АГРОИНФормация

Агропортал - все для специалистов агропромышленного комплекса

Микробиологические процессы при подготовке органических удобрений

Органические удобрения (навоз, компосты, городские отходы и т. д.) способствуют созданию высокоплодородных, обогащенных гумусом почв. Минеральные же удобрения, увеличивая поступление в почву корневых и пожнивных остатков, лишь стабилизируют уровень гумуса.

Содержание органического вещества в навозе составляет 20—24%; количество питательных для растений веществ ограничивается долями процента: 0,5% азота, 0,2% Р2О5, 0,6% К2О; около 75% приходится на долю воды.

Органическая часть навоза в расчете на беззольную сухую массу содержит до 40% перегнойных соединений, около 30% целлюлозы и лигниноподобных веществ. В почву навоз вносят в довольно больших количествах.

При переводе животноводства на промышленную основу в хозяйствах получают «жидкий навоз». Он сильно обводнен (содержание воды достигает 90—98%). Фракция сухих веществ его по составу близка к навозу.

Д. Н. Прянишников различал следующие способы хранения навоза: 1) под скотом; 2) нерегулированное хранение на гноище; 3) приготовление «холодного» навоза путем его немедленного уплотнения в навозохранилище и 4) приготовление «горячего» навоза, что достигается временной его рыхлой укладкой и последующим уплотнением.

При хранении навоза под скотом получается навозное удобрение высокого качества. Однако антисанитарные условия, создающиеся при таком способе хранения, заставляют отказываться от его применения.

При неурегулированном хранении навоз вывозят и сваливают на гноище. В зависимости от условий хранения он может получаться удовлетворительного или низкого качества. Уплотнение навоза, защита его от дождя, предупреждение стока жидкости и т. д. могут обеспечить получение навоза с хорошими удобрительными свойствами.

«Холодный» навоз приготавливают в специальных навозохранилищах с бетонированными дном и стенами. В навозохранилищах должен быть колодец для сбора стекающей на дно навозной жижи. Завезенный в хранилище навоз сразу же подвергают уплотнению, а по заполнении помещения изолируют его поверхность от воздуха. Брожение такого навоза протекает замедленными темпами, и температура не поднимается выше 30—40°С.

При изготовлении «горячего» навоза его держат в хранилище некоторое время в виде рыхлой массы, без уплотнения, примерно метровым слоем. Через 2—4 дня, когда температура навоза поднимается до 60—70°С, его уплотняют и укладывают сверху второй слой навоза, который разогревается, а нижний уплотненный слой постепенно охлаждается и т. д.

Горячий способ приготовления вызывает значительные потери питательных для растений веществ, и прежде всего азота. Предполагали, что при горячем способе погибают семена сорняков. Это считалось преимуществом способа. Однако в специальных опытах указанное предположение не подтвердилось, поэтому горячий способ приготовления навоза считают нерациональным:

Интенсивность разогревания навоза зависит не только от доступа воздуха, но и от состава навоза. Существенное влияние на разогревание навоза имеет и количество находящейся в нем подстилки. Чем больше в нем соломы, тем сильнее он разогревается. Солома способствует более рыхлой укладке навоза, лучшей аэрации его массы и развитию аэробных микробиологических процессов, выделяющих много тепла.

В свежем навозе размножается огромная масса разнообразных микроорганизмов. В зависимости от условий хранения навоза их развитие приобретает свою специфику. В таблице 22 приведены данные, характеризующие развитие сапрофитных мезофильных микроорганизмов при хранении смешанного навоза холодным способом. Они показывают, что главную роль в созревании холодного навоза играют неспорообразующие бактерии, а численность бацилл и актиномицетов здесь невелика. В свежем навозе первоначально более половины микроорганизмов составляют кокковидные бактерии, число которых постепенно уменьшается. Кокки относятся к аммонификаторам, начинающим гнилостный процесс.

В навозе довольно много бактерий рода Pseudomonas, представителей группы кишечной палочки и других неспорообразующих палочковидных аммонификаторов. Некоторые из бактерий рода Pseudomonas могут вызывать денитрификацию. Восстанавливать нитраты способны также многие другие встречающиеся в навозе бактерии. В навозе имеются и гнилостные спорообразующие бактерии: Bacillus subtilis, Вас. mesentericus, Вас. megaterium, Вас. mycoides и т. д., но при холодном способе его приготовления они размножаются слабо.

