Ключевые слова: птичий помет, органическое удобрение, почвенное плодородие, защита окружающей среды.
Актуальность. Проблема защиты окружающей природной среды от загрязнения птичьим пометом, сточными водами и непищевыми отходами птицеводческих предприятий является в настоящее время актуальной в России. В статье изложены проблемы птицеводства в вопросах утилизации и переработки птичьего помета. Приведены современные технологии переработки птичьего помета.
Сохранение и воспроизводство плодородия, рациональное использование почв сельскохозяйственного назначения — основное условие стабильного развития агропромышленного комплекса. В последние годы в технологии возделывания сельскохозяйственных культур произошли существенные сокращения объемов внесения органических удобрений, что привело к падению и без того не высокого уровня плодородия почв. Исследованиями установлено, что для восполнения и улучшения агрономических свойств почвы необходимо ежегодно вносить свыше 22 млн тонн органических удобрений, преимуществом которых, по сравнению с минеральными, является их длительное последействие [6].
Внесение разных форм органических удобрений увеличивает ферментативную и целлюлозолитическую активность почвы, улучшает ее микрофлору, снижает количество условно фитопатогенных грибов, не оказывая при этом фитотоксического действия [5].
В современном сельском хозяйстве одним из важных направлений в использовании органических удобрений является применение птичьего помета. В птичьем помете содержится больше фосфора, азота и калия, чем в навозе свиней и крупного рогатого скота. Исследования состава свежего помета с Азовской птицефабрики Омской области показали, что при влажности куриного помета 67,2 % (в пересчете на сухое вещество) в нем содержалось 2,09 % азота, 3,89 % фосфора и 1,6 % калия. В курином помете содержится и все многообразие микроэлементов: в 100 г сухого вещества — железа 360–900 мг, цинка 12–35, марганца 15–38, кобальта 1,0–1,3 [9]. Основное их количество находится в водорастворимой форме. Норма внесения птичьего помета до 30 раз ниже, чем норма внесения навоза. По действию на урожайность сельскохозяйственных культур птичий помет почти не уступает равному количеству питательных веществ минеральных удобрений.
В то же время высокая концентрация поголовья птицы на ограниченных территориях птицеводческих предприятий страны вызывает озабоченность проблемой утилизации значительного количества птичьего помета, который можно отнести к категории опасных отходов. При содержании птицы, в результате ферментативного расщепления аминокислот и деструкции остатков непереваренного корма в помете, образуются органические вещества 1–3 класса опасности, придающие ему специфические запахи — мочевая, гипуровая и масляная кислоты, мочевина, белковые вещества, меркаптаны, сложные эфиры, карбонильные соединения, карбоновые кислоты, фенолы, крезол и др. В курином помете возможно присутствие антибиотиков, солей тяжелых металлов, радионуклидов, остатков пестицидов и других токсических веществ. При длительном хранении птичьего помета на грунтовых площадках его высокая влажность и биологическая активность создают угрозу локального загрязнения почвы, поверхностных и грунтовых вод. В загрязненных грунтовых водах содержание нитратного азота превышает содержание его в дренажных водах с поля в 2 раза, аммиачного азота — в 8 раз, фосфора — в 11 раз, калия — в 10 раз.
На сегодняшний день ежегодный выход птичьего помета только в сельскохозяйственных организациях Омской области достигает более 500 тыс. тонн. Поэтому исключительно важна его переработка для получения экологически безопасных удобрений, отвечающих нормативным требованиям санитарно-гигиенических норм.
Для снижения негативного воздействия птичьего помета на природную среду и получения безопасного органического удобрения в России были разработаны и запатентованы такие технологии как переработка методом активного или пассивного компостирования в буртах; технология каталитической конверсии (биоферментация в установках камерного или барабанного типа); технология механической сушки в пресс-фильтрах или центрифугированием; технология термической сушки с возможной грануляцией (вариант — термическое высушивание помета при различных температурных режимах); технологии вакуумной сушки; кавитационный способ обеззараживания жидкого навоза и помета; вермикомпостирование (переработка помета червями и насекомыми) [7].
Наибольшее распространение получила технология компостирования, которая, с одной стороны, позволяет получить ценное органическое удобрение, с другой стороны является процессом очистки помета, так как полученный конечный продукт становится стабильно гумифицированным и экологически безопасным.
Технология пассивного компостирования в буртах включает в себя получение органических смесей птичьего помета и подстилочного материала (например, торфа, древесных опилок). Компостирование является экзотермическим процессом биологического окисления, в котором органическое вещество подвергается аэробной деструкции смешанной популяцией микроорганизмов в условиях определенной влажности и температуры [6].
