INNOVATIVE METHODS FOR EFFICIENT USE OF LIVESTOCK WASTE IN AGRICULTURE OF BELGOROD REGION

Соловиченко В.Д.¹, Никитин В.В.², Навольнева Е.В.³

^1,2 Доктор сельскохозяйственных наук, ³ научный сотрудник, ФГБНУ Белгородский НИИСХ

ИННОВАЦИОННЫЕ СПОСОБЫ ЭФФЕКТИВНОГО ИСПОЛЬЗОВАНИЯ ЖИВОТНОВОДЧЕСКИХ ОТХОДОВ В ЗЕМЛЕДЕЛИИ БЕЛГОРОДСКОЙ ОБЛАСТИ

Аннотация

На территории Белгородской области функционирует много животноводческих комплексов, где скапливаются миллионы тонн животноводческих отходов (птичий помёт, свиные стоки, навоз КРС), которые при умелом использовании могут быть ценным органическим удобрением. Необходимо их научно-обосновано, рационально вносить в почвы с целью повышения их плодородия, роста продуктивности сельскохозяйственных культур и охраны окружающей среды. ООО «Завод ФММ» предлагает инновационное решение проблемы использования животноводческих отходов с добавкой силикокизерита, который сушит органическую массу до рассыпчатого состояния и позволяет технологично, равномерно вносить их в почву. Заметно повышается урожайность и улучшается качество продукции.

Ключевые слова: животноводческие отходы, птичий помёт, силикокизерит, плодородие почвы, химический состав, урожайность, качество продукции.

Solovchenko V.D.¹, Nikitin V.V.², Navolneva E.V.³

¹ PhD in Agriculture, ³ research fellow, FSBI Research Institute of Agriculture of the Belgorod

INNOVATIVE METHODS FOR EFFICIENT USE OF LIVESTOCK WASTE IN AGRICULTURE OF BELGOROD REGION

Abstract

On the territory of Belgorod region there are many livestock farms where millions of tons of animal waste (poultry manure, swine effluent, cattle manure), which at skillful use can be valuable organic fertilizer, are congregated. They must be scientific-reasonably, rationally added to soils to improve their fertility, growth, crop productivity and environmental protection. LLC "Plant of pharmaceutical marketing and management" offers an innovative solution to the problem of the use of animal waste with the addition of silicotitanate, which dries organic mass to a crumbly state and allows make them technologically, evenly into the soil. Yield is significantly increased and product quality is improved.

Keywords: animal waste, poultry manure, silikonisiert, soil fertility, chemical composition, yield, product quality.

Территория Белгородской области расположена в Центрально-Черноземном регионе России и является важнейшим аграрным районом страны с интенсивно развитым земледелием и животноводством.

Проблема сохранения и повышения плодородия почв, их рациональное использование с получением высоких и стабильных урожаев культур, охрана окружающей среды находятся в центре внимания ученых – аграриев, работников сельского хозяйства.

Почвы являются основным средством и предметом труда в сельскохозяйственном производстве, источником богатства народа, жизни человека, его здоровья.

Белгородская область располагает почвами с высоким естественным плодородием – черноземами, которые составляют около 90% всей площади пашни. В.В. Докучаев, известный русский ученый агроном-почвовед, писал: «Чернозем – это царь почв, кормилец России…. дороже всякой нефти, всякого каменного угля, дороже золотых и железистых руд».

В настоящее время на территории Белгородской области широко развиты деградационные процессы почвенного покрова: смытость, потеря гумуса и элементов питания, рост кислотности, осолонцевание, засоление, обесструктуривание, резкое ухудшение агрофизических свойств, т.е. сниже-ние уровня плодородия почв и, как следствие, урожайности культур [1-2].

Основное направление дальнейшего увеличения производства сельскохозяйственной продукции в Белгородской области заключается в повышении плодородия почв, и на этой основе росте продуктивности возделываемых культур с применением удобрений, приемов мелиорации, недопущения деградации почв, внедрения научно обоснованных агротехнологий с элементами биологизации земледелия, т.е. созданием наиболее благоприятных условий для развития сельскохозяйственного производства [3-4].

