Навоз, компостирование, лабильное органическое вещество для Здоровья почв

22.10.2024 в Рамках Выставки КормВетГрейн Экспо 2024 Агропромышленная микробиология групп организовала и провела сессию « Про Навоз- доходы в отходах». Предлагаю вам пост-репортаж с этой сессии с фокусом на  темы  - актуальность переработки Побочных Продуктов Животноводства и технологические решения.  Актуальность использования органических удобрений подтверждается эколого-агрономическими функциями органического вещества - лабильного органического вещества и гумуса:                                                                                                                                         - Является пищей для микроорганизмов, следовательно увеличивает микробиологическую активность почв;

- Увеличивает содержание элементов питания при его минерализации;

- Как коллоидное вещество увеличивает ёмкость катионного обмена;

- Улучшает водные и воздушные свойства почвы ( поддержание  структуры, формирование капиллярной системы и пористости);

- Поддерживает структуру  почвы посредством воздействия: химического –склеивает почвенные агрегаты растворимыми и нерастворимыми в воде комплексами; физико-химического - склеивает почвенные агрегаты посредством коллоидного комплекса;

- Поддерживает физиологическую активность почвы – способно работать на гормональном уровне как регулятор или стимулятор роста растений;

- Обеспечивает протекторную функцию - способно инактивировать в почве пестициды, радионуклеиды и др. загрязняющие вещества.                                                                            Актуальность внедрения технологий управляемого компостирования         Потенциальные почвенно-экологические проблемы при внесении органических удобрений: 1) Патогенная кишечная микрофлора из навоза/помета (Escherichia, Salmonella, Acinetobacter, и др.), 2) Гены антибиотикорезистентности в микрофлоре навоза/помета – новый вид загрязнения, 3) Сложность в определении нормы внесения навоза – как удобрения.                                                                                                                                                      Решение - применение технологий управляемого компостирования (контролируемая аэробная ферментация при повышенных температурах)  позволяет получить зрелое ферментированное органическое удобрение, свободное  от  патогенов людей, животных, семян сорняков, яиц гельминтов, практически полностью  уничтожается большая часть генов  антибиотикорезистентности.

Отходы животноводства и птицеводства

1. подстилочный навоз - концентрация сухих веществ обусловлена содержанием древесных опилок и срезанной соломы (механическая уборка);

2. полужидкий навоз - концентрация сухих веществ 8%, обусловленный бесподстилочным содержанием животных (самосплавный способ удаления навоза);

3. жидкий навоз - концентрация сухих веществ до 3-4% (бесподстилочное содержание животных, гидравлический способ удаления с применением минимального количества вод);

4. навозные стоки - концентрация сухих веществ 1-2% (вода применяется для промывки мест содержания животных, навоз удаляется гидравлическим способом).

Основной способ переработки отходов в органическое удобрение для стран с умеренным и холодным климатом является компостирование.

СПОСОБЫ КОМПОСТИРОВАНИЯ:

Пассивный метод компостирования («холодный»)  до 2 лет без особых усилий и  расходов

«Горячее компостирование» сложнее, но созревание происходит быстрее (от 3 до 6 месяцев)

Экзотермический процесс биологического окисления, в котором органический субстрат подвергается аэробной биодеградации смешанной популяцией микроорганизмов

в условиях повышенной температуры и влажности.

Первая фаза компостирования: Мезофильная - начинают развиваться и адаптироваться к типу отходов и условиям обитания в компостной куче мезофильные микроорганизмы (Bacillus cereus, Pseudomonas fluorescens, Pseudomonas aeruginosa, Clostridium sporogenes и т.д.).

Температура повышается до 30-45оС, среда подкисляется. Углерод используется микроорганизмами для получения энергии, а азот – для построения структуры клетки

В процессе компостирования теряется в виде углекислого газа и воды около 40% массы органического вещества, соответственно, увеличивается зольность.

Вторая фаза компостирования: Термофильная- начинается при достижении температуры 40-45 °С  развиваются термофильные микроорганизмы.

Интенсивность их обмена выше, чем у мезофиллов, потому температура возрастает особенно быстро, достигая максимальных значений 70-80 °С.

За счет биотермических и биолитических процессов происходит обеззараживание. Погибают личинки насекомых, яйца гельминтов, семена сорных растений и такие патогенные микроорганизмы, как кишечная палочка, стафилококки и др.

Благодаря высокой температуре происходит ускоренный распад белков, жиров и сложных углеводов типа целлюлозы и гемицеллюлозы – основных структурных компонентов растений.

Более устойчивые субстраты снижают активность термофильных микроорганизмов

Третья фаза компостирования: СТРУКТУРИРОВАНИЕ - После потребления легкоразлагаемого субстрата скорость окисления начинает падать после того, как в него вовлекаются более устойчивые субстраты; температура внутри компостируемой массы понижается до уровня окружающей среды, рН медленно убывает, но остается щелочным.

