Перспективы применения препарата Мефосфон для производства удобрений из куриного помета

DOI: 10.24411/0235-2451-2019-11105 УДК631.8,631.55

Перспективы применения препарата Мефосфон для производства удобрений из куриного помета

Ф. С. СИБАГАТУЛЛИН1, З. М. ХАЛИУЛЛИНА1, А. М. ПЕТРОВ2, К. О. СИНЯШИН3

'Казанский государственный аграрный университет, ул. К. Маркса, 65, Казань, 420015, Российская Федерация

2Институт проблем экологии и недропользования Академии наук Республики Татарстан, ул. Даурская, 28, Казань, 420087, Российская

Федерация

3Институт органической и физической химии им. А. Е. Арбузова - обособленное структурное подразделение Федерального исследовательского центра «Казанский научный центр РАН», ул. Арбузова, 8, Казань, 420088, Российская Федерация

Резюме. Представлены результаты исследования влияния препарата Мефосфон (водный раствор соли бис(окси)метил фосфиновой кислоты, проявляющий высокую биологическую активность как регулятор вторичного метаболизма органических субстратов в различных биотехнологических процессах) на продолжительность компостирования и эффективность обеззараживания бесподстилочного куриного помета с оценкой возможности использования полученного продукта в качестве удобрения при выращивании зерновых культур. Обработку помета проводили водным раствором препарата Мефосфон с одновременным перемешиванием в течение двух месяцев. Конечные значения реакции среды в компосте (в необработанном - 6,8 ед. рН, в обработанном - 7,5 ед. рН), повышенное содержание азота (в 1,3 раза больше, чем в ПК) указывают на более глубокий распад органических соединений, в том числе кислот. Микробиологические показатели полученного продукта (Компост «УП-1») соответствовали требованиям ГОСТ Р 53117-2008. На 65-е сутки после начала компостировали представители патогенных микроорганизмов отсутствовали, индексы бактерий группы кишечной палочки и энтерококков позволили отнести исследуемые образцы к категории чистых. Полевые испытания проводили в 2018-2019 гг на дерново-подзолистых среднесуглинистых почвах Республики Татарстан на яровой мягкой пшенице Йолдыз по схеме: без удобрений -контроль (К); помет компостированный (ПК); компост «УП-1» (УП-1). Технология изготовления органического удобрения из куриного помета влияет на структуру урожая. Пшеница, выращенная на фоне компоста «УП-1», отличалась более высоким коэффициентом кущения и количеством зерен в колосе, по сравнению с другими вариантами. Прирост урожая, относительно контроля, в 2018 г. составил 2,6 т/га, в 2019 г. - 2,7 т/га. Зерно, произведенное в этом варианте, характеризовалось более высокими показателями стекловидности (контроль - 60 %, ПК - 63 %, УП-1 - 82 %) и массовой доли сырой клейковины (15,7 %, 16,4 %, 21,1 % соответственно). Ключевые слова: Мефосфон, куриный помет, компост «УП-1», урожайность.

Сведения об авторах: Ф. С. Сибагатуллин, доктор ветеринарных наук, профессор; З. М. Халиуллина, кандидат химических наук, доцент (e-mail: khaliullinaz@mail.ru); А. М. Петров, кандидат биологических наук, зав. лабораторией; К. О. Синяшин, помощник директора. Для цитирования: Перспективы применения препарата Мефосфон для производства удобрений из куриного помета / Ф. С. Сибагатуллин, З. М. Халиуллина, А. М. Петров и др. // Достижения науки и техники АПК. 2019. Т. 33. № 11. С. 22-25. DOI: 10.24411/0235-2451-2019-11105.

