Гумификация органических веществ навоза при компостировании их с некондиционными фосфоритами

В Узбекистане животноводство является одной из ведущих отраслей сельского хозяйства и занимает особое место в обеспечении населения продуктами питания. В настоящее время поголовье крупного рогатого скота в Узбекистане достигло 11,5 млн. голов. Рациональное использование навоза крупного рогатого скота как органического удоб­рения в сельском хозяйстве в определенной степени обеспечивает сохранение почвенного плодородия. Для накапливания навоза крупного рогатого скота на фермерских хозяйствах обычно используют бурты, а после перегнивания он вывозится на поля. Неправильное хранение навоза приводит к снижению его удобрительных свойств. Температурный режим кучи навоза неоднороден по толщине. С увеличением толщины укладки ухудшаются аэрационные свойства, уменьшаются количество поступающего воздуха и интенсивность жизнедеятельности микроорганизмов при процессе окисления органического вещества, ослабевает образование гуминовых веществ. Необработанный, т.е. перегнивший навоз, хоть и увеличивает урожайность, но одновременно засоряет почву сорняками, часто он бывает заражен гельминтами и прочими личинками насекомых. Практикой земледелия доказаны высокие удобрительные свойства применяемого навоза крупного рогатого скота после правильного компостирования.

Приготовление компостов на основе навоза крупного рогатого скота представляет собой создание условий для образования гумуса из разного рода органических веществ. Образование гумуса из органических веществ в компостах является исключительно сложным процессом, осуществляемым в результате активной жизнедеятельности микроорганизмов. Наиболее ценный гумус, в компостах из отходов животноводческих ферм, образуется при нейтральной среде, умеренном увлажнении и создании оптимальных условий для жизнедеятельности микроорганизмов. Для получения компостов высокого качества обычно к навозу добавляются минеральные удобрения, фосфоритная мука, известь и другие вещества. Эти добавки необходимы для поддержания рН среды и как питательные элементы для различных видов микроорганизмов [5].

Компостирование навоза с добавкой фосфоритовой мукой является самым эффективным способом. В работе [3] показано, что при разложении навоза, компостируемого с фосфоритной мукой, накопляется значительное количество органических кислот, образующих соли с аммонием, калием и другими веществами. Эти соли взаимодействуют с фосфоритной мукой, образуют нерастворимые органические соединения с кальцием и более подвижные соединения фосфора с аммонием и калием.

В работе [2] указано, что при компостировании навоза при неправильной укладке в штабеля теряется большое количество питательных веществ, в первую очередь азот. По данным Всесоюзного научно-исследовательского института удобрений и агропочвоведения, потери общего азота за 2 месяца компостирования составляли 20–25 %, потери органического вещества 25–30 %. При компостировании навоза с фосфоритной мукой снижается потеря жидкой фракции, скорость гумификации органического вещества навоза повышается. При этом, как правило, сокращаются потери азота из навоза, а фосфор фосфоритной муки переходит в более подвижные, доступные для растений соединения. Также в данной работе показано, что эффективность навоза, компостированного с фосфоритной мукой (1–2 %) и применяемого в занятом чистом пару под озимые культуры, в 1,5–2 раза выше эффективности обычного навоза.

В настоящее время на Кызылкумском фосфо­ритовом комбинате при обогащении высококарбо­низированных фосфоритов Центральных Кызылкумов образуются отходы в виде забалансовой руды с содержанием 13–15 % Р₂О₅ и шламовых фосфоритов с содержанием 8–10 % Р₂О₅. Общий объем накопленных отходных фосфоритов уже достигает около 7 млн. т. Одним из реальных экономичных путей утилизации этих фосфоритов является их использование при приготовлении фосфоритно-компостных удобрений.

