Перспективы создания органических удобрений с заданными свойствами на основе птичьего помета (обзор)

ПЕРСПЕКТИВЫ СОЗДАНИЯ ОРГАНИЧЕСКИХ УДОБРЕНИЙ С ЗАДАННЫМИ СВОЙСТВАМИ НА ОСНОВЕ ПТИЧЬЕГО ПОМЕТА

В.А. Седых, к.с.-х.н., П.Ю. Карауш,

В работе дан анализ влияния органических удобрений на основе птичьего помета на экологическое состояние почв. Обсуждаются способы создания таких удобрений, предлагаются новые подходы для получения удобрений с заданными свойствами.

Ключевые слова: почва, плодородие, птичий помет, органические удобрения, экология.

Птичий помет при правильном компостировании и использовании является хорошим удобрением, но, в то же время, и источником ухудшения экологической обстановки в зоне расположения птицефабрик. Более 600 птицефабрик по всей России производят в сутки каждая до 300 т помета. На бройлерной фабрике мощностью 50 тыс. цыплят скапливается в год до 13,5 тыс.т помета.

При ограниченности пахотных площадей вблизи птицефабрик и несовершенстве переработки помета в удобрения производство и реализация органических удобрений из птичьего помета часто оказываются нерентабельными, и происходит сильное загрязнение прилегающих к птицефабрикам территорий, вод, воздушной среды. В конечном итоге, наносится большой экономический, социальный и экологический ущерб, как населению, так и хозяйственному комплексу, государству.

В то же время, Агеечкин А. (ООО «Эко-Аг-Ти») и Лысенко В. (ВНИТИ птицеводства) проанализировав 20 различных способов по переработке птичьего помета в удобрение, выбрали приемлемую технологию, которая вписывается в производственный процесс птицефабрик и позволяет значительно повысить рентабельность производства удобрений из птичьего помета [14].

На птицефабриках, в зависимости от технологии содержания птиц и системы удаления помета, получается несколько видов птичьего помета. При напольном содержании с использованием подстилочных материалов накапливается подстилочный помет с влажностью 18-60%. При клеточном содержании птиц получают бесподстилочный помет с влажностью полужидкого 75-92%; жидкого - 93-97%; пометных стоков с влажностью более 97%.

Количество питательных веществ в помете определяется условиями хранения и содержания. В среднем при естественной влажности помет кур яичного направления содержит азота 1,7-2,7%, фосфора - 1-2%, калия - 0,6-0,8%. В помете бройлерных кур фосфора больше, чем калия [4,8]. В помете птиц содержатся и микроэлементы. В пересчете на 20% сухое вещество бора - 5,0-8,2 мг/кг; меди - 6,7-16,7; марганца -35,5-91,6; молибдена - 0,25-0,36; цинка - 51,5-127,8; железа -273,7-601,9. При этом биофильные элементы находятся в доступной для растений форме. В помете содержатся витамины, каротин, Д, Е, К, рибофлавин, пиридоксин, никотиновая кислота [2,5,6,12,13].

Ценность 1 т бройлерного помета приравнивается к 180 кг полного минерального удобрения. Однако сырой помет обладает неблагоприятными свойствами: сильным неприятным запахом, содержит большое количество семян сорных растений, яйца и личинки гельминтов, мух, много патогенных микроорганизмов. Сальмонеллы в помете кур выживают более 100 дней, пастереллы - 30-72 дня, листерии - 160 дней, микобактерии туберкулеза и кокцидии - более 12 месяцев. Выживаемость возбудителей вирусных болезней составляет для псевдочумы - 7-30 дней, оспы - 98-182 дня, болезни Марека - более 6 месяцев. Вирус гепатита утят сохраняется в помете до 37 дней. В свежем навозе общая микробная обсе-мененность достигает 170 млн на 1 мл. При узком содержании углерода к азоту органическое вещество птичьего помета

РГА У-МСХА им. К.А. Тимирязева

быстро минерализуется. За 3 месяца хранения потери достигают 10-12%, за 6 месяцев - 23% [12,16].