На полевых площадках органические смеси формируют в штабели на 6–8 месяцев (высотой не более 2,5 метров), где происходит созревание и образование компостсредства, применимого в земледелии для улучшения структуры почвы. Недостатки технологии — необходимость наличия в хозяйстве в достаточном количестве специальных площадок, техники и большого количества подстилочного материала, длительность и периодичность процесса, неприятный запах. Компостирование в буртах требует много места, в основном из-за геометрии кучи и пространства между буртами.
При интенсивном компостировании в буртах готовый компост получают значительно быстрее (7 суток), но данный способ требует дополнительных финансовых и трудовых затрат на приобретение микробиологических и химических препаратов, организацию продувки буртов подогретым воздухом. При пониженных температурах интенсивное компостирование проводят только в закрытых помещениях, что экономически неэффективно.
Получение из птичьего помета вермикомпоста при помощи вермикомпостирования происходит путем его переработки калифорнийским (дождевым) червем Eisenia foetida Andrei. Процесс осуществляют в ящиках, контейнерах на стеллажах и грядках с наполнителями (песком, почвой) при регулярном добавлении органики и насыщении воздухом. Продолжительность вермикомпостирования составляет 1–3 месяца при t = 20–28 °C, влажности 75–80 % и рН = 5–8. Вермикомпост по содержанию гумуса превосходит навоз и помет в 4–8 раз, при этом повышение гумуса на 1 % повышает урожайность зерновых на 5–6 ц/га [3].
Дождевые черви, ускоряющие во много раз разложение органического вещества, позволяют в относительно короткие сроки превратить разного рода органические отходы в ценное гумусированное удобрение абсолютно экологически чистым способом [1].
Процесс переработки с помощью личинок домашней мухи (Musca domestica L.) также считается экологически чистым и быстрым, с его помощью за 5–6 дней из 1 тонны помета птицы можно получить 650–700 кг биогумуса. Биогумус, при дозе внесения 3–5 т/га (что ниже дозы внесения традиционной органики в 8–10 раз), повышает урожайность в 1,2–1,5 раза, при этом погибают нематоды и другие вредители [3]. Недостатки вермикомпостирования насекомыми и червями — возможность использования только перепревшего в компост помета, большие затраты ручного труда. Так как процесс осуществляется при t = 20–28 °C, в холодное время года есть необходимость утепления помещений, что достаточно затруднительно.
Аэробная твердофазная ферментативная переработка птичьего помета с помощью микробных ассоциаций в специальных камерах-биоферментаторах — это биотермический процесс минерализации и гумификации веществ, происходящий под воздействием в основном термофильных (теплолюбивых) микроорганизмов. Он позволяет получить высокоэффективное органическое удобрение — компост многоцелевого назначения за 6–7 суток, содержащий необходимые растениям макро- и микроэлементы, а также комплекс агрономически ценной микрофлоры, стимулирующей рост растений и защищающей их от болезней.
Дополнительным преимуществом конечного продукта ферментации птичьего помета является отсутствие патогенной микрофлоры, семян сорняков; биоудобрения имеют низкую дозу внесения и удобны для применения [2].
Анаэробная ферментация органических отходов в специальных установках — метантенках — в последнее время находит все большее применение. В метантенках органическое вещество минерализуется в процессе метаногенерации с одновременным образованием биогаза, который в дальнейшем можно использовать как энергоноситель для сельскохозяйственного производства. Применение данной технологии — один из наиболее перспективных путей совместного решения экологических и энергетических проблем в сельскохозяйственных предприятиях.
Для сокращения объемов пометной массы, получения экологически безопасного удобрения в удобном для затаривания и транспортирования виде используются сушки — механическая, термическая и вакуумная. При механической сушке обработка помета осуществляется в пресс-фильтрах или при помощи центрифуг.
Высокие температуры при термической сушке способствуют обеззараживанию помета, который превращается в сухое сыпучее вещество без неприятного запаха. Наиболее распространены сушилки барабанного типа, в них помет сушат в потоке топочных газов, имеющих температуру 600–1100 о С [3]. Недостаток термической сушки — отработанные газы, поступающие из сушильного устройства, содержат газообразные вредные химические соединения, для нейтрализации которых требуется включение в технологический процесс термического дожига этих газов, что значительно удорожает процесс.