Перед Белгородской областью, где работают много крупных животноводческих комплексов и птицефабрик, насчитывающие десятки, сотни тысяч голов скота и птиц, стоит очень актуальная проблема использования животноводческих отходов (свиные стоки, птичий помет и др.) в качестве органических удобрений, с целью повышения плодородия почв, роста продуктивности с.-х. культур и сохранения окружающей среды.

В области ежегодно накапливается 3,4 млн. тонн навоза крупного рогатого скота, 8,3 млн. м³ свиных стоков, 1,1 млн. тонн птичьего помета. Использование животноводческих отходов с большим содержанием воды в качестве органического удобрения при транспортировке на большие расстояния экономически нецелесообразно. Кроме того, отходы животноводства в непереработанном виде создают экологические проблемы  - загрязнение поверхностных и подземных вод при фильтрации вглубь почвы или в случае прорыва дамб в лагунах, отравление воздушной среды биосферы при выделении зловонных и вредных газов и др.

Животноводческие отходы содержат много необходимых для растений и микроорганизмов почвы питательных веществ. Умело их используя в составе органоминеральных удобрений, можно полностью заменить минеральные удобрения. Например, в свином бесподстилочном жидком навозе содержится в %: органики 4-7, азота 0,15-0,35, фосфора 0,12-0,14, калия 0,14-0,27, кальция 0,20-0,26, магния 0,04-0,06, натрия 0,04-0,08 при кислотности почв рН 6,3-6,8, а в птичьем помёте - азота 2,2, фосфора 1,8, калия 1,1, кальция 2,4, магния 0,7. Кроме макроэлементов в животноводческих отходах содержатся и микроэлементы, крайне необходимые для роста и развития растений. При внесении их в качестве органического удобрения в почве повышается содержание гумуса, азота, фосфора, калия, кальция, магния, что способствует также улучшению агрофизических свойств: структурно-агрегатного состава, плотности, водно-воздушного режима и т.д., т.е. внесение в почву птичьего помёта, свиных стоков существенно повышает плодородие почв и урожайность с.-х. культур.

В практике при неумелом использовании животноводческих отходов имеют место и негативные последствия, что сказывается на снижении уровеня плодородия почв, нарушении агроэкологических условий окружающей среды. Например, если животноводческие стоки не заделывают непосредственно в почву, а в больших объемах выливают на ее поверхность, что приводит к разрушению верхнего слоя почвы, её структуры, повышению плотности, образованию высокой концентрации солей (более 1,5 г на литр стоков) и тяжелых металлов, превышающих нормы предельно допустимых концентраций. Происходит накопление токсических веществ, которые с атмосферными осадками поступают в почву, далее смываются с грунтовой водой или стекают в пониженные места – балки, пруды, реки. Нарушается общий экологический фон окружающей территории, создается угроза фауне и флоре, в том числе и здоровью человека.

Хранение и накопление птичьего помёта, свиных стоков, их использование в естественном виде приводит к ухудшению экологии окружающей среды, связанное с нарушением санитарно-эпидемиологических и гигиенических требований, снижению уровня комфортного проживания человека.

Однако биологическая система удобрения, построенная на органических и минеральных удобрениях, сдерживается из-за агрономически неблагоприятных физических  свойств  органических удобрений, и прежде всего, их высокой влажности. В сельскохозяйственной практике выход из создавшегося тупика ищут с помощью компостирования навоза крупного рогатого скота, стоков свинопоголовья и птичьего помета. Так, например, в птичьем помете естественной влажности (40-60%) содержание валового азота представлено на 70% аммиачной формой. При компостировании при хорошей аэрации происходит нитрификационные процессы, а при недостатке кислорода (анаэробные условия) – восстановление иона аммония до окислов азота (процесс денитрификации). В результате имеют место очень большие потери азота в виде аммиака и окислов.

Департамент АПК Белгородской области совместно с учёными-аграриями разработали “Концепцию  развития производства гранулированных органоминеральных  и органических удобрений на основе отходов жизнедеятельности сельскохозяйственных животных в Белгородской области на 2013-2016 и до 2020 гг.”, основными целями которой является  биологизация почв за счет применения биоорганоминеральных удобрений, полученных в результате использования животноводческих отходов [5-6].

ООО «Завод ФММ» предлагает инновационное решение проблемы: использовать животноводческие отходы с добавкой кизерита – MgSO₄*H₂O (водный сульфат магния), который устраняет негативные явления при внесении животноводческих отходов, в частности, птичьего помёта и свиных стоков.