Считается, что птичий помет из всех видов органических удобрений наиболее ценный по содержанию питательных веществ. После термического обезвоживания и обеззараживания помета в сушильных установках с производительностью 1200-1300 кг/час сухого продукта, полученный концентрат используют, как заменитель комбикормов (от 20 до 100%) для животных. Замена сухим птичьим пометом 10% комбикормов снижает расход их на курицу-несушку со 121 до 108 г кормовых единиц в сутки. Энергетическое содержание высушенного помета составляет около 7730 кДж, а перевариваемая энергия - 4240 кДж. Питательная ценность - от 0,6 до 0,8 к. ед.

На данный момент существует 2 направления по утилизации птичьего помета. Производство удобрения (производство гранул, производство удобрений способом ускоренного компостирования согласно существующим ТУ). Получение из данной биомассы энергии (производство био-газа, прямое сжигание) [5].

Для улучшения свойств птичьего помета применяется его компостирование, добавление химических реагентов, смешивание с сорбентами, поглощающими запах, закрепляющими азот. Часто используют и термический метод обезвоживания и обеззараживания при сушке помета при 600-8000С, применяется и радиационно-химический метод обеззараживания. При компостировании птичьего помета его смешивают с торфом, опилками, соломой, сапропелем, почвой. Ранее использовали торфо-навозные компосты с добавлением фосфоритной муки и хлористого калия для улучшения агрохимических свойств компоста.

С нашей точки зрения, основными факторами, снижающими использование органических удобрений на основе куриного помета в сельском хозяйстве, являются: 1) непостоянство состава исходного продукта в зависимости от поголовья птиц, технологий их кормления и уборки помета; отсутствие сертификации приводит к трудностям в разработке технологических линий для отдельных хозяйств и птицефабрик, к увеличению стоимости разработок; 2) отсутствует сертификация и на наполнители: торф, солому, почву и т.д., которые также могут обладать совершенно разными свойствами; 3) использование удобрений с большим количеством воды выгодно только при перевозках на малые расстояния, термообработка и высушивание позволяют получить достаточно дорогой продукт; ферментация в буртах в течение длительного времени нарушает экологическое состояние; при этом условия компостирования очень непостоянны и не поддерживаются строго в определенных рамках; 4) выпускаемые удобрения имеют широкий спектр использования, а не специализированы по отдельным культурам, почвам, системам земледелия. Это снижает эффективность их применения; 5) недостаточно хорошо разработаны агроправила использования рассмотренных удобрений; 6) нуждаются в разработке и новые способы получения органических удобрений на основе птичьего помета со строго заданными свойствами

Одним из основных лимитов, сдерживающих применение птичьего помета, в качестве удобрений, является большое содержание в нем семян сорных растений и патогенных микроорганизмов. Чаще используют биотермический метод обеззараживания, когда при хранении в буртах создается температура 60-700С. Летом для этого требуется 2 месяца, зимой - 3 месяца. В буртах закладывают рыхлый помет с добавлением

20% соломы, торфа, опилок или сухого помета. Сверху бурты закрывают различными материалами слоем 15-20 см летом и 30-40 см-зимой. В ряде случаев для этого используют специальные ямы, построенные из влаго- и термоустойчивого материала.

При биологических методах обеззараживания помет гид-ролизуют добавлением серной кислоты; к фугату добавляют аэробные микроорганизмы. Для обеззараживания применяют и естественные сорбенты (цеолит - клиноптиолит или морде-нит, вермикулит). При этом цеолиты применяют для подкормки птиц (5% от веса комбикорма), посыпают им пол в птичнике до 1 кг/м2 через каждые 2-3 дня; используют для поглощения биофильных элементов из стоков. Эффективно термическое обеззараживание при температуре 800° часто в вакуумных установках [4,8].

