Технология переработки бесподстилочного помета с гуминовыми кислотами и ее агрономическая эффективность
Технология переработки бесподстилочного помета с гуминовыми кислотами и ее агрономическая эффективность
Аннотация
Одной из важнейших задач птицеводства является утилизация бесподстилочного помета с максимальным сохранением питательных веществ и минимизацией воздействия на окружающую среду. Цель работы — разработка комплексной технологии переработки бесподстилочного помета в органическое удобрение с использованием гуминовых кислот и оценка ее влияния на свойства компоста и рост растений. Исследования проведены в ФНЦ «ВНИТИП» на базе СГЦ «ЭПХ Загорское». В первом опыте бесподстилочный помет компостировали в контейнерах объемом 1 м3 с использованием метода пассивной аэрации. Схема опыта включала: контроль (без добавок), варианты с добавлением препарата гуминовых кислот (ГК) «Экор-СП» в дозах 1,0 и 1,5 л/т. Проведены наблюдения за температурой, газообменом, определены микробиологические и физико-химические показатели. Установлено, что применение ГК в дозе 1,5 л/т снижает эмиссию аммиака, стабилизирует температурный режим и повышает содержание общего азота в компосте до 4,76%, что на 13,6% выше контроля. Содержание общего фосфора в опытных вариантах увеличилось на 20%. Продукт из варианта 1,5 л/т соответствует ГОСТ Р 33830-2016 по микробиологическим показателям и имеет оптимальную влажность 58,6%. Во втором опыте проведена агроапробация полученных компостов при выращивании пекинской капусты в условиях фитотрона. При агроапробации компост с гуминовыми кислотами обеспечил прирост содержания общего азота в почве на 80%, общего фосфора на 18%, общего калия на 23–25% относительно контроля. Растения капусты на этом компосте показали положительную динамику роста и высокий индекс зелени, сопоставимый с традиционным компостом. Технология компостирования бесподстилочного помета методом пассивной аэрации с гуминовыми кислотами в дозе 1,5 л/т позволяет получить стандартизированное органическое удобрение с повышенной питательной ценностью.
1. Введение
Птицеводство является одним из интенсивных секторов агропромышленного комплекса, сопровождающихся накоплением значительных объемов помета. По данным статистики в Китае ежегодно образуется около 3,05 миллиарда тонн навоза от скота и птицы
, . В России проблема утилизации отходов птицеводства также стоит крайне остро, особенно для регионов с высокой концентрацией поголовья. Накопление помета без надлежащей переработки приводит к загрязнению почв, водоемов и атмосферы, а также к потерям ценных питательных элементов .Компостирование признано экологически безопасным и экономически эффективным методом (невысокие капитальные вложения) переработки органических отходов. Данный биотермический процесс позволяет не только снизить объем отходов и уничтожить патогенную микрофлору, но и получить ценный продукт — органическое удобрение, пригодное для использования в сельском хозяйстве
. В мировой практике применяются различные технологии компостирования птичьего помета, которые можно классифицировать по способу аэрации и организации процесса. Основными методами являются компостирование в буртах с периодическим ворошением, статическое компостирование с пассивной или принудительной аэрацией, а также компостирование в закрытых реакторах. Анаэробное сбраживание и термохимическая конверсия (пиролиз, газификация) представляют собой альтернативные пути переработки, однако компостирование остается наиболее экономически доступным вариантом.Однако традиционные способы компостирования характеризуются длительными сроками и значительными потерями азота, что снижает питательную ценность конечного продукта . Основной причиной потерь является эмиссия аммиака в термофильной фазе компостирования. В последние годы все большее внимание исследователей привлекает вермикомпостирование — метод переработки органических отходов с использованием дождевых червей (в основном Eisenia fetida) и микроорганизмов. Этот биотехнологический подход позволяет получить биогумус (вермикомпост), обладающий высокой агрономической ценностью. Однако при переработке свежего бесподстилочного помета с высокой влажностью и высокой концентрацией аммиака требуется предварительная подготовка, что увеличивает трудоемкость и продолжительность процесса. Кроме того, вермикомпостирование чувствительно к условиям температуры и влажности, и его эффективность в условиях крупных птицефабрик требует дополнительной оптимизации
, .Наряду с биологическими методами, активно исследуется применение различных добавок для интенсификации компостирования. Особый интерес представляют гуминовые вещества. Как показано в обзоре Yongxu Jin и соавторов , экзогенные гуминовые вещества способны улучшать азотный цикл в системе почва-растение, фиксировать азот, а также снижать эмиссию газов. Гуминовые кислоты способствуют связыванию аммонийного азота, снижая его потери в атмосферу, и стимулируют микробиологическую активность
, .Особый интерес представляет использование гуминовых кислот при переработке бесподстилочного помета, характеризующегося высокой влажностью и повышенным содержанием азота в аммиачной форме. Согласно анализу современных методов гумификации отходов животноводства, применение различных добавок позволяет повысить агрономическую ценность компоста
, . Однако вопросы оптимизации доз внесения гуминовых препаратов в условиях пассивной аэрации изучены недостаточно.Цель исследования — разработка комплексной технологии переработки бесподстилочного помета в органическое удобрение с использованием гуминовых кислот и оценка ее влияния на свойства компоста и развитие растений.