Prospects for the Use of Mephosphon Preparation for Obtaining Fertilizers from Chicken Manure

F. S. Sibagatullin1, Z. M. Khaliullina1, A. M. Petrov2, K. O. Sinyashin3

1Kazan State Agrarian University, ul. K. Marksa, 65, Kazan', 420015, Russian Federation

2Institute of Ecology and Subsoil use Problems of the Academy of Sciences of the Republic of Tatarstan, ul. Daurskaya, 28, Kazan', 420087, Russian Federation

3A. E. Arbuzov Institute of Organic and Physical Chemistry - Detached Unit FIC Kazan SC of RAS, ul. Arbuzova, 8, Kazan', 420088, Russian Federation

Abstract. The paper presents the results of a study on the effect of Mephosphon on the composting time and the effectiveness of the disinfection of liquid chicken manure with an assessment of the possibility of using the resulting product as a fertilizer for growing crops. Mephosphon is an aqueous solution of the bis(oxy)methyl phosphinic acid salt. Biological activity of the preparation is high since it is a regulator of the secondary metabolism of organic substrates in various biotechnological processes. The manure was treated with an aqueous solution of Mephosphon with simultaneous stirring for two months. In the untreated manure, the final medium reaction in compost amounted to 6.8 pH units; in the treated manure, it amounted to 7.5 pH units. The increased nitrogen content in the treated manure, which was 1.3 times higher, indicated deeper decomposition of organic compounds including acids than in the untreated manure. Microbiological indicators of the obtained product (UP-1 compost) met the requirements of GOST R 53117-2008. On the 65th day after the onset of composting, representatives of pathogenic microorganisms were absent. The indices of Escherichia coli and enterococcus groups made it possible to classify the studied samples as pure. Field experiments were conducted in 2018-2019 on sod-podzolic medium loamy soils of the Republic of Tatarstan on spring common wheat Yoldyz'. The experimental design included such variants as without fertilizers - the control, composted manure (CM), UP-1 compost. The technology of manufacturing organic fertilizer from chicken manure affected the crop structure. The wheat grown using UP-1 compost had a higher tillering coefficient and more grains per ear, compared with the other variants. In 2018, the yield increased by 2.6 t/ha relative to the control; in 2019, it increased by 2.7 t/ha relative to the control. The grain produced in this variant was characterized by higher grain hardness. For control, it was 60%; for CM, it was 63%, for UP-1, it was 82%. Mass fraction of crude gluten was also higher. It amounted 15.7%, 16.4%, and 21.1%, respectively. Keywords: Mephosphon; chicken manure; UP-1 compost; yield.

Author Details: F. S. Sibagatullin, D. Sc. (Vet.), Prof.; Z. M. Khaliullina, Cand. Sc. (Chem.), assoc. Prof. (e-mail: khaliullinaz@mail.ru); A. M. Petrov, Cand. Sc. (Biol.), head of laboratory; K. O. Sinyashin, assistant Director.

For citation: Sibagatullin F. S., Khaliullina Z. M., Petrov A. M., Sinyashin K. O. Prospects for the Use of Mephosphon Preparation for Obtaining Fertilizers from Chicken Manure // Dostizheniya naukii tekhnikiAPK. 2019. Vol. 33. No. 11. Pp. 22-25 (in Russ.). DOI: 10.24411/0235-24512019-11105.

Развитие птицеводства, особенно на крупных агропромышленных предприятиях, приводит к образованию больших объемов помета. С одной стороны, это экологически опасный отход, с другой - ценное органическое удобрение, внесение которого особенно необходимо на полях со слабой и средней степенью окультуренности [1, 2].

Свежий куриный помет содержит соединения азота, фосфора, кальция, магния, калия и других макро- и микроэлементов, высокая доступность которых в сочетании с наличием биологически активных органических веществ, стимулирует более быстрый рост и развитие растений. Однако для его использования необходима предварительная обработка, в первую очередь удаления

патогенной микрофлоры, личинок и куколок мух, цист патогенных простейших, яиц и личинок гельминтов.

Серьезная проблема переработки птичьего помета в полезную продукцию (удобрение) - появление при длительном хранении неприятного запаха, потеря значительных количеств активных веществ, что требует разработки мероприятий, направленных на сокращение сроков обработки, в том числе путем применения препаратов, ускоряющих процессы компостирования [3, 4, 5].

Использование малых и сверхмалых доз биологически активных препаратов в ряде случаев повышает активность живых организмов, интенсифицирует метаболические процессы, что указывает на возможность их эффективного применения в биотехнологических процессах. К числу средств, обладающих подобными свойствами, можно отнести препарат Мефосфон [6].

Цель работы - определить влияние препарата Мефосфон на процесс компостирования и эффективность обеззараживания куриного помета, а также оценить возможность использования произведенного продукта в качестве удобрения при выращивании зерновых культур.

