Аграрний тиждень. Україна
» » Органічні відходи: раціонально використати
» » Органічні відходи: раціонально використати

    Органічні відходи: раціонально використати


    Одна з найбільш істотних діагностичних ознак деградації ґрунту - зменшення вмісту в ньому органічної речовини і її основної складової – гумусу. В сучасному землеробстві необхідність застосування органічних добрив пов’язана не лише з внесенням в їх складі певної кількості поживних речовин, а й з меліоруючою їх дією, бо вони є одним із основних джерел відтворення гумусу в ґрунті.

     

    Зменшення вмісту органічної речовини і погіршення якісних показників гумусу може бути викликане багатьма причинами. Серед них, по-перше, відсутність постійної компенсації рослинними рештками і органічними добривами поточних витрат органічної речовини, головним чином, через біологічну її мінералізацію. По-друге, зміна співвідношення, що склалося між мінералізацією свіжої органічної речовини, утворенням і стабілізацією нових гумусових речовин у ґрунті.

     

    Застосування післяжнивних решток

    Нині урівноваження дефіцитного балансу гумусу на відносно задовільному рівні можливе лише за умови застосування післяжнивних решток польових культур і, перш за все, соломи озимих культур як органічних решток. Розрахунки свідчать: надлишок соломи в більшості господарств з низьким рівнем виробництва гною дає можливість майже подвоїти надходження органічних речовин у ґрунт. Застосування пожнивних решток як органічних добрив виправдане з економічної точки зору: витрати на їх збирання і зберігання майже такі ж, як і при збиранні основної продукції.

    В зерно-паро-просапних сівозмінах потреба в органічних добривах для досягнення бездефіцитного балансу становить на чорноземах типових 10 т/га сівозмінної площі. У разі застосування соломи озимої пшениці як органічного добрива потреба в гної зменшується на 30%, а у разі загортання усіх рослинних післяжнивних решток – майже на 40%.

    Ще більш значного зниження потреби в органічних добривах можна досягти за рахунок збільшення в сівозмінах частки культур суцільної сівби, заміни чистого пару зайнятим. Тоді потреба в органічних добривах може бути зменшена майже вдвічі.

    Проте, найбільший вплив на фоні зменшення частки просапних культур виявляє введення двох полів багаторічних трав. У таких сівозмінах можна досягти позитивного балансу гумусу навіть без застосування гною.

     

    Поєднання органічних і мінеральних добрив

    Їх поєднане внесення у сівозмінах (під інтенсивні просапні культури) - основа сучасного землеробства. Культури суцільної сівби із коротким періодом вегетації використовують післядію підстилкового гною або інших органічних добрив та пряму дію мінеральних туків. Для оцінки першочерговості внесення гною і добрив, виготовлених на його основі, можна користуватися коефіцієнтами продуктивності.

    За одиницю коефіцієнта прийнято окупність урожаю цукрових буряків і прирівняну до нього продуктивність інших культур, що використовують пряму дію добрив. Ці коефіцієнти можна покласти в основу при визначенні черговості застосування підстилкового гною (табл.1).

     

    Таблиця 1. Коефіцієнти продуктивності підстилкового гною під різними сільськогосподарськими культурами

    Культура

    Коефіцієнт, зернових одиниць

    Цукрові та кормові буряки

    1,0

    Кукурудза на силос

    0,71

    Овочеві

    0,45

    Картопля

    0,40

    Кукурудза на зерно

    0,37

    Озима пшениця

    0,30

    Соняшник

    0,24

     

    На основі узагальнення досліджень встановлено: на процес гуміфікації найбільший вплив виявляють гранулометричний склад ґрунту, кількість органічних речовин, характер локалізації, додаткове внесення міндобрив. Коефіцієнти гуміфікації розроблені для ґрунтів важкого гранулометричного складу, внесення органічних добрив у рекомендованих нормах (30-40 т/га), загортання їх в орний шар (0-30 см). Без додаткового внесення міндобрив для середньосуглинкових ґрунтів подані нормативи зменшуються на 10%, легкосуглинкових – на 20%, супіщаних – на 50%, глинисто-піщаних – на 85%. Збільшення норм внесення органічних добрив проти рекомендованих у 1,5 рази зменшує коефіцієнт гуміфікації на 10%, у два рази – на 15%. Значно впливає на гуміфікацію глибина загортання гною: чим глибше, тим більша кількість власне гумусових речовин утворюється з однієї і тієї ж кількості органічних добрив. За поверхневого загортання (0-10 см) коефіцієнт гуміфікації зменшується проти середнього показника на 25%, у разі загортання на глибину 15-20 см дорівнює середньому показнику, у разі загортання на глибину 25-30 см збільшується на 60% (табл. 2).