Химический состав силикокизерита, %: кислород 29,43; магний 15,81; кремний 13,27; сера 35,06; кальций 0,58; хром 0,41; железо 5,44. Сульфат магния – продукт отхода, получаемый от воздействия на серпентилит серной кислоты. Большие сырьевые запасы серпентилита находятся в Оренбургской области.

Использование силикокизерита (20-25% от состава) в качестве добавки к животноводческим отходам, представляющими органоминеральные удобрения, позволяет осушить эти отходы до рассыпчатой массы, без применения дорогостоящих аппаратов по сушке и обжигу, что резко уменьшает их себестоимость, увеличивает технологичность и позволяет равномерно вносить удобрение в почву. При смешивании компонентов температура смеси доходит до 50-60⁰, а влажность составляет 18-22%.

Существенным является то, что в составе предлагаемого биологического органоминерального удобрения (БОМУ) содержится не менее 50% органического вещества, являющимся материалом для образования в почве гумуса – основного условия сохранения и повышения плодородия почв, что и предусматривается разработанной программой биологизации земледелия Белгородской области.

Кроме того при использовании получаемого органоминерального удобрения решается вопрос обеспечения почв серой (почвы Белгородской области остро испытывают её недостаток).

Существенное достоинство производимого органоминерального удобрения заключается в том, что технологически возможно создавать в смеси или гранулах регулируемый состав по содержанию азота, фосфора, калия, серы и необходимых микроэлементов, исходя из уровня плодородия почв, биологических особенностей и планируемой урожайности с.-х. культур.

Создаваемое органоминеральное удобрение можно использовать дифференцированно в зависимости от кислотности почвы, добавляя в состав удобрения разное количество тонкомолотого мела, доведя обменную кислотность до нужной величины (рН 6,5-7,5 ед.), а для повышения содержания азота в удобрительной смеси или гранулах добавляют в определённом компонентном соотношении минеральные добавки - азофоску или аммиачную селитру.

В процессе изготовления органоминерального удобрения с добавкой силикокизерита в значительной степени термическим способом обеззаражена патогенная биота в животноводческих стоках или птичьем помете, а полученная удобрительная смесь будет обогащена макро- и микроэлементами, что является основой для расширенного воспроизводства почвенного плодородия и роста урожайности сельскохозяйственных культур.

В настоящее время все больше возникает вопросов к сложившейся практике приобретения промышленных удобрений и технологии их применения. Прежде всего, это постоянно растущая  их стоимость. Так, за последнее десятилетие цена одной тонны аммиачной селитры увеличилась, примерно, в 3-4 раза, а в тоже время закупочная стоимость зерна колеблется уже много лет вокруг 5000 рублей за тонну. И этот тренд, по видимому,  будет усиливаться со временем.

Помимо всего прочего привлекательность биологических органоминеральных удобрений объясняется высоким коэффициентом использования питательных веществ (азота, фосфора и калия), заключенных в них. В минеральных удобрениях этот коэффициент колеблется в пределах 30-40%, опускаясь по зерновым культурам до 15-20%, а в органоминеральных удобрениях он доходит до 50-60%.

Согласно разработанной с руководством ООО «Завод ФММ» концепции за основу на первом этапе работ используется птичий помет. Технически вполне возможно приготовление гранулированных биоорганоминеральных удобрений. Для сбалансированного минерального питания сельскохозяйственных культур с учётом планируемого урожая органоминеральные удобрения должны содержать питательные вещества, в количестве отражающие потребности культур в элементах  питания с учетом обеспеченности почв основными макроэлементами. И в этой связи и с учетом кратного снижения влажности (до 18-22%) дозы внесения биологических органоминеральных удобрений в почву исчисляются центнерами, а не тоннами, что резко удешевляет процесс и внесения в почву.

Поэтому нужно готовить биологические органоминеральные удобрения для ведущих культур – “пшеничные”, “свекловичные”, “кукурузные” и пр. В перспективе  должна быть разработана компьютерная программа по приготовлению биологических органоминеральных удобрений в принципе для любого поля и культуры.