Многие аммонифицирующие бактерии навоза могут вызывать распад мочевины. Общее число подобных форм микроорганизмов достигает 200—300 млн. на 1 га навоза. Грибы существенного значения в созревании холодного навоза не имеют, так как для их развития нужен обильный доступ воздуха.

Многочисленна в навозе группа аэробных микроорганизмов, разлагающих клетчатку. Здесь много зародышей Cytophaga, несколько беднее представлен род Cellvibrio и др. В навозе обнаружены также анаэробные разрушители целлюлозы (Clostridium omelianskii). В холодном навозе можно встретить термофильную целлюлозоразлагающую бактерию Clostridium thermocellum. Вообще группа термофильных и термотолерантных бактерий в холодном навозе немногочисленна и не превышает 1—1,5 млн. на 1 г его массы.

В навозе встречаются нитрификаторы, проявляющие активность только в самом поверхностном его слое, куда проникает необходимый им кислород. Помимо окисления аммиака, они разлагают в навозе пуриновые основания.

Иначе развивается процесс при горячем способе созревания навоза. В первый период в рыхлосложенной массе бурно развивается разнообразная мезофильная микрофлора — аэробные неспороносные бактерии, грибы и частично актиномицеты. Через несколько дней, когда температура навоза поднимется до 60—70°С, его уплотняют. В результате подъема температуры и удаления воздуха из навоза большая часть

Мезофильной микрофлоры отмирает. Некоторая часть актиномицетов и неспорообразующих бактерий переносит повышенную температуру в анабиотическом состоянии. Активно размножаться в разогревшемся навозе могут лишь термофильные и термотолерантные актиномицеты и бактерии. Последние представлены в основном спорообразующими формами (Вас. subtilis, Вас. mesentericus). Целлюлозу в горячем компосте разлагает термофильная бактерия Clostridium thermocellum.

Абсолютная численность термофильных микроорганизмов в навозе даже в период разогревания не бывает высокой. Это можно объяснить тем, что если эти микроорганизмы быстро размножаются, то индивидуальная жизнь их очень коротка, и они быстро отмирают. Обмен веществ в клетке термофилов идет очень интенсивно, что приводит к сильному разогреванию субстрата, в котором эти микроорганизмы размножаются. Динамика численности микроорганизмов в горячем навозе приведена в таблице 23.

Степень повышения температуры навоза зависит не только от доступа кислорода, но и от состава навоза. Например, при окислении содержащих азот органических веществ выделяется больше тепла, чем при распаде углеводов. Поэтому конский навоз, в котором больше веществ, содержащих азот, разогревается сильнее, чем навоз крупного рогатого скота. Данные Д. Н. Прянишникова, характеризующие энергию разогревания навоза, приведены в таблице 24.

Таким образом, навоз разного происхождения имеет неодинаковую быстроту и продолжительность разогревания. Если, например, для парникового хозяйства нужно получить более равномерное и продолжительное разогревание почвы, то можно использовать смесь навоза разных животных.

Рассмотрим характер изменений основных компонентов, входящих в состав навоза, при его созревании. До 40% азота находится в навозе в виде гиппуровой и мочевой кислот, но большая часть входит в состав мочевины. Мочевина легко гидролизуется уробактериями и многими сапрофитными бактериями. При этом образуется углекислый аммоний, легко диссоциирующийся на NH3 и СО2. Если атмосфера насыщена углекислотой, то диссоциация углекислого аммония не происходит. Это способствует сохранению аммиака, так как после диссоциации он улетучивается из навоза. Поэтому при рыхлом состоянии навоза потери азота сильно возрастают. Плотная укладка навоза способствует насыщению всей его массы углекислотой, образуемой бактериями при разложении разных углеродсодержащих веществ, а также мешает испарению содержащегося в навозе свободного аммиака.

При повышенной температуре распад мочевины и (NH4)2CO3 усиливается. Поэтому при горячем способе приготовления навоза потеря азота возрастает, достигая 30%. Правильное приготовление навоза холодным способом резко снижает потери азота. Если вместо соломенной подстилки применяют торфяную, хорошо поглощающую аммиак, то эти потери могут уменьшиться до нескольких процентов.

В аммиак постепенно превращаются и другие содержащие азот соединения — гиппуровая и мочевая кислоты, а также белковые вещества. Все эти соединения подвергаются микробиологическим трансформациям в начальный период созревания навоза.