     

    Таблиця 2. Нормативи формування нестабільних форм гумусу під час гуміфікації у ґрунті органічних добрив і рослинних решток

    Назва

    Кг, % від маси сухої органічної речовини

    Гній, торф

    30

    Рослинні рештки:

     

    -         зернобобових культур, багаторічних трав, льону

    25

    -         кукурудзи й інших силосних культур

    17

    -         соломи, стерні, коренів

    15

    -         картоплі, цукрового буряку, овочів, проміжних сидеральних культур

    12

    Поправочні коефіцієнти на гранулометричний склад ґрунту

    Важкосуглинковий

    1,00

    Середньосуглинковий

    0,90

    Легкосуглинковий

    0,80

    Супіщаний

    0,50

    Глинисто-піщаний

    0,15

    Поправочні коефіцієнти на дозу внесення

    Рекомендована

    1,00

    Більша у 1,5 рази

    0,90

    Більша у 2, 0 рази

    0,85

    Поправочні коефіцієнти

    на сумісне застосування разом з мінеральними добривами у рекомендованих дозах

    Гною

    1,10

    Рослинних решток

    1,25

    Поправочні коефіцієнти на глибину загортання

    0-10 см

    0,7

    15-20 см

    1,0

    20-30 см

    1,6

     

    Виробництво комплексних органо-мінеральних добрив

    Одним зі шляхів створення технологічних прийомів, що забезпечували б перетворення відходів органічного походження на високоефективні добрива зі сприятливими агрохімічними та санітарно-гігієнічними властивостями, є компостування і виробництво комплексних органо-мінеральних добрив.

    На відміну від традиційних підходів, ми пропонуємо єдиний підхід до переробки органічних відходів як промислового походження, так і відходів комунального господарства і рослинництва. В основу розробки покладені концептуальна модель формування гумусових сполук у процесі біокондиціонування органічних відходів та концептуальні положення одержання комплексних органо-мінеральних добрив.

    Згідно з концептуальною моделлю, на початкових стадіях процесів гуміфікації під час біокондиціонування органічних відходів важливі функції виконують активна поверхня будь-якого походження (глинисті матеріали, півтораокиси, стійкі форми органічних речовин) і оптимальне співвідношення між вуглецем і азотом.

    У модельних експериментах як первинні матриці використовувались іони перехідних матеріалів – заліза і алюмінію, здатних до утворення колоїдних систем у певних умовах, а також солі кальцію.

    Встановлено, що найбільший вплив на гуміфікацію органічних матеріалів виявляє залізо, майже вдвічі менший – алюміній. Для кальцію значення коефіцієнту гуміфікації менше від заліза в 6 разів (табл. 3). Це свідчить, що саме колоїдна природа гідроксидів заліза і алюмінію є причиною більш високої гуміфікації органічних речовин порівняно з варіантами, де додавався кальцій.

     

    Таблиця 3. Вплив іонів деяких металів на гуміфікацію

     

    Варіант досліду

    Загальний вуглець, % від маси субстрату

    Екстрагований вуглець, % від
    С заг.

    Сгк/Сфк

    Коефіцієнт гуміфікації

    Білок + вуглеводи + солі заліза

    2,10

    57

    0,22

    0,85

    Білок + вуглеводи + солі алюмінію

    1,13

    70

    0,27

    0,46

    Білок + вуглеводи + сполуки кальцію

    0,36

    83

    0,35

    0,14

    Білок + вуглеводи

    0,10

    90

    -

    0,04

     

    Наступний експеримент виконувався за методом ізольованих проб у бурті свіжого гною, до якого додавалося сірчанокисле залізо (табл. 4).

     

    Таблиця 4. Вплив заліза на гуміфікацію гною 

     

    Варіант досліду

    Час експозиції, діб

    Вміст екстрагованого Сгк, %

    Гній (контроль)

    0

    0,38

    Гній +Fe

    0

    0,38

    Гній (контроль)

    30

    1,07

    Гній +Fe

    30

    4,83

     

    Результати експерименту підтвердили подані теоретичні положення, бо під час експозиції проб з додаванням заліза новоутворення гумінових кислот було майже в 5 разів більшим порівняно з контролем. Використання перегною, активованого вугілля та вермикуліту в якості активної поверхні під час розкладу органічного матеріалу показало, що вплив на процес гуміфікації був різним. Так, активна поверхня перегною і активованого вугілля адсорбує на своїй поверхні найбільшу частку продуктів напіврозкладу. Через низьку водопроникність аморфного вугілля кількість органічних сполук, які адсорбувались на його поверхні, є значно меншою, ніж на поверхні гранульованого вугілля.