Условия, материалы и методы. В работе использовали бесподстилочный куриный помет (влажность 67 %, содержание общего азота 1,7 %, Р2О5 - 1,0 %, 1^0 - 0,8 %) птицефабрики «Яратель» филиала ООО «Птицеводческий комплекс «Ак Барс», специализирующейся на производстве куриного яйца. Класс опасности куриного помета - III (ФККО 1 12 711 01 33 3).

Полупромышленную обработкупроводили следующим образом: из свежего куриного помета сформировали два бурта (контрольный и экспериментальный) по 10 т каждый: ширина - 3 м, длина - 4 м, высота - 2 м. Экспериментальный бурт опрыскивали аппаратом высокого давления «Karcher» водным раствором препарата Мефосфон ежедекадно в течение 2 месяцев с сентября по ноябрь при одновременном перемешивании универсальным погрузчиком Амкодор 352С.

Препарат Мефосфон - водный раствор соли бис(окси) метил фосфиновой кислоты, проявляющий высокую биологическую активность как регулятор вторичного метаболизма органических субстратов в различных биотехнологических процессах [6, 7].

При определении токсичности куриного помета, в качестве тест-объектов использовали равнорес-ничных инфузорий Paramecium caudatum (ПНД Ф Т 14.1:2:3.13-06) и ветвистоусых рачков Ceriodaphnia affinis (ФР.1.39.2007.03221).

Полевые испытания эффективности использования компоста проводили в Агрофирме «Волжская» в районе с. Сапуголи Лаишевского района Республики Татарстан (РТ) в 2017-2019 гг. на слабоокультуренной дерново-подзолистой среднесуглинистой почве со следующими характеристиками: рНсол - 5,2, содержание гумуса - 2,3 %, подвижных (по Кирсанову) Р205 - 187,5 мг/кг, К20 - 92 мг/кг.

В опыте выращивали рекомендованный для возделывания в РТ среднеспелый сорт яровой мягкой пшеницы Йолдыз. Предпосевную обработку почвы проводили дискатором Амазон, посев -сеялкой СЗП-3,6 11 мая 2018 г. и 29 апреля 2019 г. В фазе полного кущения растений

яровой пшеницы посевы опрыскивали гербицидом Агро-стар (0,15 кг/га). Защита растений от болезней была также одинаковой во всех вариантах.

Схема полевого опыта предусматривала изучение следующих вариантов: без удобрений - контроль (К); помет компостированный необработанный (ПК); помет обработанный в ходе компостирования препаратом Мефосфон (УП-1). Доза внесения компоста в обоих вариантах 26 т/га.

Общая учетная площадь опытной делянки составляла 100 м2, размещение делянок последовательное, повтор-ность трехкратная. Посев, наблюдения и учеты проводили по общепринятым методикам. При проведении полевых испытаний определяли следующие показатели: полевую всхожесть (%); высоту стебля (см); абсолютно сухую массу растений (г/м2); площадь флагового листа (см2); длину колоса (см); количество зерен в колосе (шт.); урожайность (т/га); стекловидность зерна (%); массовую долю сырой и сухой клейковины в зерне (%); число падения.

Фенологические наблюдения по фазам развития растений проводили по методике Государственного сортоиспытания (М., 1989). Отбор проб растений для анализа осуществляли с площади 1 м2. Высоту стебля и абсолютно сухую массу растений измеряли в фазах кущения, выхода в трубку, колошения, молочной, восковой и полной спелости, площадь флагового листа - в фазах кущения, выхода в трубку и колошения. Определение площади флагового листа осуществляли согласно методике, представленной в практикуме по физиологии растений Н. Н. Третьяковым (М., 1990). Поделяночную уборку урожая проводили 29 августа 2018 г., 12 августа 2019 г. комбайном ЫешНоНапС СХ 6090. Зерно с каждой делянки собирали в отдельные мешки для дальнейшего анализа на качество. Одновременно с уборкой урожая подсчитывали число зерен в колосьях.

Таблица 1. Изменение температуры

Вариант Время компостирования, сутки

ПК 15 35 52 57 62 53 58 УП-1 15 48 58 61 45 41 36

Результаты исследований обрабатывали методом дисперсионного анализа с вычислением наименьшей существенной разности (М., 1985).

