В чем состоит характерная особенность бесподстилочного навоза как удобрения
Добавил пользователь Дмитрий К. Обновлено: 19.09.2024
Углубление специализации и концентрации животноводства, переход к индустриальным методам производства мяса, молока и другой продукции привели к коренным изменениям не только в содержании животных, но и технологии применения навоза. Традиционная технология содержания животных на подстилке, требующая значительных затрат на получение и применение подстилочных материалов на крупных животноводческих комплексах и фермах промышленного типа, заменена технологией бесподстилочного содержания животных. Это дало возможность комплексно механизировать все процессы, связанные с содержанием животных, удалением навоза из помещений.
Научными исследованиями и передовой практикой доказано, что бесподстилочный навоз и продукты его механической или биологической переработки являются хорошим удобрением.
Основная причина неэффективного использования бесподстилочного навоза состоит в том, что в местах большой концентрации животных нарушен принцип сбалансированного круговорота питательных веществ в земледелии из-за нерационального размещения животноводческих комплексов с бесподстилочным содержанием животных, а также несоответствия поголовья скота наличию площадей, на которых возможна нормативная утилизация стоков.
Вторым не менее важным недостатком является невысокий уровень механизации процессов переработки и применения бесподстилочного навоза.
Бесподстилочный навоз в общем балансе органических удобрений занимает около 14 %.
В зависимости от содержания воды различают: полужидкий бесподстилочный навоз с влажностью до 92 % и жидкий влажностью - до 97 %. Жидкий получают при самосплавных системах удаления навоза из помещений. Его объем увеличивается на 20-30 % за счет воды, попадающей в навоз при уборке помещений, подмывании вымени, мытье кормушек, из автопоилок.
Значительно увеличивается выход навоза при удалении его из помещений с помощью гидросмыва. Содержание воды в образующейся массе составляет более 97 %, поэтому ее называют навозными стоками. При их использовании резко возрастает потребность в транспортных средствах и емкостях для хранения.
Простейший и наиболее распространенный способ обработки бесподстилочного навоза перед его использованием в качестве органического удобрения — длительное (не менее 6 мес.) выдерживание в хранилищах.
Более эффективными способами обеззараживания бесподстилочного навоза по сравнению с простым его выдерживанием в хранилищах являются жидкое компостирование и метановое сбраживание.
Жидкое компостирование производится с участием аэробных бактерий и, так же как компостирование твердого навоза, сопровождается выделением тепла. Для обеспечения жизнедеятельности аэробных микроорганизмов навоз насыщают воздухом с помощью аэраторов различных конструкций. В процессе такой обработки микроорганизмы расщепляют органику, происходит дезодорация, а при достаточно высокой температуре — и стерилизация навоза. Масса становится более однородной, лучше перекачивается и хранится без расслаивания. Недостатком этого способа обработки являются значительные потери азота. Однако для некоторых хозяйств это может обернуться достоинством, в частности для оказавшихся в результате роста городов в ближайших пригородах или даже в черте города. Характерной особенностью таких хозяйств является острый дефицит сельскохозяйственных угодий для использования навоза в качестве удобрений. Снижение содержания азота в результате аэраций жидкого навоза позволяет резко сократить потребность в сельскохозяйственных угодьях за счет увеличения доз внесения и благодаря этому решить проблему утилизации навоза без ущерба для окружающей среды.
Метановое сбраживание навоза в противоположность жидкому компостированию — это анаэробный процесс, не сопровождающийся выделением тепла. В результате получают два продукта: органическое удобрение и биогаз. В мире получили распространение биогазовые установки, работающие по двум из трех температурных режимов, — мезофильному и термофильному. Мезофильный режим сбраживания основан на деятельности микроорганизмов, производящих переработку органического сырья при температуре около 35°С, а термофильный — при 50-55°С. Помимо указанных существует еще и психрофильный режим сбраживания при температуре15°С.
При термофильном режиме в метантенк необходимо подводить больше тепла для поддержания температуры в заданных пределах. Но в этом режиме ускоряется процесс ферментации органической массы и достигается значительный обеззараживающий эффект. Применение мезофильного и психрофильного режимов сбраживания несколько уменьшает затраты на нагрев биомассы, но увеличивает продолжительность сбраживания и снижает эффективность обеззараживания. Наиболее эффективным считается термофильный режим сбраживания, так как он ускоряет процесс и обеспечивает обеззараживание массы.