    Таким чином, в бурті під час біокондиціонування органічних матеріалів імітуються процеси гуміфікації, що відбуваються в ґрунті: під впливом мікробіоти органічні сполуки розкладаються й утворюються як продукти повної мінералізації – CO2 і H2O, так і напіврозкладу – органічні кислоти, амінокислоти тощо. Частина продуктів напіврозкладу, адсорбуючись на активній поверхні лігніну, вступає між собою, а також з лігніном, у взаємодію, утворюючи прогумусові сполуки. Інша частина цих продуктів, що утворюються при повній мінералізації органічних речовин, розчиняється у воді й з низхідним її током виноситься за межі бурта. Процеси взаємодії за цим майже не відбуваються через просторовий бар’єр, обумовлений наявністю сольватної оболонки або недостатньої їх концентрації. Продукти напіврозкладу – мономери чи олігомери - фіксуються на активній поверхні й під впливом її фізико-хімічних сил зближуються до відстані, за якої стає можливою міжатомна взаємодія, внаслідок чого утворюються біополімерні продукти, що за ознаками можуть бути віднесені до гумусових кислот.

    Основне завдання нової форми добрив - сполучення в них позитивних сторін органічних і мінеральних добрив. Результати польових, виробничих дослідів і впровадження у Харківській, Донецькій, Полтавській, Сумській та Житомирській областях показують: нові добрива підвищують продуктивність ланок сівозмін на 25-40%, покращують якість продукції і позитивно впливають на родючість ґрунтів.

     

    Євген СКРИЛЬНИК, доктор с.-г. наук,

    ННЦ «Інститут ґрунтознавства та агрохімії ім. О.Н. Соколовського»

     

     





    Схожі новини
  • Грунти України щорічно втрачають у середньому 500-700 кг гумусу на гектарі - експерти
  • Гумус і родючість ґрунтів
  • Гумус і родючість ґрунтів
  • Допоможе... тваринництво
  • Уроки весняної посухи на Черкащині

  • Додати комментар
    Кликните на изображение чтобы обновить код, если он неразборчив

    Забороняється використовувати не нормативну лексику, принижувати інших користувачів, розміщувати посилання на сторонні сайти, та додавати рекламу в коментарях.

Органічні відходи: раціонально використати


Одна з найбільш істотних діагностичних ознак деградації ґрунту - зменшення вмісту в ньому органічної речовини і її основної складової – гумусу. В сучасному землеробстві необхідність застосування органічних добрив пов’язана не лише з внесенням в їх складі певної кількості поживних речовин, а й з меліоруючою їх дією, бо вони є одним із основних джерел відтворення гумусу в ґрунті.

 

Зменшення вмісту органічної речовини і погіршення якісних показників гумусу може бути викликане багатьма причинами. Серед них, по-перше, відсутність постійної компенсації рослинними рештками і органічними добривами поточних витрат органічної речовини, головним чином, через біологічну її мінералізацію. По-друге, зміна співвідношення, що склалося між мінералізацією свіжої органічної речовини, утворенням і стабілізацією нових гумусових речовин у ґрунті.

 

Застосування післяжнивних решток

Нині урівноваження дефіцитного балансу гумусу на відносно задовільному рівні можливе лише за умови застосування післяжнивних решток польових культур і, перш за все, соломи озимих культур як органічних решток. Розрахунки свідчать: надлишок соломи в більшості господарств з низьким рівнем виробництва гною дає можливість майже подвоїти надходження органічних речовин у ґрунт. Застосування пожнивних решток як органічних добрив виправдане з економічної точки зору: витрати на їх збирання і зберігання майже такі ж, як і при збиранні основної продукції.

В зерно-паро-просапних сівозмінах потреба в органічних добривах для досягнення бездефіцитного балансу становить на чорноземах типових 10 т/га сівозмінної площі. У разі застосування соломи озимої пшениці як органічного добрива потреба в гної зменшується на 30%, а у разі загортання усіх рослинних післяжнивних решток – майже на 40%.

Ще більш значного зниження потреби в органічних добривах можна досягти за рахунок збільшення в сівозмінах частки культур суцільної сівби, заміни чистого пару зайнятим. Тоді потреба в органічних добривах може бути зменшена майже вдвічі.