В данном сообщении излагаются результаты гумификации органических веществ навоза при приготовлении фосфоритно-компостных удобрений из навоза крупного рогатого скота с добавкой шламовых фосфоритов Центральных Кызылкумов. В качестве исходного сырья использованы шламовый фосфорит состава (вес. %): 7,75 Р₂О₅; 41,03 СаО; 2,59 Al₂O₃; 1,58 Fe₂O₃; 0,15 MgO; 21,63 CO₂ и навоз крупного рогатого скота (вес. %): 73,21 влага; 4,32 зола; 22,56 органические вещества; 2,58 гуминовые кислоты; 2,67 фульвокислоты; 2,52 водорастворимые органические вещества; 14,79 щелоченерастворимая органика; 0,18 Р₂О₅; 0,43 N; 0,58 К₂О; 0,4 СаО. Компосты подготовили при весовых соотношениях навоз:фосфорит; 100 : 3; 100 : 4; 100 : 8; 100 : 14; 100 : 19; 100 : 27; 100 : 36; 100 : 50 и 100 : 67. В подготовленную смесь добавили воду исходя из расчета для достижения влажности 70 %. Полученные смеси помещали в банки емкостью 0,5 л. Условие приготовления компостов было близко к естественному условию: сверху смеси насыпали тонкий слой почвы. Затем банки помещались в термостат и выдерживались при 25°С. Через каждые 15 дней отбирали пробы для определения состава, затем добавляли необходимое количество воды, перемешивали и опять помещали в термостат.

В отобранных пробах содержание Р₂О₅ общее, Р₂О₅ усвояемое по тр. Б и в 2 %-ном растворе лим. к-ты определяли согласно известной методике [4]. Зольность по ГОСТ 26714-85, влажность по ГОСТ 26712-85, органику определяли по ГОСТ 27980-80. Водорастворимую фракцию извлекали из продуктов водой, нагревая их на водяной бане в течение одного часа. Гуминовые кислоты выделяли обработкой продуктов 0,1 н раствором щелочи и подкислением раствора минеральной кислотой [1]. Твердая фаза после отделения из нее щелочерастворимых органи­ческих веществ представляет собой остаточную органику. Ее тщательно промывали дистиллиро­ванной водой, затем высушивали до постоянного веса и определяли выход на органическую массу. Разница между количествами щелочерастворимых органических веществ и гуминовых кислот дает нам содержание фульвокислот в компосте. Результаты экспериментов приведены в таблицах 1–4.

В таблице 1 приведены результаты изменения содержания органических веществ и подвижной формы фосфора в зависимости от продолжи­тельности компостирования и весовых соотношений навоз : фосфорит. Так, при весовом соотношении навоз : фосфорит 100 : 3 в период компостирования потеря органических веществ в газовую фазу составляет 7,9 %, относительное содержание Р₂О_5усв. по тр. Б и в 2 %-ном растворе лим. к-ты составляет 81,58 и 72,22 %, а при соотношении 100 : 67 потеря органических веществ составляет 4,65 %, относительное содержание Р₂О_5усв. по тр. Б и в 2 %-ном растворе лим. к-ты составляет 53,62 и 41,81 % соответственно.

В таблицах 2–4 приведены результаты изме­нения содержания гуминовых кислот, фульвокислот и водорастворимых органических веществ.

Из таблиц видно, что при весовом соотно­шении навоз : фосфорит 100 : 3 через 15 дней содержание гуминовых кислот, фульвокислот и водорастворимых органических веществ в пересчете на органическую массу составляет 12,25 %, 12,69 %, 12,16 %, а через 90 дней уже достигает 18,2 %, 20,55 %, 16,37 % соответственно. При весовом соотношении навоз : фосфорит 100 : 67 через 15 дней содержание гуминовых кислот, фульвокислот и водорастворимых органических веществ в пересчете на органическую массу составляет 14,09 %, 14,6 %, 13,99 %, а через 90 дней уже достигает 25,13 %, 28,42 %, 22,88 % соответственно.

Таблица 1.

Содержание органических веществ в компостах, приготовленных на основе фосфоритных шламов Центральных Кызылкумов и навоза крупного рогатого скота в зависимости от времени выдержки

Таблица 2.

Содержание гуминовых кислот в компостах, приготовленных на основе фосфоритных шламов Центральных Кызылкумов и навоза крупного рогатого скота в зависимости от времени выдержки

Таблица 3.

Содержание фульвокислот в компостах приготовленных на основе фосфоритных шламов Центральных Кызылкумов и навоза крупного рогатого скота в зависимости от времени выдержки

Таблица 4.

Содержание водорастворимых органических веществ в компостах, приготовленных на основе фосфоритных шламов Центральных Кызылкумов и навоза крупного рогатого скота в зависимости от времени выдержки