание влаги в исследуемом субстрате, пересчет на продукт с исходной влажностью выявил увеличение содержания общего фосфора во влажном (свежем) субстрате до 0,22 %.

Содержание общего фосфора в опытном варианте ниже и составило 4,8 % на сухой продукт. Причем одним из компонентов опыта являлся фосфогипс – минеральное вещество, обогащенное фосфором. Уменьшение содержания возможно связано как с расслоением стоков и выпадением фосфорсодержащих веществ в осадок, а также с интенсификацией микробиологических процессов и потреблением фосфора микроорганизмами в целях обеспечения их нормальной жизнедеятельности. Учитывая более высокую влажность опытного варианта, при пересчете на продукт с исходной влажностью отмечено содержание фосфора в количестве 0,12 %.

На момент закладки опыта в проанализированной пробе, отобранной из контрольной емкости, обнаружены яйца гельминтов общей численностью 32 шт./л. Численность яиц гельминтов в бесподстилочном навозе опытной емкости составила 29 шт./л. По истечении одного месяца с момента закладки опыта численность яиц гельминтов в жидкой фракции контроля осталась прежней, а в опытном варианте уменьшилась до 2 шт./л., что связано с осаждение яиц фосфогипсом в твердую фракцию.

Для оценки токсичности исследуемых субстратов применялись тест-организмы двух видов: ракообразные дафнии (Daphnia magna Straus) и протококковые водоросли (Scenedesmus quadricauda (Turp.) Breb.).

Пробы, отобранные в день заложения опыта, по степени токсического воздействия на гидробионты были отнесены к третьему классу опасности (см. таблицу 2).

 

Таблица 2 – Воздействие сточных вод на тест-организмы

Вариант опыта	Тест-организмы						Класс опасности пробы
	Daphnia magna			Scenedesmus quadricauda
	разведение, раз			разведение, раз
	б/р	100	1000	б/р	100	1000
На момент закладки опыта
Контроль	+	–	–	+	+	–	3
Опыт	+	–	–	+	+	–	3
Через 1 месяц
Контроль	+	–	–	+	+	–	3
Опыт	+	–	–	+	+	–	3
Через 2 месяца
Контроль	+	–	–	+	+	–	3
Опыт	+	–	–	+	+	–	3

 

По истечении двух месяцев токсичность изучаемых субстратов, как в опыте, так и в контроле не снизилась, хотя в емкости, содержащей кроме бесподстилочного навоза фосфогипс, нитроаммофоску и биопрепарат, произошли процессы, которых не наблюдалось в контроле. Так в опытной емкости интенсивно протекали процессы брожения, сопровождающиеся обильным газообразованием, субстрат имел сероватую окраску и был более прозрачным по сравнению с контролем, цвет субстрата которого ярко болотный. В контрольной емкости на поверхности отмечалась достаточно плотная корка, а в опытной емкости ее нет, что объясняется осаждением взвесей фосфогипсом.

Хотя снижения токсичности субстрата по истечении двух месяцев с начала проведения исследований не наблюдалось, но изменения, произошедшие с субстратом, указывают на необходимость проведения дальнейших исследований и позволяют надеяться на снижение токсичности [9, С. 6], [10, С. 6–8].

Выводы

Результаты проведенных исследований позволяют сделать следующие выводы:

1. При добавлении в опытную емкость со свиным навозом фосфогипса наблюдается смена щелочной реакции среды на более нейтральную, что связано с кислой реакцией минерального отхода (5,9 ед. рН.).
2. В процессе хранения навоза происходят потери азота, что связано как с микробиологическим потреблением, так и с выделением некоторых форм азота в виде газа.
3. Содержание фосфора за время проведения исследований значительно варьирует: его количество при добавлении фосфогипса сначала снижается, а затем снова увеличивается, что может быть связано с плохой растворимостью фосфогипса в воде. В процессе постепенного растворения фосфогипса, увеличивается и количество фосфора в растворе.
4. Внесение фосфогипса способствует осаждению яиц гельминтов и, следовательно, снижению их численности в жидкой фракции с последующим сосредоточением в осадке. 