Проте, найбільший вплив на фоні зменшення частки просапних культур виявляє введення двох полів багаторічних трав. У таких сівозмінах можна досягти позитивного балансу гумусу навіть без застосування гною.

 

Поєднання органічних і мінеральних добрив

Їх поєднане внесення у сівозмінах (під інтенсивні просапні культури) - основа сучасного землеробства. Культури суцільної сівби із коротким періодом вегетації використовують післядію підстилкового гною або інших органічних добрив та пряму дію мінеральних туків. Для оцінки першочерговості внесення гною і добрив, виготовлених на його основі, можна користуватися коефіцієнтами продуктивності.

За одиницю коефіцієнта прийнято окупність урожаю цукрових буряків і прирівняну до нього продуктивність інших культур, що використовують пряму дію добрив. Ці коефіцієнти можна покласти в основу при визначенні черговості застосування підстилкового гною (табл.1).

 

Таблиця 1. Коефіцієнти продуктивності підстилкового гною під різними сільськогосподарськими культурами

Культура

Коефіцієнт, зернових одиниць

Цукрові та кормові буряки

1,0

Кукурудза на силос

0,71

Овочеві

0,45

Картопля

0,40

Кукурудза на зерно

0,37

Озима пшениця

0,30

Соняшник

0,24

 

На основі узагальнення досліджень встановлено: на процес гуміфікації найбільший вплив виявляють гранулометричний склад ґрунту, кількість органічних речовин, характер локалізації, додаткове внесення міндобрив. Коефіцієнти гуміфікації розроблені для ґрунтів важкого гранулометричного складу, внесення органічних добрив у рекомендованих нормах (30-40 т/га), загортання їх в орний шар (0-30 см). Без додаткового внесення міндобрив для середньосуглинкових ґрунтів подані нормативи зменшуються на 10%, легкосуглинкових – на 20%, супіщаних – на 50%, глинисто-піщаних – на 85%. Збільшення норм внесення органічних добрив проти рекомендованих у 1,5 рази зменшує коефіцієнт гуміфікації на 10%, у два рази – на 15%. Значно впливає на гуміфікацію глибина загортання гною: чим глибше, тим більша кількість власне гумусових речовин утворюється з однієї і тієї ж кількості органічних добрив. За поверхневого загортання (0-10 см) коефіцієнт гуміфікації зменшується проти середнього показника на 25%, у разі загортання на глибину 15-20 см дорівнює середньому показнику, у разі загортання на глибину 25-30 см збільшується на 60% (табл. 2).

 

Таблиця 2. Нормативи формування нестабільних форм гумусу під час гуміфікації у ґрунті органічних добрив і рослинних решток

Назва

Кг, % від маси сухої органічної речовини

Гній, торф

30

Рослинні рештки:

 

-         зернобобових культур, багаторічних трав, льону

25

-         кукурудзи й інших силосних культур

17

-         соломи, стерні, коренів

15

-         картоплі, цукрового буряку, овочів, проміжних сидеральних культур

12

Поправочні коефіцієнти на гранулометричний склад ґрунту

Важкосуглинковий

1,00

Середньосуглинковий

0,90

Легкосуглинковий

0,80

Супіщаний

0,50

Глинисто-піщаний

0,15

Поправочні коефіцієнти на дозу внесення

Рекомендована

1,00

Більша у 1,5 рази

0,90

Більша у 2, 0 рази

0,85

Поправочні коефіцієнти

на сумісне застосування разом з мінеральними добривами у рекомендованих дозах

Гною

1,10

Рослинних решток

1,25

Поправочні коефіцієнти на глибину загортання

0-10 см

0,7

15-20 см

1,0

20-30 см

1,6

 

Виробництво комплексних органо-мінеральних добрив

Одним зі шляхів створення технологічних прийомів, що забезпечували б перетворення відходів органічного походження на високоефективні добрива зі сприятливими агрохімічними та санітарно-гігієнічними властивостями, є компостування і виробництво комплексних органо-мінеральних добрив.

На відміну від традиційних підходів, ми пропонуємо єдиний підхід до переробки органічних відходів як промислового походження, так і відходів комунального господарства і рослинництва. В основу розробки покладені концептуальна модель формування гумусових сполук у процесі біокондиціонування органічних відходів та концептуальні положення одержання комплексних органо-мінеральних добрив.

Згідно з концептуальною моделлю, на початкових стадіях процесів гуміфікації під час біокондиціонування органічних відходів важливі функції виконують активна поверхня будь-якого походження (глинисті матеріали, півтораокиси, стійкі форми органічних речовин) і оптимальне співвідношення між вуглецем і азотом.