Применяются два режима работы биогазовых установок: непрерывный и циклический. В первом случае сбраживание не прекращается как во время загрузки сырья, так и при выгрузке сброженной массы. Основной недостаток этого режима состоит в том, что в сброженную массу, как правило, попадают и неразложившиеся материалы, что снижает эффективность установки и не гарантирует полного обеззараживания биомассы. В циклическом режиме этих недостатков нет, но нарушается равномерность выхода газа, возникают затраты на сооружение дополнительных метантенков.
Основными технологическими параметрами биоэнергетических установок для обработки навоза являются температура обработки, продолжительность сбраживания, степень распада органического вещества навоза, количество получаемого биогаза, энергетический потенциал системы и удобрительные свойства сброженной массы. Исходная масса должна отвечать следующим требованиям:
1) быть свежей, гомогенной по составу, однородной по концентрации взвешенных веществ, иметь максимальное содержание органического вещества и максимальную температуру;
2) в массе не должно быть включений размером выше 30 мм и твердых частиц, плотность которых существенно превышает плотность жидкости (бетон, глина, песок и другие посторонние включения);
3) влажность массы должна находиться в диапазоне 90-92%, pH 6,9-8,0, содержание жирных кислот — 600-1500 мг/л, отношение углерода к азоту — C:N = 10:16.
Продолжительность анаэробного сбраживания навоза составляет от 5 до 20 суток в зависимости от вида, дозы загрузки, режима обработки массы, скорости процесса, предельной степени разложения органического вещества. Производительность метантенков по биогазу при дозе загрузки 10% и степени разложения органического вещества до 40% составляет 300 л с 1 кг абсолютно сухого органического вещества навоза КРС.
Теплотворная способность получаемого биогаза — более 23 МДж/м 3 . Содержание метана СН4 — 65-70%, углекислоты CO2 — 29-34% и сероводорода H2S — 0,2-0,3%. Биогазсвысокой эффективностью может трансформироваться в тепловую и электрическую энергию. Суммарный КПД его использования в качестве топлива — до 90%. Количество электроэнергии, вырабатываемой с использованием биогаза, составляет в среднем 2 кВт ч/м 3 . После очистки и сушки уровень содержания метана в составе биогаза можно довести до 95%, в результате чего его энергетический эквивалент возрастает до 9-10 кВт ч/м 3 . По экологическим показателям биогаз на 50% чище бензина и на 75% — дизельного топлива. Токсичность для человека ниже на 60%. Продукты сгорания биогаза практически не содержат канцерогенных веществ.
Метановое сбраживание навоза привлекает в настоящее время большое внимание, вызванное, с одной стороны, поиском альтернативных источников энергии, а с другой — необходимостью предотвращения распространения инфекций. С энергетической точки зрения биогазовые установки наиболее эффективны в районах с теплым климатом, где легче обеспечить поддержание необходимой температуры в реакторе. В северных регионах большая часть получаемого биогаза уходит на подогрев установки. Как показали
исследования, процесс метанового сбраживания становится энергетически эффективным только в том случае, когда к жидкому навозу добавляется такое же количество высококачественного кукурузного силоса.
Важно отметить, что метановое сбраживание является только методом обработки, в частности, стерилизации и дезодорации навоза, но отнюдь не методом его утилизации, как это иногда представляется. Количество массы после обработки практически не уменьшается.
Таким образом, метановое сбраживание — это лишь одно звено в цепи операций по обработке и использованию навоза. Но это звено превращает экологически опасные отходы в полноценное органическое удобрение с существенно лучшими, чем необработанный навоз, агрохимическими свойствами. При анаэробной обработке навоза фосфор и калий практически полностью сохраняются. Потери азота, которые при других методах обработки составляют до 30%, в процессе метанового сбраживания не превышают 5%. При этом значительная часть азота, присутствующего в навозе в форме органических соединений, в сброженной массе содержится в аммиачной форме, которая быстро усваивается растениями. При этом обеспечиваются стабилизация, дезодорация и обезвреживание сброженной массы, концентрация загрязняющих органических веществ снижается до 40%. Использование сброженного навоза обеспечивает прибавку урожая сельскохозяйственных культур, как в открытом грунте, так и в теплицах, до 25%.
Если вы нашли ошибку, пожалуйста, выделите фрагмент текста и нажмите Ctrl+Enter.
Концентрация животноводства и углубление его специализации позволило механизировать технологические процессы в животноводческих комплексах, что привело к изменениям состава и свойств отходов животноводства. В крупных животноводческих комплексах используется бесподстилочное содержание скота и вместо традиционного подстилочного навоза получают бесподстилочный навоз, существенно отличающийся по своим физическим и химическим свойствам.