Использование современных биотехнологических приемов позволяет выращивать в аэрируемых ферментерах микробные ассоциации, которые не только проводят процесс биоконверсии, но и накапливают биофильные элементы. Для микробиологической обработки птичьего помета используют ассоциации микроорганизмов: Endomycopsis folbuligera, Erwinia sp., Pseudomonas sp., Alcaligenes sp. Пахненко О.А. с соавторами [7] выделены доминанты микрофлоры торфо-пометных и торфо-пометно-опилочных компостов на разных стадиях конверсии органического вещества (при температуре от 18 до 700С), а также в процессе остывания смеси. В дальнейшем для биоферментации были отобраны штаммы - доминанты, обладающие высокой ферментативной активностью и устойчиво развивающиеся при высоких температурах. Составлено 2 рабочих сообщества для переработки торфо-пометных и тор-фо-пометно-опилочных смесей. При загрузке в ферментер смеси помета с компонентами составляла соотношение 3:2 в % по массе. Смесь инокулировали жидкой мицелиальной суспензией при титре суспензией 103-104. При этом использовали микроорганизмы, как разлагающие органическое вещество, так и стимулирующие прорастание семян, рост растений, антипатогены. Прибавка урожая картофеля, ячменя при использовании биокомпоста составляла до 60%. При этом доза компоста была в 7 раз меньше стандартной дозы навоза крупного рогатого скота.

Рядом исследований доказана перспективность использования при утилизации птичьего помета препаратов «Тамир» и «Кюссей» - активных штаммов почвенных и сапрофитных микроорганизмов. При применении препаратов при компостировании помета в буртах с соломой и торфом полезная микрофлора увеличивалась в 9 раз, а патогенная уменьшилась в 25 тысяч раз. С использованием данных препаратов авторы предлагают применять птичий помет без разделения на жидкую и твердую фракции и без наполнителей [15]. Удобрения без наполнителей предлагает производить и компания «Развитие Эко» - производитель оборудования Vacuum Eco Dry [16].

Отдельными авторами предлагается модификация узлов и технологии переработки птичьего помета в гранулы в зависимости от состава помета. Утверждается, что приготовленные гранулы из куриного помета обходятся в 1,8 раза дешевле, чем природный газ и в 4 раза дешевле мазута. Из 1000 т помета получается 300-500 кг гранул, а одна тонна гранул дает 3,5 кВт./час электрической энергии при стоимости переработки около 1000 рублей за тонну и стоимости гранулированного удобрения на экспортном рынке =200 евро за тонну [17].

На основании исследований израильских ученых ООО «Топгран» разработаны технологии, позволяющие получать гранулы из куриного помета за 3-4 дня, которые могут использоваться, как белковые добавки, так и как удобрения. Как утверждают разработчики, в составе удобрения отсутствуют патогенные и болезнетворные микробы и бактерии и, в то же время, содержится до 50 видов полезных бактерий, улучшающих структуру почвы. Экономическая эффективность использования 1 кг удобрения была в 2,7 раза выше, чем неорганического [18].

По полученным нами совместно с В.И. Савичем данным, функциональные свойства органических удобрений (их ком-плексообразующая, структурообразующая способность, биологическая активность в единицах гетероауксина, кинетина, ингибирующая активность в кумариновых единицах, антипатогенная функция в единицах известных антибиотиков, протекторная функция в отношении тяжелых металлов, сорбци-онная емкость к различным видам сорбции) зависят от состава исходных продуктов, условий разложения, отличаются на разных стадиях разложения [9-11]. Для приготовления органических удобрений с заданными свойствами нами проводится подбор соотношения исходных продуктов; регулирование условий разложения (влажности, температуры, рН, Eh, условий аэрации, обеспеченности биофильными элементами, инокуляция определенными микроорганизмами), получение готового продукта на разных стадиях разложения. Исследованиями [9] показана возможность регулирования активности определенных групп микроорганизмов с использованием ультразвукового и высокочастотного излучения определенного кода, электрогидравлического эффекта и облучения субстрата информационно-энергетическими полями, влияющими на микробиологическую активность. Хорошие результаты дало добавление в субстраты цеолита с высоким содержанием клиноптиолита, обладающего высокой сорбционной емкостью к газам и по типу ионообменной сорбции.

