CC BY
19
СТАТЬИ НА РУССКОМ ЯЗЫКЕ
НЕОРГАНИЧЕСКАЯ ХИМИЯ
ФОСФОРСОДЕРЖАЩИЕ КОМПОСТЫ НА ОСНОВЕ НАВОЗА КРУПНОРОГАТОГО СКОТА И МИНЕРАЛИЗОВАННОЙ МАССЫ
Юсупбаев Карамат Тазабаевич
магистрант,
Каракалпакский государственный университет, Республика Узбекистан, г. Нукус E-mail: [email protected]
Айымбетов Максет Жоллыбаевич
канд. хим. наук, доц., Каракалпакский государственный университет, Республика Узбекистан, г. Нукус E-mail: [email protected]
Маденов Бердимурат Даулетмуратович
PhD, доцент,
Каракалпакский государственный университет, Республика Узбекистан, г. Нукус E-mail: [email protected]
Реймов Ахмед Мамбеткаримович
д-р техн. наук, проф., Каракалпакский государственный университет, Республика Узбекистан, г. Нукус E-mail: ahmed [email protected]
Усанбаев Нажимуддин Халмурзаевич
д-р техн. наук, Институт общей и неорганической химии, Республика Узбекистан, г. Ташкент E-mail: najim 70@mail. ru
PHOSPHORUS-CONTAINING COMPOSTS BASED ON CATTLE MANURE
AND MINERALIZED MASS
Karamat Yusupbayev
Undergraduate, Karakalpak State University, Republic of Uzbekistan, Nukus
Makset Ayimbetov
Candidate of Chemical Sciences, Associate Professor, Karakalpak State University, Republic of Uzbekistan, Nukus
Berdimurat Madenov
PhD, Associate Professor, Karakalpak State University, Republic of Uzbekistan, Nukus
Библиографическое описание: ФОСФОРСОДЕРЖАЩИЕ КОМПОСТЫ НА ОСНОВЕ НАВОЗА КРУПНОРОГАТОГО СКОТА И МИНЕРАЛИЗОВАННОЙ МАССЫ // Universum: химия и биология : электрон. научн. журн. Юсупбаев К.Т. [и др.]. 2023. 5(107). URL: https://7universum.com/ru/nature/archive/item/15430
№5(107)_¿цл химия и биология_май, 2023 г.
Ahmed Reymov
Doctor of Technical Sciences, Professor, Karakalpak State University, Republic of Uzbekistan, Nukus
Nazhimuddin Usanbaev
Doctor of Technical Sciences, Institute of General and Inorganic Chemistry, Republic of Uzbekistan, Tashkent
АННОТАЦИЯ
Изучен процесс компостирования минерализованной массы (ММ) с различными классами крупности частиц (-0,16; --0,5+0,25; -2+1; -5+3 мм) с навозом крупнорогатого скота. Показано, что наименьшее количество фосфора (11,65%) содержит самая крупная фракция сырья (-5+3 мм), а наибольшее содержание фосфора (19,38%) имеет фракция -0,5+0,25 мм. Опыты показывают, что чем меньше количество ММ в смеси, чем больше время компостирования и чем выше дисперсность минерализованной массы, тем выше содержание усвояемой формы фосфора по отношению к общей его форме. При этом увеличивается и количество гуминовых кислот.
ABSTRACT
The process of composting mineralized mass with different particle size classes (-0.16; -0.5+0.25; -2+1; -5+3 mm) with cattle manure has been studied. It is shown that the smallest amount of phosphorus (11.65%) contains the largest fraction of raw materials (-5 + 3 mm), and the highest content of phosphorus (19.38%) has a fraction of -0.5 + 0.25 mm. Experiments show that the smaller the amount of MM in the mixture, the longer the composting time and the higher the dispersion of the mineralized mass, the higher the content of the assailable form of phosphorus in relation to its total form. At the same time, the amount of humic acids also increases.