За период с 1981 по 1985 гг. запланировано ввести в строй еще 2412, в том числе 2169 комплексов по выращиванию крупного рогатого скота и 243 комплекса по откорму свиней. В соответствии с этим производство жидкого навоза и навозных стоков с влажностью более 90% возрастет с 181,2 млн. т в 1981 г. до 304,2 млн.т в 1985 г. (табл. 19).
Бесподстилочный навоз состоит из твердых экскрементов и мочи с примесью остатков корма. Он содержит больше воды, чем подстилочный навоз, и обладает хорошей текучестью, что существенно облегчает уборку животноводческих помещений и позволяет полностью механизировать весь комплекс работ с навозом в сельском хозяйстве.
В зависимости от содержания воды бесподстилочный навоз подразделяют на полужидкий (смесь экскрементов) с влажностью до 90 %; жидкий (смесь экскрементов с примесью воды) с влажностью 90-93 % и навозные стоки (смесь экскрементов, значительно разбавленная водой) с влажностью более 93 %. Бесподстилочный навоз, получаемый на комплексах промышленного типа и крупных фермах при использовании значительного количества концентрированных кормов, отличается повышенным содержанием элементов питания растений (табл. 20).
Более совершенной является самотечная система удаления навоза непрерывного действия или самосплав. Принцип самосплавной системы основан на свойствах жидкого навоза, плавающего в виде коллоидной массы на поверхности воды в канале для сбора навоза благодаря устройству специального порога на выходе из канала-сборника в поперечный сливной канал. Самосплавная система удаления навоза требует минимальных затрат труда, так как в ней отсутствуют механизмы, нуждающиеся в обслуживании, ремонте, расходах энергии.
В последнее время для гомогенизации и обеззараживания жидкого навоза используют метод метанового сбраживания (рис. 6). Он позволяет помимо органических удобрений получать горючий биогаз, используемый в качестве топлива для производственных нужд животноводческого комплекса. С этой целью жидкий навоз из навозонакопителя перекачивают в метантенк, где в течение трех суток при температуре 56-58°С происходит термофильное метановое брожение навоза. При этом погибают яйца гельминтов, мух, патогенные микроорганизмы, семена сорных растений. Сброженную массу из метантенка снова пропускают через отстойник, откуда осветленная жидкость поступает в жижехранилище, а остаток - на сепаратор для обезвоживания и в бурт для хранения и дальнейшей обработки. Биогаз из метантенка подается в газгольдер и в дальнейшем используется для подогрева поступающего в метантенк навоза и на тепловые нужды фермы.
Разнообразие технических средств и технологических схем, используемых для уборки, хранения, разделения и обеззараживания бесподстилочного навоза, его транспортировки на поля и внесения в почву приводит как к значительным изменениям физико-механических характеристик и химического состава исходного навоза, так и продуктов его переработки. Поэтому содержание элементов питания в нем зависит от технологии, применяемой в том или ином животноводческом комплексе и не может быть выражено средними цифрами. Его следует экспериментально определять для каждого отдельного типа животноводческого комплекса.
В процессе хранения бесподстилочного навоза потери азота в среднем принимаются равными около 10 % за 3-4 месяца. При хранении жидкий навоз рекомендуется перемешивать для поддержания его однородного состояния. Это вызывает некоторое увеличение потерь азота, однако они не превышают его потерь при хранении подстилочного навоза. Для рационального хранения бесподстилочного навоза необходимо строительство навозохранилищ при каждой крупной ферме или животноводческом комплексе. В нашей стране распространены, главным образом, открытые бетонные или земляные навозохранилища с гидроизоляцией. Затраты на строительство навозохранилищ и системы навозоудаления обычно велики и достигают 30 % от стоимости проекта комплекса. Поэтому необходим поиск путей удешевления систем и более простых решений, осуществление которых возможно не только в новых проектах, но и при переоборудовании уже построенных ферм.
Дозы внесения бесподстилочного навоза определяются, как правило, исходя из потребности удобряемой: культуры в азоте и его содержания в навозе. Их следует дифференцировать в зависимости от типа почвы, ее механического состава, сроков внесения удобрений, структуры севооборота. Жидкий навоз применяют в первую очередь на тех полях севооборота, где возможно его быстрое запахивание в почву. В условиях орошения больший эффект дают повышенные дозы навоза.
По влиянию на урожай первой культуры бесподстилочный навоз превосходит подстилочный, что объясняется более высоким содержанием в нем аммонийного азота. Фосфор бесподстилочного навоза, где он представлен преимущественно органическими соединениями, действует на урожай примерно одинаково с фосфором подстилочного навоза. По суммарной эффективности (действие и последействие) оба вида удобрения приблизительно равноценны. В связи с потерями азота при осеннем и зимним внесении жидкого навоза, особенно на легких по механическому составу почвах, потребность растений в азоте не полностью покрывается за счет органических удобрений. Недостающее количество азота вносят в виде минеральных удобрений весной или в период вегетации растений.
