ФОСФОРСОДЕРЖАЩИЕ КОМПОСТЫ НА ОСНОВЕ НАВОЗА КРУПНОРОГАТОГО СКОТА И МИНЕРАЛЛИЗОВАННОЙ МАССЫ

АННОТАЦИЯ

Изучен процесс компостирования минерализованной массы (ММ) с различными классами крупности частиц (-0,16; --0,5+0,25; -2+1; -5+3 мм) с навозом крупнорогатого скота. Показано, что наименьшее количество фосфора (11,65%) содержит самая крупная фракция сырья (-5+3 мм), а наибольшее содержание фосфора (19,38%) имеет фракция –0,5+0,25 мм. Опыты показывают, что чем меньше количество ММ в смеси, чем больше время компостирования и чем выше дисперсность минерализованной массы, тем выше содержание усвояемой формы фосфора по отношению к общей его форме. При этом увеличивается и количество гуминовых кислот.

ABSTRACT

The process of composting mineralized mass with different particle size classes (-0.16; -0.5+0.25; -2+1; -5+3 mm) with cattle manure has been studied. It is shown that the smallest amount of phosphorus (11.65%) contains the largest fraction of raw materials (-5 + 3 mm), and the highest content of phosphorus (19.38%) has a fraction of -0.5 + 0.25 mm. Experiments show that the smaller the amount of MM in the mixture, the longer the composting time and the higher the dispersion of the mineralized mass, the higher the content of the assailable form of phosphorus in relation to its total form. At the same time, the amount of humic acids also increases.

Ключевые слова: минерализованная масса, навоз крупнорогатого скота, компостирование, содержание усвояемой формы фосфора и гуминовых кислот.

Keywords: mineralized mass, cattle manure, composting, content of assimilable form of phosphorus and humic acids.

Органические вещества – основа плодородия почвы, резерв питательных веществ, необходимых растениям; они оказывают влияние на структуру почвы, является источником энергии для многих полезных микроорганизмов [1].

Одна из проблем сельскохозяйственного производства связана с почвенным гумусом, являющегося основой плодородия любых почв. Гумус – это комплекс различных органических соединений, запас питательных веществ, образующихся в почве в процессе жизнедеятельности почвенных организмов: микробов, грибов и животных (в большей степени — дождевых червей, но не только). Гумус играет важнейшую роль, а именно [1]:

• создает водопрочную структуру почвы, что необходимо для благоприятной циркуляции воздуха, воды, оптимальной температуры, роста корней в почве; придает связность легким почвам, разрыхляет глинистые почвы; это физическая функция гумуса;
• является хранилищем элементов питания; в результате деятельности микроорганизмов гумус минерализуется, освобождая содержащиеся в нем азот, фосфор, калий и другие элементы; это химическая функция гумуса;
• создает условия для развития и деятельности микроорганизмов. В почве обитают многочисленные живые организмы: бактерии, водоросли, грибы и представители простейших животных, а также дождевые черви.

Почвы Узбекистана по содержанию гумуса относятся к низко обеспеченным. В метровом слое чернозема, например, на одном гектаре содержится 350-700 т гумуса, тогда как наши лучшие почвы хлопковой зоны – сероземы содержат всего 65-85 т [2]. Агрохимические исследования почв Узбекистана показали, что удельный вес почв с низким содержанием гумуса (в сероземах – 0,8-1 %) составляет почти две трети площади, со средним (1-1,2 %) – одна треть и с высоким (1,2-1,5 % от веса почвы) – всего лишь 7% посевной площади [3]. Запасы гумуса в метровом слое основных почв Узбекистана следующие (т/га): светлый серозем 82,8; типичный серозем 78-79; типичный серозем богара 59,5; темный серозем 150,5; коричневая почва 318,6; лугово-болотная почва 139,2 [4]. К тому же происходит интенсивный процесс дегумификации почв. Известно, что уменьшение содержания гумуса в почве на 1% приводит к снижению урожайности сельскохозяйственных культур примерно на 5 центнеров зерновых единиц с гектара [5].