Ключевые слова: минерализованная масса, навоз крупнорогатого скота, компостирование, содержание усвояемой формы фосфора и гуминовых кислот.
Keywords: mineralized mass, cattle manure, composting, content of assimilable form of phosphorus and humic acids.
Органические вещества - основа плодородия почвы, резерв питательных веществ, необходимых растениям; они оказывают влияние на структуру почвы, является источником энергии для многих полезных микроорганизмов [1].
Одна из проблем сельскохозяйственного производства связана с почвенным гумусом, являющегося основой плодородия любых почв. Гумус - это комплекс различных органических соединений, запас питательных веществ, образующихся в почве в процессе жизнедеятельности почвенных организмов: микробов, грибов и животных (в большей степени — дождевых червей, но не только). Гумус играет важнейшую роль, а именно [1]:
• создает водопрочную структуру почвы, что необходимо для благоприятной циркуляции воздуха, воды, оптимальной температуры, роста корней в почве; придает связность легким почвам, разрыхляет глинистые почвы; это физическая функция гумуса;
• является хранилищем элементов питания; в результате деятельности микроорганизмов гумус минерализуется, освобождая содержащиеся в нем азот, фосфор, калий и другие элементы; это химическая функция гумуса;
• создает условия для развития и деятельности микроорганизмов. В почве обитают многочисленные живые организмы: бактерии, водоросли, грибы и представители простейших животных, а также дождевые черви.
Почвы Узбекистана по содержанию гумуса относятся к низко обеспеченным. В метровом слое чернозема, например, на одном гектаре содержится
350-700 т гумуса, тогда как наши лучшие почвы хлопковой зоны - сероземы содержат всего 65-85 т [2]. Агрохимические исследования почв Узбекистана показали, что удельный вес почв с низким содержанием гумуса (в сероземах - 0,8-1 %) составляет почти две трети площади, со средним (1-1,2 %) - одна треть и с высоким (1,2-1,5 % от веса почвы) - всего лишь 7% посевной площади [3]. Запасы гумуса в метровом слое основных почв Узбекистана следующие (т/га): светлый серозем 82,8; типичный серозем 78-79; типичный серозем богара 59,5; темный серозем 150,5; коричневая почва 318,6; лугово-болотная почва 139,2 [4]. К тому же происходит интенсивный процесс дегумификации почв. Известно, что уменьшение содержания гумуса в почве на 1% приводит к снижению урожайности сельскохозяйственных культур примерно на 5 центнеров зерновых единиц с гектара [5].
Самый доступный источник органических веществ для воспроизводства гумуса - это навоз животноводческих ферм [6]. Навоз - испытанный веками практичный «улучшитель» почв, один из наиболее ценных видов органических удобрений. Ещё академик Д.Н. Прянишников считал, что навоз «самый важный источник азота, фосфора и калия, как по громадным абсолютным его количествам, в нем содержащейся, так и по его дешевизне». Внесение навоза на дерново-подзолистой почве в дозе 30-80 т/га увеличивает содержание гумуса в пахотном слое на 18-64 % от первоначального, или на 17-33 т/га [7].
Для того, чтобы навоз дал ощутимый эффект в почве и растении, необходимо осваивать технологии его переработки в высококачественные органомине-ральные удобрения.
Сегодня большая часть животноводческих ферм и птицефабрик практически не вкладывают средства для создания базы по переработке навоза и помёта в органические удобрения, объясняя это тем, что отсутствуют свободные средства, и к тому же нет спроса на данный вид продукта. Но если проанализировать складывающуюся ситуацию в сельском хозяйстве, то можно с большой вероятностью предсказывать, что именно в ближайшие годы данное направление может стать наиболее важным для принятия решения по внедрению технологии переработки навоза и помета.
