CC BY
107
УДК 630:232.322.43
ОРГАНИЧЕСКИЕ УДОБРЕНИЯ И УРОЖАЙНОСТЬ СЕЛЬСКОХОЗЯЙСТВЕННЫХ КУЛЬТУР
В.П. Капустин, доктор технических наук А.В. Брусенков, кандидат технических наук
ФГБОУ ВО «Тамбовский государственный технический университет» Е-mail: aleksei_brusenkov@mail. ru
Аннотация. Если использовать навоз для получения различных продуктов, а не применять его в качестве органического удобрения, то в недалеком будущем мы останемся без гумуса в почве, без плодородных почв и без хорошего урожая сельскохозяйственных культур. Самый лучший способ переработки навоза в органическое удобрение - это компостирование, при котором сохраняется экология среды обитания, плодородие почвы и происходит рост урожайности и валовый рост получения различных сельскохозяйственных культур. Причем технологии предусматривают переработку навоза путем компостирования за 1025 дней вместо принятых 1,5-3 месяца. Все существующие способы и средства переработки навоза, кроме компостирования, малопроизводительны и неэффективны, т. к. требуют в процессе переработки поддержание постоянных значений влажности и температуры навоза, которые достаточно сложно поддерживать; работают периодически, так как загрузка емкостей и их освобождение повторяются через 6-10 ч. Кроме того, например, при получении в биогазовых установках горючего газа применяется дорогостоящее оборудование, что экономически себя не оправдывает, т. е. нерентабельно. Поэтому навоз после обработки компостированием необходимо использовать в качестве органического удобрения, т. к. он не только повышает содержание гумуса в почве, но и существенно улучшает ее физико-механические свойства, увеличивает запас питательных веществ, снижает кислотность, обогащает почву микрофлорой, усиливает биологическую активность, т. е. создает все предпосылки для получения высоких урожаев. Ключевые слова: плодородие почв, органические удобрения, навоз, компост.
Введение. Урожайность сельскохозяйственных культур и качество продукции зависят от культуры земледелия, погодных условий, уровня механизации и химизации и других факторов. Решающим фактором повышения урожайности сельскохозяйственных культур является применение достаточного количества не только минеральных, но и органических удобрений, а также правильное их использование в сочетании с высокой культурой земледелия. Важное место в повышении плодородия почвы отводится органическим удобрениям. Это связано с тем, что они не только обогащают пахотный слой всеми з веществами N Р, К, В, Мп, Мо, Си, Zn, но и улучшают свойства почвы, а также способствуют улучшению условий минерального питания растений [1]. Органические удобрения содержат все питательные вещества, необходимые для растений - азот, фосфор, калий, кальций, магний, а также микроэлементы - бор, молибден и другие. Под влиянием навоза и других органических
удобрений улучшаются физические свойства почвы, ее водный и воздушный режим, уменьшается вредное воздействие почвенной кислотности и высокой концентрации солей на рост растений и жизнедеятельность полезных микроорганизмов. Большое значение имеют органические удобрения как дополнительный источник углеродного питания растений за счет обогащения углекислым газом приземного слоя воздуха. Все эти свойства способствуют поддержанию на высоком уровне потенциального плодородия почвы, получению высоких и устойчивых урожаев, созданию прочной кормовой базы.
В нашей стране нет таких почв, на которых применение навоза было бы неэффективным. На дерново-подзолистых бесструктурных почвах, бедных органическим веществом, без систематического применения навоза и других органических удобрений невозможно получить высокие урожаи таких культур, как озимая пшеница, кукуруза, картофель, кормовая и сахарная свекла. На этих
почвах внесение от 20 до 30 т на 1 га хорошего навоза или торфо-навозного компоста в первый год своего действия повышает урожай зерна озимых на 6-10 ц, картофеля - на 50-60 ц. Исследованиями установлено, что на дерново-подзолистой слабоокультуренной суглинистой почве урожай озимой пшеницы от внесения 20 т навоза на 1 га повысился на 10,7 ц с 1 га; на бедной супесчаной почве прибавка урожая озимой ржи от внесения 30 т навоза на 1 га составила 9,5 ц, а от 40 т навоза - 13,2 ц с 1 га [2]. Действие навоза продолжается в течение нескольких лет, повышается урожайность последующих культур.
Навоз в зависимости от содержания влаги подразделяется на три вида: твердый - подстилочный (влажность 75-80%), полужидкий (влажность до 90%) и жидкий (влажность свыше 90%). Два последних вида навоза получают при бесподстилочном содержании животных, особенно на крупных животноводческих комплексах промышленного типа. При бесподстилочном содержании животных их моча не отделяется от твердых экскрементов и поступает в навозохранилище вместе с ними. При получении жидкого навоза в него поступает не только моча животных, но и смывные воды, которые используются при очистке животноводческих помещений. Использование подстилки способствует улучшению качества навоза, а также зоогигиенических условий содержания животных, благодаря чему повышается их продуктивность. Лучшими подстилочными материалами являются солома злаковых культур и верховой моховой торф, отличающиеся высокой поглотительной способностью. Одна часть соломы может поглотить до трех частей навозной жижи, а одна часть верхового торфа при влажности 40-45% - до шести.