При аэробных условиях азот в навозе частично может теряться вследствие развития процесса нитрификации. Если аммиак окисляется до азотной кислоты, то она вымывается из поверхностных слоев навоза в более глубокие и там подвергается разрушению денитрифицирующими бактериями. Нитриты, образующиеся при нитрификации, также могут реагировать с аминокислотами, и при этом выделяется свободный азот.

Для уменьшения потерь азота из навоза в него рекомендуется вносить гипс, который, реагируя с аммиаком, дает нелетучий сульфат аммония.

Убыль сухого вещества при созревании горячего навоза достигает 40%, а холодного — 20—25%. При этом основные потери определяются разложением углеродсодержащих соединений. Распаду подвергаются пентозаны, пектиновые вещества, клетчатка и другие соединения. Пентозаны и пектиновые вещества сбраживаются легче, чем клетчатка и особенно лигнин. В процессе приготовления навоза соотношение С: N постепенно суживается.

Значительная часть растительных остатков и других компонентов навоза во время его созревания подвергается гумификации. Гумусовые соединения медленно минерализуются в почве, вследствие этого азот навозного удобрения (частично и фосфор) действует не только в первый год после внесения навоза, но и в последующие годы, по крайней мере, в течение двух лет.

В хозяйствах обычно используют полуперепревший навоз, в котором достаточно доступного растениям азота. Слабо перепревший навоз может вызвать в почве закрепление имеющегося там азота, а навоз с большой степенью гумификации (сыпец) обеднен подвижными формами азота.

В процессе приготовления навоза теряется часть фосфора, что может быть объяснено образованием его летучих соединений, в частности фосфористого водорода. Однако это мнение оспаривается.

При анаэробном созревании навоза, кроме углекислоты, выделяются другие газы — метан и водород. Это используется в практических целях для получения горючего газа.

Перевод животноводства на промышленную основу связан с применением бесподстилочного метода уборки экскрементов. Они удаляются механическими или гидравлическими средствами, а иногда самотеком. Рекомендуется жидкий навоз собирать в карантинные навозохранилища и в случае необходимости обезвреживать химическими средствами. Затем его перекачивают в основные навозохранилища.

Перед использованием жидкого навоза на полях его разделяют на твердую и жидкую фракции. Твердую часть используют после компостирования в качестве органического удобрения. Жидкую неразбавленную массу применяют как удобрение во вневегетационный период. В качестве удобрительно - увлажнительного полива ее можно применять во время вегетации растений при разбавлении водой в 2—10 раз.

В бесподстилочном навозе значительная часть азота (до 40—60%) содержится в форме аммиака. Поэтому при его использовании целесообразно применять ингибитор нитрификации.

Нередко в качестве удобрения используют низовой торф. Он обладает огромной влагоемкостью (полная влагоемкость достигает 90%). В сухом веществе его содержится до 80—93% органических соединений, 3/4 которых состоят из гумусовых и лигниноподобных соединений. Содержание азота колеблется в пределах 1,5—4%, причем он минерализуется крайне медленно.

Большой экспериментальный материал свидетельствует о том, что даже огромные дозы торфа (100—200 т/га) не дают существенного удобрительного эффекта. В то же время торф — незаменимый подстилочный материал, в качестве которого его следует использовать.

Вблизи городов скапливается большое количество бытовых отбросов, часть которых на специальных заводах перерабатывается на удобрения. Обычно используют установки, обеспечивающие сильное самонагревание отбросов. Это ускоряет процесс компостирования и обеспечивает обеззараживание материала от гельминтов и патогенных микроорганизмов.

Некоторые хозяйства стремятся полностью перейти на «биологическое» земледелие, отказавшись от использования химических удобрений и средств защиты растений. Это связано с охраной окружающей среды. Однако для получения высоких урожаев с помощью только органических удобрений требуются высокие их дозы, обеспечить которые повсеместно не представляется возможным. Поэтому правильнее ставить вопрос о более широком использовании органических удобрений в сочетании с рациональными дозами минеральных.

Навоз, особенно не прошедший стадию самонагревания, обычно засорен значительным числом семян сорняков. Для борьбы с ними рекомендована обработка навоза, разбросанного в поле, гербицидами с учетом культуры, под которую отведено поле.

Обезвредить от патогенов жидкую фракцию бесподстилочного навоза можно хлорированием или обработкой другими препаратами. Твердую фазу целесообразно компостировать в смеси с соломой, обеспечивая самонагревание до 55—60°С, что обезвреживает навоз.

You are here