Другая, и сегодня серьёзная проблема нашего сельского хозяйства связана с обеспечением фосфорных удобрений. В 2019 году химическая промышленность Узбекистана произвела 143,0 тыс. т фосфорных удобрений в пересчете на 100% Р2О5, при потребности в 2020 году 759,3 тыс. т Р2О5 [8].
Это связано с нехваткой качественного фосфатного сырья, каким является мытый обожженный концентрат (26% Р2О5). В то же время на Кызылкумском фосфоритовом комплексе в отвалах скопилось более 10 млн. млн. т минерализованной массы (12-14% Р2О5), что является отходом процесса сухой сортировки фосфоритов Центральных Кызылкумов (16-17% Р2О5).
В условиях острейшего дефицита сырья её необходимо вовлечь в сельскохозяйственное производство. Такой фосфоритный материал можно применить в сельском хозяйстве в качестве фосфорного удобрения в виде фосмуки. Однако, на нейтральных и щелочных почвах Узбекистана она неэффективна. Фосфоритная мука традиционно применяется в больших количествах в качестве фосфорного удобрения на кислых почвах [9].
Совместное компостирование фосфорита с навозом или другими органическими удобрениями значительно расширить зону его применения.
Компостирование вызывает энергичную гумификацию органического вещества, сокращает потери азота и повышает доступность фосфора, что приводит к повышению эффективности обоих компонентов. Так как навоз содержит значительное количество карбоновых кислот, способных растворять труднодоступные соединения фосфора почвы и фосфорита.
Фосфоритный компост связывает (КЩ^СОз и свободный КЫэ навоза в нелетучие формы N.
Таким образом, мы имеем несомненную экономическую выгоду, так как применение навозно-фосфоритных компостов на базе минерализованной массы и навоза снижает расходы на покупки минеральных удобрений, в первую очередь фосфорных, которые сейчас недешевы.
Для изучения вопроса о превращении минерализованной массы (ММ) в фосфорное удобрение и гумификации органических веществ навоза в фосфоритно-компостных удобрениях поставлено настоящее исследование.
В качестве исходного сырья была взята ММ состава (вес. %): 15,12 Р2О5; Р2Озусв. : Р2Озобщ. = 4,76; 48,43 СаО; СаОусв. : СаОобщ. = 26,20; 0,30 MgO; 0,89 Бе2Оз; 1,10 ЛЬОз; 3,53 8Оз; 15,29 СО2; 6,20 н.о.; рН = 8,1; СаОобщ. : Р2О5общ. = 3,2. Перед использованием она размалывалась до размера частиц 0,25 мм. Отборная проба навоза крупного рогатого скота имеет (вес. %): 72,74 влага; 4,19 зола; 23,07 органические вещества; 2,24 гуминовые кислоты; 2,77 фульво-кислоты; 2,11 водорастворимые органические вещества; 0,21 Р2О5; 0,48 N 0,74 К2О; 0,41 СаО.
Компосты из навоза и ММ приготовили при весовых соотношениях навоз : ММ = 10 : 0,8; 10 : 1 и 10 : 1,4. При обычных дозах фосфатного сырья (140150 кг Р2О5 на гектар) для компостирования берется навоз 20 т на гектар. Но далеко не всегда представляется возможным вносить такое количество навоза. В Узбекистане ресурсы навоза пока невелики, имеющийся объем может хватить для ежегодного удобрения всего лишь одной трети от общей площади орошаемой пашни и то только в дозе 3,7 т/га [10]. Необходимо отметить, что с увеличением количества фосмуки в компосте разложение органического вещества навоза не ослабляется, зато потери азота сокращаются почти в 3 раза по сравнению с потерями в чистом навозе [11].
Представлял ещё интерес проследить за тем, как идет превращение неусвояемой формы Р2О5 сырья в усвояемую и гумификации органических веществ навоза в процессе при компостировании с различными классами крупности частиц (-0,16; --0,5+0,25; -2+1; - 5+3 мм) фосфатного сырья. Перед этим определено содержание Р2О5 и СаО в различных фракциях ММ. Результаты представлены на рисунке 1.