2. Методы и принципы исследования
Исследования проведены на базе ФНЦ «ВНИТИП» (СГЦ «ЭПХ Загорское»). В первом опыте использовали метод пассивной аэрации, который заключался в периодическом (1 раз в 5 дней) принудительном продувании компостной массы воздухом с помощью переносного вентилятора. Объем продуваемого воздуха составлял 50 м3/ч на 1 м3 субстрата, продолжительность каждой продувки — 15 минут. Химический состав исходного бесподстилочного помета: азот общий — 4,2%, фосфор общий — 2,3%, калий общий — 1,9%, влажность — 68%.
Схема первого опыта включала три варианта:
1 — контроль (компостирование бесподстилочного помета без добавок);
2 — компостирование с добавлением препарата ГК «ЭКОР-СП» в дозе 1 л/т;
3 — компостирование с добавлением препарата ГК в дозе 1,5 л/т.
Компостирование проводили в контейнерах объемом 1 м3 в летний период. Еженедельно измеряли температуру по 5 точкам на глубине 30 см и концентрацию газов (аммиак, углекислый газ, сероводород, метан) в воздухе над контейнерами. В начале и конце опыта определяли микробиологические (КМАФАнМ, бактерии группы кишечной палочки (БГКП), энтерококки) и физико-химические показатели: азот общий, фосфор общий (P2O5), калий общий (K2O), влажность.
Для агроапробации (второй опыт) отобраны образцы компоста из варианта 1 (контроль) и варианта 3 (оптимальный). Исследования проводили в условиях фитотрона. Характеристика исходной почвы (дерново-подзолистая супесчаная): азот общий — 300 мг/кг, фосфор общий (P2O5) — 750 мг/кг, калий общий (K2O) — 450 мг/кг, pH — 6,5. Подготовка почвы выполнена по ГОСТ Р 70229-2022. Схема агроапробации:
· 0к — обедненная почва без удобрений (абсолютный контроль);
· 1к — почва + компост, полученный в варианте 1 (21 г/2 кг почвы);
· 3о — почва + компост, полученный в варианте 3 (20,5 г/2 кг почвы).
Дозы удобрений рассчитывали, исходя из содержания общего азота в компостах для выравнивания доз по этому элементу. Повторность опыта 4-кратная. Отбор проб почвы проводили по ГОСТ Р 5855-2019. Оценивали химический состав почвы (азот общий, фосфор общий, калий общий, pH), всхожесть, динамику роста растений и цвет надземной части (индекс зелени по RGB-шкале: 1 балл — пожелтение, 5 баллов — насыщенный зеленый цвет).
3. Основные результаты
В процессе компостирования выявлено влияние гуминовых кислот на газообмен. В вариантах опыта отмечена тенденция к снижению пиковых концентраций аммиака. В варианте 3 (1,5 л/т) к концу периода компостирования концентрация аммиака составила 2 мг/м3 (в контроле — 3 мг/м3), что свидетельствует о лучшей иммобилизации азота и снижении его потерь. Концентрации метана во всех вариантах не превышали ПДК, что указывает на преобладание аэробных процессов благодаря применяемой системе продувки. Температурная динамика в вариантах с ГК характеризовалась более плавным снижением, стабилизируясь к концу эксперимента на уровне температуры окружающей среды (13–14 °С). Полученные данные согласуются с результатами исследований
, , показавших, что применение гуминовых добавок способствует оптимизации температурного режима и снижению потерь азота при компостировании.Микробиологический анализ показал, что компостирование обеспечило деконтаминацию: БГКП в конце опыта не обнаружены ни в одном из вариантов. Однако в образце 2-го варианта (1 л/т) после компостирования выделялись энтерококки, что делает этот компост непригодным к применению в соответствии с ГОСТ Р 33830-2016
, . Образцы компостов 3-го варианта (1,5 л/т) и контрольного варианта по микробиологическим показателям соответствовали нормативу.Физико-химические свойства полученных компостов представлены в таблице 1. Применение ГК в дозе 1,5 л/т позволило увеличить содержание общего азота на 13,6% относительно контроля (4,76% против 4,19%) и обеспечить оптимальную влажность (58,6%), что делает продукт транспортабельным и технологичным. Высокое содержание общего фосфора в опытных вариантах (на ~20% выше контроля) свидетельствует об активизации минерализации органических фосфатов. Компост, полученный в варианте 3, соответствовал требованиям ГОСТ Р 33830-2016 .