Самый доступный источник органических веществ для воспроизводства гумуса – это навоз животноводческих ферм [6]. Навоз – испытанный веками практичный «улучшитель» почв, один из наиболее ценных видов органических удобрений. Ещё академик Д.Н. Прянишников считал, что навоз «самый важный источник азота, фосфора и калия, как по громадным абсолютным его количествам, в нем содержащейся, так и по его дешевизне». Внесение навоза на дерново-подзолистой почве в дозе 30-80 т/га увеличивает содержание гумуса в пахотном слое на 18-64 % от первоначального, или на 17-33 т/га [7].

Для того, чтобы навоз дал ощутимый эффект в почве и растении, необходимо осваивать технологии его переработки в высококачественные органоминеральные удобрения.

Сегодня большая часть животноводческих ферм и птицефабрик практически не вкладывают средства для создания базы по переработке навоза и помёта в органические удобрения, объясняя это тем, что отсутствуют свободные средства, и к тому же нет спроса на данный вид продукта. Но если проанализировать складывающуюся ситуацию в сельском хозяйстве, то можно с большой вероятностью предсказывать, что именно в ближайшие годы данное направление может стать наиболее важным для принятия решения по внедрению технологии переработки навоза и помета.

Другая, и сегодня серьёзная проблема нашего сельского хозяйства связана с обеспечением фосфорных удобрений. В 2019 году химическая промышленность Узбекистана произвела 143,0 тыс. т фосфорных удобрений в пересчете на 100% Р₂О₅, при потребности в 2020 году 759,3 тыс. т Р₂О₅ [8].

Это связано с нехваткой качественного фосфатного сырья, каким является мытый обожженный концентрат (26% Р₂О₅). В то же время на Кызылкумском фосфоритовом комплексе в отвалах скопилось более 10 млн. млн. т минерализованной массы (12-14% P₂O₅), что является отходом процесса сухой сортировки фосфоритов Центральных Кызылкумов (16-17% P₂O₅).

В условиях острейшего дефицита сырья её необходимо вовлечь в сельскохозяйственное производство. Такой фосфоритный материал можно применить в сельском хозяйстве в качестве фосфорного удобрения в виде фосмуки. Однако, на нейтральных и щелочных почвах Узбекистана она неэффективна. Фосфоритная мука традиционно применяется в больших количествах в качестве фосфорного удобрения на кислых почвах [9].

Совместное компостирование фосфорита с навозом или другими органическими удобрениями значительно расширить зону его применения.

Компостирование вызывает энергичную гумификацию органического вещества, сокращает потери азота и повышает доступность фосфора, что приводит к повышению эффективности обоих компонентов. Так как навоз содержит значительное количество карбоновых кислот, способных растворять труднодоступные соединения фосфора почвы и фосфорита. Фосфоритный компост связывает (NH₄)₂CO₃ и свободный NH₃ навоза в нелетучие формы N.

Таким образом, мы имеем несомненную экономическую выгоду, так как применение навозно-фосфоритных компостов на базе минерализованной массы и навоза снижает расходы на покупки минеральных удобрений, в первую очередь фосфорных, которые сейчас недешевы.

Для изучения вопроса о превращении минерализованной массы (ММ) в фосфорное удобрение и гумификации органических веществ навоза в фосфоритно-компостных удобрениях поставлено настоящее исследование.

В качестве исходного сырья была взята ММ состава (вес. %): 15,12 Р₂О₅; Р₂О_5усв. : Р₂О_5общ. = 4,76; 48,43 СаО; СаО_усв.  : СаО_общ. = 26,20; 0,30 MgO; 0,89 Fe₂O₃; 1,10 Al₂O₃; 3,53 SO₃; 15,29 CO₂; 6,20 н.о.; рН = 8,1; СаО_общ. : Р₂О_5общ. = 3,2. Перед использованием она размалывалась до размера частиц 0,25 мм. Отборная проба навоза крупного рогатого скота имеет (вес. %): 72,74 влага; 4,19 зола; 23,07 органические вещества; 2,24 гуминовые кислоты; 2,77 фульвокислоты; 2,11 водорастворимые органические вещества; 0,21 Р₂О₅; 0,48 N; 0,74 К₂О; 0,41 СаО.