Рисунок 1. Выход фракции, содержание Р2О5 и СаО в минерализованной массе
Как из неё видно, наименьшее количество фосфора (11,65%) содержит самая крупная фракция минерализованной массы (-5+3 мм), а наибольшее содержание фосфора (19,38%) имеет фракция -0,5+0,25 мм.
Чтобы условие приготовления компоста ближе к естественному, смесь сверху накрывалась тонким слоем почвы. После чего банки помещали в термостат и выдерживали при 25 °С в течение трёх месяцев. Через каждые 15 дней отбирали из них пробы для
определения состава. В отобранных пробах содержание общей и усвояемые формы Р2О5 определяли согласно известной методике [12]. Гуминовые кислоты выделяли обработкой продуктов 0,1 н раствором щелочи и подкислением раствора минеральной кислотой [13]. Результаты экспериментов приведены на рисунках 2 и 3.
Класс крупности -0,16 мм
Время компостирования,
Класс крупности ММ: -0,5+ 0,25 мм
20 40 60 80 100 Время компостирования, сутки
Класс крупности ММ: -2+ 1 мм
20 40 60 80 100 Время компостирования, сутки
Класс крупности ММ: -5+ 3 мм
Рисунок 2. Относительное содержание усвояемой формы фосфора в компостах из минерализованной массы и навоза крупного рогатого скота
20 40 60 80 100 Время компостирования, сутки
Класс крупности -0,16 мм
Время компостирования,
Класс крупности ММ: -0,5+ 0,25 мм
Время компостирования,
Класс крупности ММ: -2+ 1 мм
Время компостирования,
Класс крупности ММ: -5+ 3 мм
Рисунок 3. Содержание гуминовых кислот в компостах из минерализованной массы
и навоза крупного рогатого скота
Из рисунка 2 видно, что увеличение массовой доли ММ по отношению к навозу приводит к увеличению содержания общей формы пятиокиси фосфора, но к снижению содержания усвояемого фосфора. Так, после 3-х месячного компостирования с размером крупности ММ менее 0,16 мм увеличение весового соотношения навоз : ММ от 10 : 0,8 до 10 : 1,4 в компосте относительное содержание усвояемой формы Р2О5 снижаются с 58,72 до 53,75%; при -0,5+0,25 мм с 53,57 до 49,76 %; при -2+1 мм с 49,02 до 44,67% при -5+3 мм с 47,25 до 39,39 %, соответственно. При этом содержание общей формы Р2О5 колеблется в диапазоне от 1,09 до 1,60; от 1,40 до 2,09; от 1,02 до 1,50; от 0,91 до 1,32%, соответственно. Дальнейшее увеличение количества ММ является нецелесообразным, так как в навозно-фосфоритно-компостных удобрениях ощутимо снижается содержание усвояемой формы Р2О5.
Из данных также видно, что чем больше дисперсность ММ, тем больше относительное содержание усвояемой формы Р2О5 в навозно-фосфоритных ком-постах. Наибольшее содержание Р2О5усв. (58,72%) наблюдается при размере частиц менее 0,16 мм и отношении навоза к фоссырью равном 10 : 0,8 после трехмесячного компостирования. Исходная ММ без разделения её на фракции (-5+3 мм) при компостировании также дает высокий выход Р2О5усв. (39,39 %).
Делается вывод о том, что чем меньшее количество вводится фосфатного сырья в навоз, чем про -должительнее период компостирования, чем больше дисперсность, тем выше в компосте содержание
усвояемой формы фосфора. Данные опытов свидетельствуют о возможности использования отвального фосфорита - ММ с размерами частиц менее 5 мм для приготовления эффективных ОМУ путем компостирования её навозом.
На рисунке 3 приведены результаты определения гуминовых кислот при компостировании навоза с ММ в зависимости от соотношения навоз : фосфорит, дисперсности ММ и продолжительности компостирования.