Микробиологические и физико-химические свойства компостов на основе бесподстилочного помета
н/о – не обнаружено; обн. – обнаружено
Тип показателей | Показатель | 1 вариант (контроль) | 2 вариант (1 л/т ГК) | 3 вариант (1,5 л/т ГК) |
Микробиологические | КМАФАнМ, КОЕ/г (начало/конец) | 5,8×105 / 2,2×105 | 5,6×106 / 8,1×105 | 4,5×105 / 1,7×105 |
БГКП (начало/конец) | обн. / н/о | обн. / н/о | обн. / н/о | |
Энтерококки (начало/конец) | обн. / н/о | обн. / обн. | обн. / н/о | |
Физико-химические (в пересчете на абсолютно сухое вещество) | Азот общий, % | 4,19 | 4,59 | 4,76 |
Фосфор общий (P2O5), % | 2,20 | 2,64 | 2,62 | |
Калий общий (K2O), % | 1,92 | 1,74 | 1,72 | |
Влажность, % | 60,5 | 66,5 | 58,6 |
4. Обсуждение
Результаты агроапробации (табл. 2) подтвердили эффективность полученных удобрений. Внесение обоих видов компоста существенно улучшило химический состав почвы: содержание общего азота возросло на 80% (с 300 до 539–544 мг/кг), общего фосфора — на 18% (с 750 до 887 мг/кг), общего калия — на 23–25% (с 450 до 558–565 мг/кг) по сравнению с неудобренным абсолютным контролем (0к). pH почвы оставался в нейтральном диапазоне.
Растения в варианте 3о (компост с ГК), несмотря на более низкую стартовую всхожесть, показали устойчивую положительную динамику роста (0,278 см/день во вторую неделю) и отличное состояние (индекс зелени 4,8-4,7), сопоставимое с контролем 1к. Гибель растений в абсолютном контроле (0к) к 14 дню подтвердила необходимость применения органических удобрений на истощенных почвах. Высокая скорость роста растений в варианте с компостом, обогащенным гуминовыми кислотами, может быть связана с положительным влиянием гуминовых веществ на развитие корневой системы и доступность элементов питания
, , , .Таблица 2 - Агрономическая эффективность компостов при выращивании пекинской капусты
Показатель | 0к (без удобр.) | 1к (контр. компост) | 3о (компост с ГК) |
Всхожесть на 7 день, % | 12,5 | 25,0 | 12,5 |
Скорость роста (7–14 дн), см/день | -0,025 (гибель) | +0,07 | +0,278 |
Индекс зелени, балл (RGB) | 3,2 (желто-сер.) | 4,8 (ярк. зеленый) | 4,7 (зеленый) |
5. Заключение
Разработана технология переработки бесподстилочного помета методом пассивной аэрации с применением гуминовых кислот в дозе 1,5 л/т в летний период. Данный прием обеспечивает получение стандартизированного органического удобрения (соответствие ГОСТ Р 33830-2016
) с повышенным содержанием общего азота и фосфора, оптимальной влажностью, сниженной эмиссией аммиака и отсутствием патогенной микрофлоры. Результаты агроапробации на пекинской капусте подтвердили, что компост, полученный при переработке методом пассивной аэрации в сочетании с гуминовыми кислотами, оказывает положительное влияние на плодородие почвы и развитие растений, обеспечивая стабильное питание и высокое качество биомассы. Технология может быть рекомендована для внедрения в птицеводческих хозяйствах с целью получения ликвидного органического удобрения.