Компосты из навоза и ММ приготовили при весовых соотношениях навоз : ММ = 10 : 0,8; 10 : 1 и 10 : 1,4. При обычных дозах фосфатного сырья (140-150 кг Р₂О₅ на гектар) для компостирования берется навоз 20 т на гектар. Но далеко не всегда представляется возможным вносить такое количество навоза. В Узбекистане ресурсы навоза пока невелики, имеющийся объем может хватить для ежегодного удобрения всего лишь одной трети от общей площади орошаемой пашни и то только в дозе 3,7 т/га [10]. Необходимо отметить, что с увеличением количества фосмуки в компосте разложение органического вещества навоза не ослабляется, зато потери азота сокращаются почти в 3 раза по сравнению с потерями в чистом навозе [11].

Представлял ещё интерес проследить за тем, как идет превращение неусвояемой формы Р₂О₅ сырья в усвояемую и гумификации органических веществ навоза в процессе при компостировании с различными классами крупности частиц (-0,16; --0,5+0,25; -2+1; -5+3 мм) фосфатного сырья. Перед этим определено содержание Р₂О₅ и СаО в различных фракциях ММ. Результаты представлены на рисунке 1.

Рисунок 1. Выход фракции, содержание Р₂О₅ и СаО в минерализованной массе

Как из неё видно, наименьшее количество фосфора (11,65%) содержит самая крупная фракция минерализованной массы (-5+3 мм), а наибольшее содержание фосфора (19,38%) имеет фракция –0,5+0,25 мм.

Чтобы условие приготовления компоста ближе к естественному, смесь сверху накрывалась тонким слоем почвы. После чего банки помещали в термостат и выдерживали при 25°С в течение трёх месяцев. Через каждые 15 дней отбирали из них пробы для определения состава. В отобранных пробах содержание общей и усвояемые формы Р₂О₅ определяли согласно известной методике [12]. Гуминовые кислоты выделяли обработкой продуктов 0,1 н раствором щелочи и подкислением раствора минеральной кислотой [13]. Результаты экспериментов приведены на рисунках 2 и 3.

Рисунок 2. Относительное содержание  усвояемой формы фосфора в компостах из минерализованной массы и навоза крупного рогатого скота

Рисунок 3. Содержание гуминовых кислот в компостах из минерализованной массы и навоза крупного рогатого скота

Из рисунка 2 видно, что увеличение массовой доли ММ по отношению к навозу приводит к увеличению содержания общей формы пятиокиси фосфора, но к снижению содержания усвояемого фосфора. Так, после 3-х месячного компостирования с размером крупности ММ менее 0,16 мм увеличение весового соотношения навоз : ММ от 10 : 0,8 до 10 : 1,4 в компосте относительное содержание усвояемой формы Р₂О₅ снижаются с 58,72 до 53,75%; при -0,5+0,25 мм с 53,57 до 49,76 %; при -2+1 мм с 49,02 до 44,67% при -5+3 мм с 47,25 до 39,39 %, соответственно. При этом содержание общей формы Р₂О₅ колеблется в диапазоне от 1,09 до 1,60; от 1,40 до 2,09; от 1,02 до 1,50; от 0,91 до 1,32%, соответственно. Дальнейшее увеличение количества ММ является нецелесообразным, так как в навозно-фосфоритно-компостных удобрениях ощутимо снижается содержание усвояемой формы Р₂О₅.

Из данных также видно, что чем больше дисперсность ММ, тем больше относительное содержание усвояемой формы Р₂О₅ в навозно-фосфоритных компостах. Наибольшее содержание Р₂О_5усв. (58,72%) наблюдается при размере частиц менее 0,16 мм и отношении навоза к фоссырью равном 10 : 0,8 после трехмесячного компостирования. Исходная ММ без разделения её на фракции (-5+3 мм) при компостировании также дает высокий выход Р₂О_5усв. (39,39 %).