Установлено, что ММ при компостировании также увеличивает в навозе содержание гуминовых кислот. Так, для ММ с размером частиц менее 0,16 мм при соотношении навоз : фосфорит = 10 : 0,8 с увеличением продолжительности компостирования от 15 до 90 суток содержание гуминовых кислот в навозно-фосфоритном компосте повышается с исходного 1,78% от 1,92 до 3,04%, при 10 : 1 с 1,71% от 1,85 до 2,98% и при 10 : 1,4 с 1,61% от 1,74 до 2,83%. С увеличением размера частиц ММ указанные показатели снижаются, но очень незначительно. Например, для ММ с размером частиц -5+3 мм при соотношении навоз : ММ = 10 : 0,8 с увеличением времени от 15 до 90 суток содержание гуминовых кислот в продуктах повышается с исходного 1,78% от 1,90 до 2,85%, при 10 : 1 с 1,71% от 1,83 до 2,81% и при 10 : 1,4 с 1,61% от 1,73 до 2,70%.
Таким образом, путем компостирования ММ -отхода сухой сортировки фосфоритной руды Кызылкумов с навозом КРС можно получить дешевые, но эффективные органо-фосфатные удобрения.
№ 5 (107)
UNIVERSUM:
химия и биология
• 7universum.com
май, 2023 г.
Это позволяет снизить расходы на покупки стан- фосфорсодержащих, что на сегодняшний день явля-
дартных минеральных удобрений, в первую очередь ется большим дефицитом в Узбекистане.
Список литературы:
1. Роль гумуса в плодородии почвы // https://www.vhoz.ru/articles/ ogorod/rol-gumusa-v-plodorodii-pochvy/
2. Саттаров Д.С., Эргашев А.Э., Кобзева Г.И. Агрохимические исследования почв Узбекистана и пути повышения их плодородия // Институту почвоведения и агрохимии 70 лет. - Ташкент, 1990. - С. 137-150.
3. Бобоходжаев И. Гумус и плодородие почвы // Сельское хозяйство Узбекистана. - 1992. - № 8-9. - С. 15-16.
4. Махмудова Д.Г. Запасы гумуса и разложение органических остатков в почвах хлопковой зоны Узбекской ССР // Биологические науки. - 1983. - №1. - С. 89-94.
5. Державин Л.М., Седова Е.В. К вопросу о воспроизводстве гумуса // Агрохимия. - 1988. - № 9. - С. 117-127.
6. Жуков А.И. Воспроизводство гумуса в интенсивном земледелии // Агрохимия. - 1991. - № 3. - С. 121-133.
7. Державин Л.М., Поляков А.Н., Флоринский М.А. и др. Содержание гумуса в пахотных почвах СССР // Химизация сельского хозяйства. - 1988. - № 6. - С. 7.
8. Беглов Б.М., Намазов Ш.С., Реймов А.М., Сейтназаров А.Р. Активация природного фосфатного сырья. -Ташкент, 2021. - 252 с.
9. Чернавин А.С. Фосфоритовая мука и её применение. - М.: Сельхозгиз, 1956.
10. Курбанов Э., Кузиев Р. Современное состояние плодородия почв Узбекистана и некоторые пути его улучшения // Горный вестник Узбекистана. - 2001. - №1. - С. 94-96.
11. Коровкин М.А. Органоминеральные удобрения (смеси с фосфоритной мукой). - М.: Знание, 1954.
12. Винник М.М., Ербанова Л.М., Зайцев П.М. и др. Методы анализа фосфатного сырья, фосфорных и комплексных удобрений, кормовых фосфатов. - М.: Химия, 1975.
13. Драгунов С.С. Методы анализа гуминовых удобрений. Гуминовые удобрения. Теория и практика их применения. - Харьков: Изд-во Харьк. гос. ун-та, 1957.