Опытами научно-исследовательских учреждений и передовой практикой использования бесподстилочного навоза установлено, что по своей агрономической эффективности, главным образом - и по действию содержащегося в нем азота, бесподстилочный навоз занимает промежуточное положение между минеральными удобрениями и подстилочным навозом. В то же время отмечено,
что в последействии полужидкий и жидкий навоз уступает подстилочному навозу. Бесподстилочный полужидкий и жидкий навоз в крупных животноводческих хозяйствах накапливается в больших количествах, чем подстилочный. В связи с этим при ограниченной емкости навозохранилищ его вносят в почву в лучшие агротехнические сроки и способами, не допускающими значительных потерь питательных веществ. Поэтому агрономическое действие полужидкого и жидкого навоза на урожай сельскохозяйственных растений существенно зависит от срока и дозы внесения, типа почвы, погодных условий, удобряемой культуры севооборота. Например, калий бесподстилочного навоза легко доступен для питания растений. Дозы полужидкого и жидкого навоза определяются потребностью в питательных веществах отдельных сельхозкультур, типом севооборота, почвенной разностью, сроком и способом внесения, размерами накопления навоза, наличием земельных площадей для его внесения и реакцией культур на высокие дозы.
В настоящее время из навоза получают дрожжи, биогаз, жидкое топливо, добавку в корм животным, выращивают червей, мух, ряску, хлореллу, спирт который применяют вместо бензина в двигателях и растительного масла для замены дизельного топлива [3]. Наше мнение отличается тем, что навоз необходимо использовать в качестве компоста там, откуда он получен - из почвы через растение и животное. В противном случае мы останемся без плодородной почвы, без урожая сельскохозяйственных культур, а могут произойти и изменения климата.
Результаты и их обсуждение. Например, получение биогаза на первый взгляд является хорошим мероприятием. Но если рассмотреть этот вопрос глубже, то мы увидим, что имеются экспериментальные образцы типа «Кобос» и больше ничего. Во-первых, этот процесс периодический, так как требуется загрузка навоза и выгрузка полученного продукта. Установки очень дорогие. Причем при температуре 45-50°С не все гельминты, сальмонеллы и другие паразитические элементы уничтожаются, а это основное требование.
Сложно поддерживать постоянно температурный режим. При компостировании органические отходы разогреваются до температуры 60°С, что губительно влияет на личинки и куколки мух, яйца гельминтов и болезнетворные и неспорообразующие микроорганизмы.
Микробиологический процесс разложения органического вещества проходит две стадии. Сначала с ростом численности микроорганизмов температура компостируемой массы повышается до 40°С. На этой стадии в компосте усиленно размножаются мезофиль-ные микроорганизмы (оптимальная температура их развития 25-30°С). Затем температура поднимается выше 40°С, что приводит к гибели мезофиллов и размножению термофилов. Это самая важная стадия компостирования, во время которой окислительные процессы достигают наибольшей интенсивности; затем температура массы постепенно снижается, и процесс затухает.
Компостирование навоза или помета с различными влагоемкими материалами не способствует повышению удобрительной ценности смеси компонентов и компоста. Наоборот, содержание доступных питательных веществ в компосте уменьшается по сравнению с таковым в навозе и помете из-за низкого содержания их во влагоемких материалах. Несмотря на это, компостирование становится необходимым, когда навоз или помет имеют неблагоприятные физико-механические свойства, неприятный запах, сильно засорены семенами сорняков, заражены яйцами и личинками гельминтов и не-спорообразующими патогенными микроорганизмами. Во-вторых, использование навоза в качестве органического удобрения - компоста, позволяет сохранить плодородие почвы и получать высокие урожаи сельскохозяйственных культур [4,5]. Для улучшения технологических свойств и предотвращения потерь жидких экскрементов полужидкий навоз, помеси смешивают с влагоемкими материалами, взятыми в таком соотношении, чтобы влажность компостируемой массы составляла 70-75% и была оптимальной для биотермии.
При высокой влажности резко ухудшаются доступ воздуха в массу компоста и условия жизнедеятельности аэробных термофильных микроорганизмов. Поэтому температура внутри штабеля поднимается до 56-60°С, что не способствует гибели яиц и личинок гельминтов и мух, а также обеззараживанию компоста от некоторых микроорганизмов, а семена многих сорняков при этом сохраняют всхожесть. Полный эффект обеззараживания не наступает и в том случае, когда температура внутри штабеля поднимается до 56-60°С, так как у его поверхности она близка к температуре окружающего воздуха. Однако в результате биотермии зараженность и засоренность компоста резко уменьшаются.
Для получения компоста с оптимальной влажностью прежде всего определяют количество влагоемкого материала (торфа, соломы, опилок, измельченной коры и других) в расчете на 1 кг навоза (помета, фекалий и тому подобное) по формуле:
тт ВН " ВК
Лх — ■
ВК " ВТ
где Вн - влажность навоза, %; Вк - влажность компоста, %; Вт - влажность торфа, %.