Конфликт интересов Не указан.

Conflict of Interest None declared.

Список литературы / References

1. Гукалов В. Н. Перспективы использования отходов сельскохозяйственных и промышленных производств для повышения плодородия почвы / В. Н. Гукалов, О. А. Мельник // В сборнике: Проблемы рекультивации отходов быта, промышленного и сельскохозяйственного производства. – 2010. – С. 179–184.
2. Мельник О. А. Основные принципы альтернативной системы земледелия при выращивании кукурузы / О. А. Мельник // Экологический вестник Северного Кавказа. – 2011. – Т. 7. – № 4. – С. 29–33.
3. Никифоренко Ю. Ю. Возможности использования свиного навоза в качестве органического удобрения / Ю. Ю. Никифоренко // Сборник тезисов по материалам III Национальной конференции. – Краснодар, 2019. – С. 14–15.
4. Никифоренко Ю. Ю. Проблемы и возможности использования свиного навоза в качестве удобрения / Ю. Ю. Никифоренко // Сборник научных трудов по материалам Международной научной экологической конференции, посвященной Году науки и технологий. – Краснодар: КубГАУ, 2021. – С. 623–625.
5. Антоненко Д. А. Влияние сложного компоста на верхний слой чернозема обыкновенного и развитие сельскохозяйственных культур / Д. А. Антоненко, И. С. Белюченко, О. А. Мельник и др. // Экологический вестник Северного Кавказа. – 2014. – Т. 10. – № 4. – С. 45–65.
6. Антоненко Д. А. Воздействие свиного навоза и компоста на его основе на свойства чернозема выщелоченого и продуктивность озимой пшеницы / Д. А. Антоненко // Экологический вестник Северного Кавказа. – 2017. – Т. 13.– №1. – С. 40–46.
7. Антоненко Д. А. Использование сложных компостов на основе отходов в системе органического земледелия / Д. А. Антоненко, Ю. Ю. Никифоренко, О. А. Мельник // Современная наука: актуальные проблемы теории и практики. Серия: Естественные и технические науки. – 2019. – № 11. – С. 7–11.
8. Алифиров М. Д. К вопросу о технологии переработки свиного навоза в перегной и его обогащении микроэлементами / М. Д. Алифиров, И. С. Белюченко, Т. В. Бозина и др. // Экологический вестник Северного Кавказа. – 2007. – Т. 3. – № 3. – С. 99–104.
9. Антоненко Д. А. Оценка влияния отходов животноводства на окружающую среду методом биотестирования / Д. А. Антоненко, И. С. Белюченко // Экологический вестник Северного Кавказа. – 2018. – Т. 14.– № 3. – С. 4–9.
10. Антоненко Д. А. Оценка токсичности сложных компостов методом биотестирования / Д. А. Антоненко, Ю. Ю. Никифоренко, О. А. Мельник // Современная наука: актуальные проблемы теории и практики. Серия: Естественные и технические науки. – 2020. – № 8–2. – С. 5–9.