Проведенными исследованиями [10,11] установлена перспективность обогащения органических удобрений микроэлементами - поливалентными металлами за счет их анодного растворения. Высокой биологической активностью обладали и гуматы (вытяжка 0,1н NaOH) из рассматриваемых органических остатков. Согласно проведенным экономическим расчетам, более эффективно конструирование органических удобрений с заданными свойствами отдельно из разных фракций исходных продуктов при корректировке условий разложения в процессе компостирования для получения заданных функциональных свойств конечного продукта.

Литература

I. Винаров А.Ю., Кухаренко А.А., Ипатова Т.В., Бурмистров Б.В. Биотехнология переработки отходов животноводства и птицеводства в органические удобрения. М., 1998, 114 с. 2. Васильев В.А., Филиппова Н.В. Справочник по органическим удобрениям. М.: Россельхоз-издат, 1984.- 254 с. 3. Горчаков Я.В., Дурманов Д.Н. Мировое органическое земледелие 21 века. М., УДН, 2002, Паимс. 402 стр. 4. Еськов А.И., Новиков М.Н., Лукин С.М. и др. Справочник книга по производству и применению органических удобрений. Москва-Владимир: РАСХН, ВНИПТИОУ, 1998. С. 6-12 5. Нормативные показатели содержания азота, фосфора и калия в органических удобрениях и использование их сельскохозяйственными культурами. М.: ВИУА, 1991.- 56 с. 6. Паникар И.И., Гаркавая В.В., Севрюков Ю.И. Промышленное птицеводство и охрана окружающей среды. М., Росагро-промиздат, 1988.- 80 с. 7. Пахненко О.А., Космачевская Л.Н., Пах-ненко Е.П. Биоконверсия торфо-пометных и торфо-пометно-опилочных смесей при интродукции микробных активаторов. в сб. «Агрохимия и экология: история и современность», т. 2, Н.Новгород, ВВАГС, 2008.- 219 с. 8. Сычев В.Г., Мерзлая Г.Е., Петрова А.В., Филиппов А.В., Попов В.И., Мищенко В.Н. Эколого-агрохимические свойства и эффективность верми- и биокомпостов. М.: ВНИИА, 2007.- 276 с. 9. Савич В.И., Сычев В.Г., Замараев А.Г., Сюняев Н.К., Никольский Ю.Н. Энергетическая оценка плодородия почв. М.:ВНИИА, 2007.- 498 с. 10. Савич В.И., Трубицина Е.В., Мурада Н.М. Комплексообразующая способность почвенного раствора и органического вещества почв. Изв. ТСХА, 1986, №1.- С. 73-80

II. Савич В.И., Парахин Н.В., Степанова Л.П., Шитов Л.Л., Керменс М. Агрономическая оценка гумусового состава почв. Орел: ГАУ, 2001, т.1, т.2.- 452 с. 12. Титова В.И., Седов Л.К., Дабахова Е.В. Индустриальное птицеводство и экология: опыт сосуществования, Н.Новгород, ВВАГС, 2004.- 249 с. 13. Титова В.И., Дабахов М.В., Дабахова Е.В. Обоснование использования отходов в качестве вторичного материального ресурса в сельскохозяйственном производстве, Н.Новгород, ВВАГС, 2009.- 178 с.

14. http://agroobzor.ru/pti/a-116.html

15. http://baykal.argonet.ru/s21 .htm

16. http://pometa.net/

17. http://www.mbm.ru/Ideas/idea.asp7F4040

18. http://www.topgran.ru/pererabotka kur podstilki.html

PROSPECTS FOR THE PRODUCTION OF ORGANIC FERTILIZERS WITH DESIRED PROPERTIES FROM POULTRY

MANURE (A REVIEW) V.A. Sedykh, P. Yu. Karaush

Russian State Agricultural University - Moscow Agricultural Academy, Russian Academy of Sciences, ul Timiryazeva 49,

Moscow, 127550 Russia

The effect of organic fertilizers produced from poultry manure on the ecological state of soils was examined. Methods for the production of such fertilizers were discussed. New approaches to the production of fertilizers with desired properties were proposed. Key words: soil fertility, poultry manure, organic fertilizers, ecology.