Результаты и обсуждение. Изменение температуры помета - объективный показатель, характеризующий последовательное протекание мезофильной и термофильной стадий компостирования, фазы остывания и «созревания» получаемого продукта. Наблюдения за температурой компостируемого субстрата показали, что в варианте с обработкой препаратом Мефосфон она

Таблица 2. Даты наступления фенологических фаз развития яровой пшеницы Йолдыз

Вариант Посев Всходы Кущение Выход в трубку Колошение Цветение Спелость Уборка

молочная восковая полная

2018 г.

Кон-

троль 11.05 22.05 06.06 12.06 04.07 19.07 02.08 13.08 23.08 29.08

ПК 11.05 22.05 06.06 12.06 04.07 19.07 02.08 13.08 23.08 29.08

УП-1 11.05 22.05 06.06 12.06 04.07 19.07 02.08 13.08 23.08 29.08

2019 г.

Кон-

троль 29.04 10.05 22.05 01.06 25.06 12.07 26.07 01.08 18.08 22.08

ПК 29.04 10.05 22.05 01.06 25.06 12.07 26.07 01.08 18.08 22.08

УП-1 29.04 10.05 22.05 01.06 25.06. 12.07 26.07 01.08 18.08 22.08

90 80 70 60 50 40 30 20 10 0

Кущение Выход Колошение Молочная Восковая Полная в трубку спелость спелость спелость

Рис. 1. Средняя высота стеблей на разных этапах развития растений (2018 г,  - ПК;  - УП-1.

поднималась быстрее (табл. 1), что сокращало время созревания компоста и, как следствие, период образования загрязняющих атмосферный воздух веществ. В варианте без обработки процесс созревания был более растянут во времени. Общее время компостирования эксперимен-

- К;

Рис. 2. Динамика абсолютно сухой массы растений на разных этапах развития (2018 г.): ♦ - контроль;  - ПК;

тальных образцов определялось «созреванием» помета в варианте ПК и составило 12 недель. Следует отметить, что конечные величина показателя реакции среды в компосте (в необработанном - 6,8 ед. рН, в обработанном компосте - 7,5 ед. рН) и повышенное содержание азота (в ПК в 1,3 раза ниже, чем в УП-1) указывают на более глубокий метаболизм органических кислот при использовании изучаемого препарата, а также на активизацию спорообразующих микроорганизмов и актиномицетов, способствующую более полному распаду белков, выделению аммиака и, как следствие, подщелачиванию среды до оптимальных значений, что особенно важно при использовании компоста на кислых почвах.

Проведенные в Испытательном центре ФГБУ «Татарская межрегиональная ветеринарная лаборатория» анализы проб, отобранных на 65-е сутки после начала эксперимента не выявили в них представителей патогенных микроорганизмов. По величине индексов бактерий группы кишечной палочки и энтерококков исследуемые образцы отнесены к категории чистых, их санитарно-паразитологические и санитарно-энтомологические показатели были в норме. Результаты токсикологических исследований показали, что оба варианта компоста относятся к IV классу опасности (малотоксичная категория).

Таким образом, в ходе обработки и компостирования

куриного помета был получен продукт (компост «УП-1») IV класса опасности по физико-химическим и санитарно-биологическим характеристикам отвечающий требованиям ГОСТ Р53117-2008 «Удобрения органические на основе отходов животноводства».

С учетом характеристик компоста «УП-1» было принято решение о проведении полевых испытаний. Произведенные с обработкой препаратом Мефосфон и без его применения компосты во второй половине ноября 2017 и 2018 гг. внесли под вспашку на поле Агрофирмы «Волжская» (Волжское отделение).

В оба года исследований различий между вариантами опыта в сроках наступления фенологических фаз развития растений не выявлено (табл. 2). Не установлено существенной разницы в дружности всходов растений на опытных участках. В контроле в 2018 г. всхожесть семян составила 91,5 %, в 2019 г. - 92,0 %, что на 4.. .5 % ниже, чем в вариантах с внесением компостированного помета и компоста «УП-1».