В Белгородском научно-исследовательском институте сельского хозяйства заложен микрополевой опыт с возделыванием кукурузы на зерно, где изучается влияние силикокизерита, птичьего помёта, минеральных удобрений на плодородие почв, урожайность и качество продукции. Схема по вариантам опыта: 1. Контроль (без удобрений), 2. Птичий помёт, 3. Птичий помёт 75% + силикокизерит 25%, 4. Азофоска, 5. Птичий помёт 65% + силикокизерит 25% + азофоска 10%, 6. Птичий помёт 65% + силикокизерит 25% + тонкомолотый мел 10%.

Все варианты опыта выравнены по азоту – N₉₀.

Почва полевого опыта – чернозём типичный среднемощный малогумусный тяжелосуглинистый на лессовидном суглинке с содержанием гумуса 4,93-5,10%, подвижных форм фосфора 6,8-8,6 и калия 141-167 мг/кг почвы, обменной кислотности (рН) 5,2-5,4, суммы поглощённых оснований 31,5-32,4 мг/экв. на 100 г почвы.

Площадь делянки – 11,2 м² , повторность шестикратная, учет урожая сплошной поделяночный.

Урожайность зерна кукурузы – 9,7 т (табл. 1) показывает наиболее эффективный вариант в опыте – внесение органоминерального удобрения в составе 65% помёта+25% силикокизерита+10% тонкомолотого мела. Прибавки урожая зерна кукурузы на вариантах опыта колебались в пределах до 1,5 т/га.

Для любого агрогенного ресурса, внесенного в почву, важно изучить не только влияние его на продуктивность культуры, но и   ее качественные показатели (табл. 2).  Биохимический анализ зерна свидетельствует об улучшении всех характеристик продукции под влиянием  органических удобрений с добавками силикокизерита.

Таблица 1. - Урожайность зерна кукурузы, т/га

Следует констатировать положительное влияние  птичьего помета не только на обогащение  растительной массы азотом и фосфорно-калийным компонентом, но и энергетической составляющей в виде жира.

Силикокизерит улучшил свойства чисто органических удобрений, увеличив поступление макроэлементов в зерно кукурузы, и повысив ее биоэнергетическую величину.

Таблица 2. - Влияние удобрений на качество зерна, среднее, % к массе

Считаем, что использование животноводческих отходов (птичий помёт, жидкие стоки) с добавкой силикокизерита способствует выполнению программы биологизации земледелия Белгородской области по сохранению и повышению плодородия почв, росту урожайности, качества продукции сельскохозяйственных культур и охране условий окружающей среды.

 

Литература

1. Соловиченко В.Д., Тютюнов С.И. Почвенный покров Белгородской области и рациональное его использование. - Белгород, 2013. – 371 c..
2. Соловиченко В.Д., Уваров Г.И. Деградационные процессы почв Белгородской области и мероприятия по их устранению. - Белгород, 2008. – 80 c.
3. Лукин С.В., Агроэкологическое состояние и продуктивность почв Белгородской области. - Белгород, 2011. – 301 c.
4. Никитин В.В. Оптимизация минерального питания культур зерно-свекловичного севооборота на черноземах типичных Юго-запада ЦЧЗ. Автореф. дисс. докт. с/х наук. - Белгород, 1998. – 40 с.
5. Программа “Внедрение биологической системы земледелия на территории Белгородской области”. - Белгород, 2011. – 74 c.
6. Кадыров С.В., Федотов В.А. Технологнии программированных урожаев в ЦЧР. Воронеж, 2005. – 542 c.

References

1. Solovchenko D. V., Tyutyunov, S. I. the Soil of Belgorod region and its rational use. - Belgorod, 2013. – 371 p.
2. Solovchenko V. D., G. I. Uvarov Degradation processes of soils of the Belgorod region and measures on their elimination. - Belgorod, 2008. – 80 c.
3. Lukin S. V., agro-ecological condition and productivity of soils of the Belgorod region. - Belgorod, 2011. – 301 p.
4. Nikitin V. V. Optimization of mineral nutrition of crops in grain-beet crop rotation on Chernozem typical the South-West of CCZ. Author. Diss. doctor. agricultural Sciences. - Belgorod, 1998. – 40 p.
5. The program “Implementation of biological farming systems at the territory of Belgorod region”. - Belgorod, 2011. – 74 c.
6. Kadyrov S. V., Fedotov V. A. Tekhnologii of programmed crops in the Central Chernozem region. Voronezh, 2005. – 542 p.