По мере остывания сначала восстанавливаются популяции спорообразующих бактерий и так называемых бактерий-актиномицетов, затем грибов. Развитие актиномицетов сопровождается образованием антибиотиков, которые подавляют многие бактерии, в том числе гнилостные микобактерии, что способствует, наряду с температурным

воздействием, обеззараживанию компостного материала.

Четвертая фаза компостирования: СОЗРЕВАНИЕ - На заключительной стадии дефицит питательных веществ и смена доминирующей микрофлоры приводят к лизису части микробных клеток, появляются почвенные животные. Оставшиеся органические вещества вовлекаются в сложные реакции между остатками растительных полимеров и продуктами разложения, приводящие к образованию гуминовых кислот. Конечным результатом этапа образования компоста является стабилизация органических веществ.

 Биохимические аспекты компостирования: потребность в углероде у микроорганизмов в 25 раз выше, чем в азоте.  Контрольное значение этого соотношения С:N при компостировании равняется 30:1  (30г углерода на 1г азота).

Оптимальным считается соотношение C:N, равное 25:1.

Чем больше углерод-азотный баланс отклоняется от оптимального, тем медленнее протекает процесс.

Высокое содержание углерода приводит к окислению избыточного углерода, доступность азота снижается, и микробный метаболизм постепенно затухает.

Низкого отношения C/N является потеря азота в результате образования аммиака и его последующего улетучивания. Потеря аммиака становится наиболее ощутимой при высокоскоростных процессах компостирования, когда возрастает степень аэрации, создаются термофильные условия и рН достигает 8 и более. Такое значение рН благоприятствует образованию аммиака, а высокая температура ускоряет его улетучивание.

При низких значениях этого соотношения потеря азота в форме аммиака может быть частично подавлена добавлением избыточных фосфатов (суперфосфат).

Оптимальные условия компостирования:

Питательные вещества и добавки. Для увеличения скорости компостирования применяются различные химические, растительные и бактериальные добавки. Носители (древесная щепа, солома, опилки и др.) обычно необходимы для поддержания структуры, обеспечивающей аэрацию при компостировании таких отходов, как сырой активный ил и навоз.

Кислотность. Компостирование легко протекает при значениях pН, равных 5,5–9,0,

но наиболее эффективно – в диапазоне 6,5–9,0.

Аэрация. В процессе компостирования концентрация кислорода снижается, а углекислого газа – возрастает. Если концентрация кислорода падает ниже 5%, возникают анаэробные условия. Могут образовываться масляная, уксусная и пропионовая кислоты. Данные кислоты используются бактериями в качестве субстрата, и с образованием аммиака начинает подниматься уровень pН.  Необходимо перемешивание для исключение анаэробных зон.

Влажность. 50–60% влаги - оптимальная.  Менее 30% подавляет бактериальную активность, скорость биологических процессов резко падает, а при влажности 20% они могут вовсе прекратиться. Более 65% препятствует диффузии воздуха, что значительно снижает деградацию и сопровождается зловонием, пустоты в структуре компоста заполняются водой, которая ограничивает доступ кислорода к микроорганизмам.

Наличие влаги определяется на ощупь при нажатии на комочек компоста. Если при нажатии выделяется 1-2 капли воды, то влажность компоста достаточная.

УСКОРЕНИЕ ПРОЦЕССА КОМПОСТИРОВАНИЯ МИКРООРГАНИЗМАМИ – использование консорциумов ( целлюлозолитики, азотфиксаторы, фосфатмобилизаторы, антагонисты ( супрессоры) патогенной микрофлоры, нейтрализаторы запахов).

 

Важно обращать внимание на технологии внесения жидких органических удобрений. Зависимость потерь азота от способов внесения:

Сплошное внесение – потери азота 70%,                                                                       Многошланговая система – потери азота 40%,                                                              Многошланговая  Система с башмаком - потери азота 30%,                                                     Дисковый инжектор – потери азота 10%.

 При подготовке сообщения были использованы материалы презентаций следующих спикеров:                                                                                                                                         Многообразие функций органического вещества в почве, Соколова Е.А., ученый агроном по защите растений, к.б.н., эксперт в области Здоровья почв

Отходы и не переработанные побочные продукты животноводства – благо или вред для почвы и растений?   Бабаев В.В.,   член рабочей группы по органическим удобрениям Совета ТПП РФ по развитию экономики замкнутого цикла и экологии                                           Биотехнологии для утилизации и переработки отходов предприятий  АПК,  Глушень Е.М., кандидат биологических наук, доцент, Заведующий лабораторией природоохранных биотехнологий,   Институт микробиологии НАН Беларуси                                                                   Как эффективно вносить жидкий навоз в посевы многолетних трав, Масолбасов А., ООО НТА