Анализ высоты стебля в разные фазы демонстрирует закономерное ускорение роста растений на ранних этапах развития в вариантах с органическими удобрениями (рис. 1). Следует отметить, что на последних этапах созревания на фонах с внесением ПК и «УП-1» растения были на 5.6 % и 15.16 % соответственно выше, чем в контроле.

На этапах роста (до колошения) масса растения в опытных вариантах увеличивалась быстрее, чем в контроле, при незначительном ее изменении в периоды формирования, налива и созревания зерна (рис. 2), что положительно сказалось на устойчивости растений к неблагоприятным факторам и качестве продукции.

Таблица 3. Средняя площадь флагового листа яровой пшеницы в разные периоды развития

(среднее за 2018-2019 гг.' , см2

Вариант Кущение Выход в трубку Колошение

Контроль 6,0 5,5 7,0

ПК 6,5 7,0 8,0

УП-1 7,0 7,0 8,0

И в первый, и во второй годы полевых опытов к фазе колошения в вариантах с внесением компоста площадь флагового листа была на 14 % больше, чем в контроле (табл. 3).

Проведенные в фазы колошения и полной спелости измерения показали, что в оба года полевых испытаний длина колоса увеличивалась в ряду контроль ^ компост ^ компост «УП-1» (табл. 4). Причем разница между контролем и вариантом УП-1 чаще всего была достоверной.

Таблица 4. Средняя длина колосьев яровой пшеницы в разные периоды развития, см

Вариант Колошение Полная спелость

2018 г. 2019 г. 2018 г. 2019 г.

К 5,7 6,1 7,5 7,9

ПК 7,1 6,9 8,2 8,1

УП-1 7,6 8,1 9,0 9,4

НСР05 1,6 1,2 1,6 1,5

Таблица 5. Влияние технологии возделывания на структуру урожая пше ницы Йолдыз

Вариант Число растений к уборке, шт./м2 Число продуктивных стеблей, шт./м2 Коэффициент кущения Число зерен в колосе, шт. Масса 1000 семян, г

Контроль 527 543 1,02 28 26,6

ПК 537 559 1,03 33 29,6

УП-1 547 569 1,07 47 49,1

Технология производства органического удобрения из куриного помета влияла на структуру урожая пшеницы. Количество зерен в колосьях пшеницы в вариантах

Таблица 6. Урожайность яровой пшеницы (среднее за 2018-2019 гг.), т/га

Вариант 1 2018 г. 2019 г.

Контроль 1,7 1,6

ПК 2,8 2,7

УП-1 4,2 4,3

НСР05 1,3 1,4

с компостом ПК и УП-1 было на 18 и 68 % больше, чем в контроле (табл. 5).

Проведенный в Татарском научно-исследовательском институте сельского хозяйства ФГБУН «ФИЦ» КазНЦ РАН» анализ качества зерна показал, что продукция,выращенная на участке с использованием компоста «УП-1» была лучше,чем в контроле (табл. 7), по таким показателям, как стекловидность (на 16.. .28 %), содержание сырой и сухой клейковины (на 5,2.5,6 и на 1,92.2,42 % соответственно), число падения (на 53 ед.).

Выводы. Применение препарата Мефосфон при компостировании обеспечивает более активное функционирование микробного комплекса, что сокращает время созревания компоста, снижает вредное воздействие на окружающую среду, способствует более быстрому и полному распаду белков, выделению аммиака и подще-лачиванию среды до оптимальных значений.

Использование компостированного помета и компоста «УП-1» интенсифицирует процесс развития растений и созревания зерна и способствует увеличению длины колоса к

Таблица 7. Показатели качества зерна яровой пшеницы Йолдыз

2018 г. 2019 г.

Показатель кон- ПК УП-1 кон- ПК УП-1

троль троль

Стекловидность, % 55,0 67,0 83,0 64,0 69,0 80,0

Массовая доля сырой клейковины, % 15,2 15,5 20,8 16,2 17,3 21,4

Массовая доля сухой клейковины, % 5,79 6,19 7,71 5,46 6,18 7,88

Число падения, с 305 321 358 309 329 362

Качество сырой клейковины, единицы

прибора ИДК 77 68 73 74 69 78

Массовая доля влаги, % 13,5 13,0 13,4 13,8 13,7 13,6

Масса 1000 семян, г 27,2 29,4 48,8 26,0 30,3 49,5

Натура, г/л 711 735 792 708 731 796

Использование при выращивании яровой пшеницы Йолдыз в качестве удобрения Компоста УП-1 обеспечивает более высокую, даже в сравнении с обычным компостом (на 1,4.1,6 т/га, или 50.59 %), урожайность (табл. 6).