Затем определяют возможное содержание питательных веществ для прогнозирования агроэкологической эффективности. При влажности помета 90% и содержании в нем общего азота 0,6%, фосфора - 0,4% и калия -0,16%, а в низинном торфе при влажности 60% и содержании в нем азота общего 0,9%, фосфора и калия по 0,04% торфопометная смесь должна содержать:
2г • 0,9% + 1г • 0,6%
N — ■
общ
3г
— 0,8%.
В том числе труднодоступного азота торфа 0,6% и азота помета 0,2%:
РО — 2г • 0,04% +1г. 0,4% — 0,16%,
— 2г.°.°4% +1г • 0,16% — 0 2 3г
В готовом торфопометном компосте в результате одинаковых средних потерь массы и азота при компостировании в размере 15% содержание азота не изменяется:
^общ = 0,8% • 0,85: 0,85 = 0,8%. При отсутствии потерь фосфора и калия и убыли 15% массы во время компостирования содержание фосфора и калия в компосте увеличится:
Р2О5 = 0,16%: 0,85 = 0,19%,
К2О = 0,08%: 0,85 = 0,09%. При таком содержании общего фосфора и азота (в том числе 0,25% азота помета) тор-фопометный компост в сочетании с калийными удобрениями по действию на урожай несколько уступает равным нормам подстилочного навоза, причем его масса увеличивается в 3 раза.
Выводы. Важнейшим показателем высокоплодородной почвы является органическое вещество, которое служит своеобразным резервом необходимых для растений элементов питания, оказывает благоприятное влияние на оптимальное формирование ее агрофизических свойств. Органическое вещество почвы, ее гумус, является энергетическим источником для полезных почвенных микроорганизмов, дополнительным источником углекислого газа для растений. Высоко-окультуренная, богатая органическим веществом, с высоким содержанием гумуса почва сглаживает колебания погоды во времени и таким образом создает оптимальные условия для формирования хорошего урожая. Для удовлетворения потребности растений в ка-
лии калийные удобрения необходимо вносить в почву дополнительно. Весь компостируемый бесподстилочный навоз необходимо перерабатывать с помощью его компостирования, что способствует сохранению в нем питательных элементов и использованию органических веществ с наибольшей эффективностью для повышения урожаев и плодородия почвы.
Литература:
1. Васильев В.А. Справочник по органическим удобрениям. М., 1988. 255 с.
2. Органические удобрения / Е.М. Бодрова и др. М.: Росссельхозиздат, 1973. 56 с.
3. Завражнов А.И. Математическое моделирование биотехнологической системы производства органических удобрений. Мичуринск, 2012. 150 с.
4. Королева М.Н. Способы переработки жидкого навоза // Техника в сельском хозяйстве. 1973. № 9. С. 37.
5. Капустин В.П. Влияние минеральных удобрений и пестицидов на деградацию почвы и экосистему // Ци-фровизация АПК. Тамбов, 2018. Т. 2. С. 121-123.
Literatura:
1. Vasil'ev V.A. Spravochnik po organicheskim udobreni-yam. M., 1988. 255 s.
2. Organicheskie udobreniya / E.M. Bodrova i dr. M.: Ro-ssel'hozizdat, 1973. 56 s.
3. Zavrazhnov A.I. Matematicheskoe modelirovanie bio-tekhnologicheskoj sistemy proizvodstva organicheskih udobrenij. Michurinsk, 2012. 150 s.
4. Koroleva M.N. Sposoby pererabotki zhidkogo navoza // Tekhnika v sel'skom hozyajstve. 1973. № 9. S. 37.
5. Kapustin V.P. Vliyanie mineral'nyh udobrenij i pestici-dov na degradaciyu pochvy i ekosistemu // Cifrovizaciya APK. Tambov, 2018. T. 2. S. 121-123.
ORGANIC FERTILIZERS AND AGRICULTURAL CROPS PRODUCTIVITY V.P. Kapustin, doctor of technical sciences A.V. Brusenkov, candidate of technical sciences FGBOU VO «Tambov state technical university»
Abstract. If manure to produce various products, rather than it as an organic fertilizer using, then in the nearest future we without humus in the soil, fertile soils and good crop yield will be left. The best way manure into organic fertilizer to process - it's composting, preserving ecology of habitat, soil fertility, and the total crops' yield and grass's growth of various herbs increasing. Moreover, these technologies manure processing by composting for 10-25 days instead of the accepted 1,5-3 months providing. All existing methods and means of manure processing, except composting, are inefficient and low productive, because they require constant values of manure's humidity and temperature during processing, that are quite difficult to maintain; they work periodically, since their containers' loading and releasing after 6-10 hours are repeated. In addition, for example, at combustible gas in biogas installations obtaining, expensive equipment, that does not justify itself economically, i.e. it unprofitable at using. Therefore, manure after composting treatment it must be used as an organic fertilizer only, because it not only the content of humus in the soil increasing, but also significantly its physical- and- mechanical properties improving, of nutrients supply increasing, acidity reducing, the soil with microflora enriching, its biological activity increasing, thus all the prerequisites for high crops yields' obtain creating. Keywords: soil fertility, organic fertilizers, manure, compost.