У модельних експериментах як первинні матриці використовувались іони перехідних матеріалів – заліза і алюмінію, здатних до утворення колоїдних систем у певних умовах, а також солі кальцію.

Встановлено, що найбільший вплив на гуміфікацію органічних матеріалів виявляє залізо, майже вдвічі менший – алюміній. Для кальцію значення коефіцієнту гуміфікації менше від заліза в 6 разів (табл. 3). Це свідчить, що саме колоїдна природа гідроксидів заліза і алюмінію є причиною більш високої гуміфікації органічних речовин порівняно з варіантами, де додавався кальцій.

 

Таблиця 3. Вплив іонів деяких металів на гуміфікацію

 

Варіант досліду

Загальний вуглець, % від маси субстрату

Екстрагований вуглець, % від
С заг.

Сгк/Сфк

Коефіцієнт гуміфікації

Білок + вуглеводи + солі заліза

2,10

57

0,22

0,85

Білок + вуглеводи + солі алюмінію

1,13

70

0,27

0,46

Білок + вуглеводи + сполуки кальцію

0,36

83

0,35

0,14

Білок + вуглеводи

0,10

90

-

0,04

 

Наступний експеримент виконувався за методом ізольованих проб у бурті свіжого гною, до якого додавалося сірчанокисле залізо (табл. 4).

 

Таблиця 4. Вплив заліза на гуміфікацію гною 

 

Варіант досліду

Час експозиції, діб

Вміст екстрагованого Сгк, %

Гній (контроль)

0

0,38

Гній +Fe

0

0,38

Гній (контроль)

30

1,07

Гній +Fe

30

4,83

 

Результати експерименту підтвердили подані теоретичні положення, бо під час експозиції проб з додаванням заліза новоутворення гумінових кислот було майже в 5 разів більшим порівняно з контролем. Використання перегною, активованого вугілля та вермикуліту в якості активної поверхні під час розкладу органічного матеріалу показало, що вплив на процес гуміфікації був різним. Так, активна поверхня перегною і активованого вугілля адсорбує на своїй поверхні найбільшу частку продуктів напіврозкладу. Через низьку водопроникність аморфного вугілля кількість органічних сполук, які адсорбувались на його поверхні, є значно меншою, ніж на поверхні гранульованого вугілля.

Таким чином, в бурті під час біокондиціонування органічних матеріалів імітуються процеси гуміфікації, що відбуваються в ґрунті: під впливом мікробіоти органічні сполуки розкладаються й утворюються як продукти повної мінералізації – CO2 і H2O, так і напіврозкладу – органічні кислоти, амінокислоти тощо. Частина продуктів напіврозкладу, адсорбуючись на активній поверхні лігніну, вступає між собою, а також з лігніном, у взаємодію, утворюючи прогумусові сполуки. Інша частина цих продуктів, що утворюються при повній мінералізації органічних речовин, розчиняється у воді й з низхідним її током виноситься за межі бурта. Процеси взаємодії за цим майже не відбуваються через просторовий бар’єр, обумовлений наявністю сольватної оболонки або недостатньої їх концентрації. Продукти напіврозкладу – мономери чи олігомери - фіксуються на активній поверхні й під впливом її фізико-хімічних сил зближуються до відстані, за якої стає можливою міжатомна взаємодія, внаслідок чого утворюються біополімерні продукти, що за ознаками можуть бути віднесені до гумусових кислот.

Основне завдання нової форми добрив - сполучення в них позитивних сторін органічних і мінеральних добрив. Результати польових, виробничих дослідів і впровадження у Харківській, Донецькій, Полтавській, Сумській та Житомирській областях показують: нові добрива підвищують продуктивність ланок сівозмін на 25-40%, покращують якість продукції і позитивно впливають на родючість ґрунтів.

 

Євген СКРИЛЬНИК, доктор с.-г. наук,

ННЦ «Інститут ґрунтознавства та агрохімії ім. О.Н. Соколовського»

 

 





Схожі новини
  • Грунти України щорічно втрачають у середньому 500-700 кг гумусу на гектарі - експерти
  • Гумус і родючість ґрунтів
  • Гумус і родючість ґрунтів
  • Допоможе... тваринництво
  • Уроки весняної посухи на Черкащині

  • Додати комментар
    Кликните на изображение чтобы обновить код, если он неразборчив

    Забороняється використовувати не нормативну лексику, принижувати інших користувачів, розміщувати посилання на сторонні сайти, та додавати рекламу в коментарях.