Делается вывод о том, что чем меньшее количество вводится фосфатного сырья в навоз, чем продолжительнее период компостирования, чем больше дисперсность, тем выше в компосте содержание усвояемой формы фосфора. Данные опытов свидетельствуют о возможности использования отвального фосфорита – ММ с размерами частиц менее 5 мм для приготовления эффективных ОМУ путем компостирования её навозом.

На рисунке 3 приведены результаты определения гуминовых кислот при компостировании навоза с ММ в зависимости от соотношения навоз : фосфорит, дисперсности ММ и продолжительности компостирования.

Установлено, что ММ при компостировании также увеличивает в навозе содержание гуминовых кислот. Так, для ММ с размером частиц менее 0,16 мм при соотношении навоз : фосфорит = 10 : 0,8 с увеличением продолжительности компостирования от 15 до 90 суток содержание гуминовых кислот в навозно-фосфоритном компосте повышается с исходного 1,78% от 1,92 до 3,04%, при 10 : 1 с 1,71% от 1,85 до 2,98% и при 10 : 1,4 с 1,61% от 1,74 до 2,83%. С увеличением размера частиц ММ указанные показатели снижаются, но очень незначительно. Например, для ММ с размером частиц -5+3 мм при соотношении навоз : ММ = 10 : 0,8 с увеличением времени от 15 до 90 суток содержание гуминовых кислот в продуктах повышается с исходного 1,78% от 1,90 до 2,85%, при 10 : 1 с 1,71% от 1,83 до 2,81% и при 10 : 1,4 с 1,61% от 1,73 до 2,70%.

Таким образом, путем компостирования ММ – отхода сухой сортировки фосфоритной руды Кызылкумов с навозом КРС можно получить дешевые, но эффективные органо-фосфатные удобрения. Это позволяет снизить расходы на покупки стандартных минеральных удобрений, в первую очередь фосфорсодержащих, что на сегодняшний день является большим дефицитом в Узбекистане.

Список литературы:

1. Роль гумуса в плодородии почвы // https://www.vhoz.ru/articles/ ogorod/rol-gumusa-v-plodorodii-pochvy/
2. Саттаров Д.С., Эргашев А.Э., Кобзева Г.И. Агрохимические исследования почв Узбекистана и пути повышения их плодородия // Институту почвоведения и агрохимии 70 лет. – Ташкент, 1990. - С. 137-150.
3. Бобоходжаев И. Гумус и плодородие почвы // Сельское хозяйство Узбекистана. - 1992. - № 8-9. - С. 15-16.
4. Махмудова Д.Г. Запасы гумуса и разложение органических остатков в почвах хлопковой зоны Узбекской ССР // Биологические науки. – 1983. - №1. - С. 89-94.
5. Державин Л.М., Седова Е.В. К вопросу о воспроизводстве гумуса // Агрохимия. – 1988. - № 9. - С. 117-127.
6. Жуков А.И. Воспроизводство гумуса в интенсивном земледелии // Агрохимия. – 1991. - № 3. - С. 121-133.
7. Державин Л.М., Поляков А.Н., Флоринский М.А. и др. Содержание гумуса в пахотных почвах СССР // Химизация сельского хозяйства. – 1988. - № 6. - С. 7.
8. Беглов Б.М., Намазов Ш.С., Реймов А.М., Сейтназаров А.Р. Активация природного фосфатного сырья. – Ташкент, 2021. – 252 с.
9. Чернавин А.С. Фосфоритовая мука и её применение. - М.: Сельхозгиз, 1956.
10. Курбанов Э., Кузиев Р. Современное состояние плодородия почв Узбекистана и некоторые пути его улучшения // Горный вестник Узбекистана. – 2001. - №1. - С. 94-96.
11. Коровкин М.А. Органоминеральные удобрения (смеси с фосфоритной мукой). - М.: Знание, 1954.
12. Винник М.М., Ербанова Л.М., Зайцев П.М. и др. Методы анализа фосфатного сырья, фосфорных и комплексных удобрений, кормовых фосфатов. - М.: Химия, 1975.
13. Драгунов С.С. Методы анализа гуминовых удобрений. Гуминовые удобрения. Теория и практика их применения. - Харьков: Изд-во Харьк.гос.ун-та, 1957.