Список литературы на английском языке / References in English

1. Gukalov V. N. Perspektivy ispol'zovanija otkhodov sel'skokhozjajjstvennykh i promyshlennykh proizvodstv dlja povyshenija plodorodija pochvy [Prospects for the use of agricultural and industrial waste to increase soil fertility] / V. N. Gukalov, O. A. Melnik // V sbornike: Problemy rekul'tivacii otkhodov byta, promyshlennogo i sel'skokhozjajjstvennogo proizvodstva [In the collection: Problems of recultivation of household waste, industrial and agricultural production]. - 2010. - pp. 179-184 [in Russian]
2. Melnik O. A. Osnovnye principy al'ternativnojj sistemy zemledelija pri vyrashhivanii kukuruzy [Basic principles of an alternative system of agriculture in the cultivation of corn] / O. A. Melnik // Ehkologicheskijj vestnik Severnogo Kavkaza [Ecological Bulletin of the North Caucasus]. - 2011. - Vol. 7. - No. 4. - pp. 29-33 [in Russian]
3. Nikiforenko Yu. Yu. Vozmozhnosti ispol'zovanija svinogo navoza v kachestve organicheskogo udobrenija [The possibilities of using pig manure as an organic fertilizer] / Yu. Yu. Nikiforenko // Sbornik tezisov po materialam III Nacional'nojj konferencii [Collection of abstracts based on the materials of the III National Conference]. - Krasnodar, 2019. - pp. 14-15 [in Russian]
4. Nikiforenko Yu. Yu. Problemy i vozmozhnosti ispol'zovanija svinogo navoza v kachestve udobrenija [Problems and possibilities of using pig manure as a fertilizer] / Yu. Yu. Nikiforenko // Sbornik nauchnykh trudov po materialam Mezhdunarodnojj nauchnojj ehkologicheskojj konferencii, posvjashhennojj Godu nauki i tekhnologijj [Collection of scientific papers based on the materials of the International Scientific Environmental Conference dedicated to the Year of Science and Technology]. - Krasnodar: KubGAU, 2021. - pp. 623-625 [in Russian]
5. Antonenko D. A. Vlijanie slozhnogo komposta na verkhnijj slojj chernozema obyknovennogo i razvitie sel'skokhozjajjstvennykh kul'tur [The influence of complex compost on the upper layer of ordinary chernozem and the development of agricultural crops] / D. A. Antonenko, I. S. Belyuchenko, O. A. Melnik, et al. // Ehkologicheskijj vestnik Severnogo Kavkaza [Ecological Bulletin of the North Caucasus]. - 2014. - Vol. 10. - No. 4. - pp. 45-65 [in Russian]
6. Antonenko D. A. Vozdejjstvie svinogo navoza i komposta na ego osnove na svojjstva chernozema vyshhelochenogo i produktivnost' ozimojj pshenicy [The effect of manure and compost based on it on the properties of leached chernozem and the productivity of winter wheat] / D. A. Antonenko // Ehkologicheskijj vestnik Severnogo Kavkaza [Ecological Bulletin of the North Caucasus]. - 2017. - Vol. 13. - No. 1. - pp. 40-46 [in Russian]
7. Antonenko D. A. Ispol'zovanie slozhnykh kompostov na osnove otkhodov v sisteme organicheskogo zemledelija [The use of complex compost based on waste in the system of organic farming] / D. A. Antonenko, Yu. Yu. Nikiforenko, O. A. Melnik // Sovremennaja nauka: aktual'nye problemy teorii i praktiki. Serija: Estestvennye i tekhnicheskie nauki [Modern science: actual problems of theory and practice. Series: Natural and Technical Sciences]. - 2019. - No. 11. - p. 7-11 [in Russian]
8. Alifirov M. D. K voprosu o tekhnologii pererabotki svinogo navoza v peregnojj i ego obogashhenii mikroehlementami [On the issue of the technology of processing pig manure into humus and its enrichment with trace elements] // M. D. Alifirov, I. S. Belyuchenko, T. V. Bozin, et al. // Ehkologicheskijj vestnik Severnogo Kavkaza [Ecological Bulletin of the North Caucasus]. - 2007. - Vol. 3. - No. 3. - pp. 99-104 [in Russian]
9. Antonenko D. A. Ocenka vlijanija otkhodov zhivotnovodstva na okruzhajushhuju sredu metodom biotestirovanija [Assessment of the impact of animal husbandry waste on the environment by the method of biotesting] / D. A. Antonenko, I. S. Belyuchenko // Ehkologicheskijj vestnik Severnogo Kavkaza [Ecological Bulletin of the North Caucasus]. - 2018. - Vol. 14. - No. 3 – pp. 4-9 [in Russian]
10. Antonenko D. A. Ocenka toksichnosti slozhnykh kompostov metodom biotestirovanija [Assessment of the toxicity of complex compost by biotesting] / D. A. Antonenko, Yu. Yu. Nikiforenko, O. A. Melnik // Sovremennaja nauka: aktual'nye problemy teorii i praktiki. Serija: Estestvennye i tekhnicheskie nauki [Modern science: actual problems of theory and practice. Series: Natural and Technical Sciences]. - 2020. - No. 8-2 – p. 5-9 [in Russian]