фазе полной спелости на 4 % и 28 %, количества зерен в колосе на 18 % и 68 % соответственно, по сравнению с контролем. Зерно, выращенное в вариантах с использованием компоста «УП-1» по стекло-видности, содержанию клейковины, числу падения имело более высокие значения, чем в вариантах без применения удобрений и с внесением обычного компоста.

Использование при возделывании яровой пшеницы Йолдыз в качестве удобрения компоста «УП-1» обеспечивает более высокую урожайность (4,2.4,3 т/га), по сравнению с компостированным куриным пометом (2,7.2,8 т/ га) и неудобренным контролем (1,6.1,7 т/га).

Литература.

1. Recycling of Sago (Metroxylonsagu) Bagasse with Chicken Manure Slurry through Co-composting / H. Y. Ch'ng, O. H. Ahmed, S. Kassim etc. // Journal of Agricultural Science and Technology. 2014. V.: 16. № 6. Pp. 1441-1454.

2. Materechera S. A., Morutse H. M. Response of maize to phosphorus from fertilizer and chicken manure in a semi-arid environment of south Africa // Experimental Agriculture. Cambridge University Press. Jul 1, 2009. Pp. 261-273.

3. Biogas production from undiluted chicken manure and maize silage: a study of ammonia inhibition in high solids anaerobic digestion/C. Sun, W. Cao, C. J. Banks etc.//Bioresour. Technol. 2016. V.: 218. Pp. 1215-1223.

4. Poultry litter as biomass energy: a review and future perspectives / F. S. Dalolio, J. N. Silva, A. C. C. Oliveira etc. // Renewable and Sustainable Energy Reviews. 2017. V. 76. Pp. 941-949.

5. Municipal household waste used as complement material for composting chicken manure and crop residues / G. Amadji, B. Kone, P. Bognonkpe etc. // Italian Journal of Agronomy. 2013. V. 8 (2). Pp. 14-16.

6. Изучение процессов ферментации куриного помета под воздействием биологически активной добавки «Мефосфон» / Ф. С. Сибагатуллин, З. М. Халиуллина, А. Р. Сафиуллина и др. //Вестник Казанского ГАУ. 2018 № 2(49). С. 42-47.

7. Шаймарданова А. А., Халиуллина З. М. Исследование влияния препарата Мелафен на процесс переработки отходов животноводства и птицеводства // Зерновое хозяйство России. 2017. № 2. С. 66-69.

References

1. Ch'ng HY, Ahmed OH, Kassim S, et al. Recycling of sago (Metroxylon sagu) bagasse with chicken manure slurry through co-composting. Journal of Agricultural Science and Technology. 2014;16(6):1441-54.

2. Materechera SA, Morutse HM. Response of maize to phosphorus from fertilizer and chicken manure in a semi-arid environment of south Africa. Experimental Agriculture. 2009;45(3):261-273.

3. Sun C, Cao W, Banks CJ, et al. Biogas production from undiluted chicken manure and maize silage: a study of ammonia inhibition in high solids anaerobic digestion. Bioresour. Technol. 2016;218:1215-23.

4. Dalolio FS, Silva JN, Oliveira ACC, et al. Poultry litter as biomass energy: a review and future perspectives. Renewable and Sustainable Energy Reviews. 2017;76:941-49.

5. Amadji G, Kone B, Bognonkpe P, et al. Municipal household waste used as complement material for composting chicken manure and crop residues. Italian Journal of Agronomy. 2013;8(2):14-6.

6. Sibagatullin FS, Khaliullina ZM, Safiullina AR, et al. [Studying the processes of chicken manure fermentation under the influence of Mephosphon dietary supplement]. Vestnik Kazanskogo GAU. 2018;2(49):42-7. Russian.

7. Shaimardanova AA, Khaliullina ZM. [Study of the influence of Melafen drug on the processing livestock and poultry waste]. Zernovoe khozyaistvo Rossii. 2017;2:66-9. Russian.