В основе технологии вакуумной сушки лежит непрерывный одностадийный процесс сушки помета в вакуумном объеме. Обработка помета с влажностью от 40 % до 80 % проходит в режиме щадящих температур 40–90 о С и давлении 30–250 мм рт. ст. с сохранением ценных элементов и получением сухого биоорганического высококачественного удобрения. Данный метод является экологически безопасным.
Краткий анализ существующих технологий переработки птичьего помета в России показывает, что данные технологии эффективны, но, в то же время, большинство из них связаны с большими затратами, энергоемкостью и необходимостью специального оборудования.
Внесение биоорганических удобрений в количестве 1–2 т/га в почвенно-растительном комплексе способствует активизации почвенной микрофлоры, возрастает биогенность почвы. Биомасса почвенных микроорганизмов при внесении удобрений увеличивается в 1,5–3,0 раза, изменяется качественный состав микроорганизмов в сторону увеличения доли агрономически полезных видов (продуцентов витаминов и фитогормонов, антагонистов). Удобрения положительно влияют и на биологическую активность почв: интенсивность почвенного дыхания повышается в 2–4 раза, активность несимбиотической азотфиксации достоверно возрастает в 2–3 раза, увеличивается и нитрификационная способность почв [8].
При использовании органических удобрений особенно важно обеспечить равномерное внесение и немедленную заделку в почву, так как в помете содержится большое количество азота, который теряется при поверхностном внесении удобрения. Наиболее экологически безопасным и рациональным способом считается внутрипочвенное внесение, при котором потери питательных элементов снижаются в 7–10 раз [6].
Систематическое применение органического удобрения на основе птичьего помета позволяет повысить сбор зерна с 1 га до 34,0–34,1 ц/га. При этом одновременно сохраняется почвенное плодородие и решается проблема утилизации птичьего помета на птицефабриках [4].
Литература:
- Анализ способов переработки сельскохозяйственных органических отходов на примере куриного помета / А. И. Пискаева // Аэкономика: экономика и сельское хозяйство. 2016. № 4 (12). URL: https://cyberleninka.ru/article/n/analiz-sposobov-pererabotki-selskohozyaystvennyh-organicheskih-othodov-na-primere-kurinogo-pometa (дата обращения: 13.03.2023).
- Биоудобрение на основе отходов птицефабрик / З. М. Алещенкова [и др.] // В сборнике: Отходы, причины их образования и перспективы использования Сборник научных трудов по материалам Международной научной экологической конференции. Составитель Л. С. Новопольцева. Под редакцией И. С. Белюченко. — 2019. — С. 596–598.
- Инновационные способы переработки биоотходов птицеводства / В. Н. Попов [и др.]// Вестник ВГУИТ. 2020. № 1 (83). URL: https://cyberleninka.ru/article/n/innovatsionnye-sposoby-pererabotki-bioothodov-ptitsevodstva (дата обращения: 13.03.2023).
- Использование птичьего помета в земледелии Омской области / А. В. Беззубцев, А. Г. Шмидт// Достижения науки и техники АПК. 2013. № 10. URL: https://cyberleninka.ru/article/n/ispolzovanie-ptichiego-pometa-v-zemledelii-omskoy-oblasti (дата обращения: 15.03.2023).
- Сельская Сибирь: информационно-аналитический журнал. Использование органических удобрений на основе птичьего помета// 2020, № 6 (20). — 2020 URL: https://sectormedia.ru/articles/ispolzovanie-organicheskikh-udobreniy-na-osnove-ptichego-pometa/.
- Применение птичьего помета в качестве органического удобрения / А. А. Теучеж // Научный журнал КубГАУ. 2017. № 128. — С. 914–931. URL: https://cyberleninka.ru/article/n/primenenie-ptichiego-pometa-v-kachestve-organicheskogo-udobreniya (дата обращения: 13.03.2023).
- Способы утилизации птичьего помета, представленные в современных патентах / В. Е. Суховеркова // Вестник АГАУ. 2016. № 9 (143). URL: https://cyberleninka.ru/article/n/sposoby-utilizatsii-ptichiego-pometa-predstavlennye-v-sovremennyh-patentah (дата обращения: 13.03.2023).
- Терещенко H. Н. Биоудобрения на основе микроорганизмов. Учебное пособие — Томск: Томский государственный университет, 2003–60 с.
- Шмидт А. Г. Использование куриного помёта для оптимизации питания сельскохозяйственных культур в условиях южной лесостепи Западной Сибири. Специальность 06.01.04 — агрохимия. Автореферат диссертации на соискание ученой степени кандидата сельскохозяйственных наук. Омск — 2020. — 25 с.