При использовании бесподстилочного навоза необходимо выполнять мероприятия, направленные на предотвращение загрязнения окружающей среды и потери питательных веществ. Во избежание инфильтрации нитратов в грунтовые воды и накопления их избытка в растениях необходимо строго соблюдать научно обоснованные нормы внесения бесподстилочного навоза, рассчитанные на потребности возделываемой культуры для выращивания запланированного урожая. Для предотвращения загрязнения природных вод необходимо обеспечивать быструю заделку бесподстилочного навоза в почву. Чтобы ограничить попадание навоза в поверхностные и грунтовые воды, не рекомендуется после уборки урожая оставлять поля свободными от посева, а засевать их пожнивными культурами, соответствующими местным почвенно-климатическим условиям.
Если жидкий навоз целесообразно использовать для удобрения полей непосредственно, то подстилочный навоз, полужидкие и твердые фракции бесподстилочного навоза целесообразно использовать в виде компостов с соломой, торфом, опилками, различными органическими материалами, отходами и почвой. Для этого необходимо строительство прифермских цехов и полевых площадок для компостирования, снабженных современным высокопроизводительным оборудованием. Навоз в процессе компостирования ускоряет мобилизацию питательных веществ торфа. Ценность торфа как компонента компостов обусловлена еще и тем, что обладающий высокой поглотительной способностью торф связывает аммиак, который в значительной степени теряется из навоза при обычном хранении. С другой стороны навоз снижает кислотность и создает благоприятные условия для активной деятельности микроорганизмов, перерабатывающих органические соединения азота в нитратные и аммонийные соединения, т.е. формы, доступные для растений. Внесение в почву торфо-навозных компостов повышает эффективность минеральных удобрений, особенно при их применении в высоких дозах.
Применение торфо-навозных компостов приносит до 1,8 рубля дохода на 1 рубль первоначальных затрат за счет прибавки урожая. В условиях Нечерноземья, где имеются большие резервы торфа и вполне реально производство торфо-навозных компостов, 1 т высококачественного компоста, внесенного в почву, повышает урожай за ротацию севооборота на 5-6 ц зерна или другой продукции. По данным ВИУА, эффективность торфо-навозных компостов при равных дозах внесения не уступает чистому навозу.
В северных районах страны зимнее внесение жидкого навоза затруднено глубоким снежным покровом, а хранение его в открытых хранилищах исключается, так как он промерзает на всю глубину и за лето не успевает оттаять. Поэтому компостирование жидкого навоза с торфом здесь является единственным способом подготовки его к использованию.
Навоз – органическое удобрение, имеет большой удельный вес в структуре применения органических удобрений. [1] Состоит из смеси твердых и жидких выделений различных животных. В зависимости от способа содержания животных, различают:
Подстилочный навоз
состоит из твердых и жидких выделений различных домашних животных и подстилки. Состав, структура и удобрительная ценность зависят от вида животных и подстилочного материала, состава кормов и способа хранения удобрения. [3] (фото)
Конский и овечий навоз по содержанию питательных элементов превосходит навоз крупного рогатого скота (КРС) и свиней. При скармливании концентрированных комбикормов в навоз поступает больше питательных элементов, чем при кормлении сухим кормами.
Состав свежего подстилочного навоза (%) в зависимости от вида животного и подстилки, согласно: [3]
На соломенной подстилке
На торфе
Навоз на торфяной подстилке богаче азотом, чем навоз на соломе. Отклонения по химическому составу навоза довольно значительны, поэтому для правильного определения дозы внесения нужно определить его химический состав. Если такой возможности нет, можно воспользоваться данными представленных ниже таблиц. [2]
Химический состав полуперепревшего подстилочного навоза, согласно: [2]
Вид
животных
Содержание при естественной влажности
Органическое вещество
золы
влажность
pH
C:N
общий
аммиачный
КРС
0,54
0,07
0,28
0,60
21
14
65,0
8,1
19
Свиной
0,84
0,15
0,58
0,62
21
17,4
60,7
7,9
13
Конский
0,50
0,09
0,26
0,59
22,6
8,4
69,0
7,9
21
Овечий
0,86
0,14
0,47
0,88
28,0
23,0
49,0
7,9
17
Содержание микроэлементов в подстилочном навозе при влажности 75%, согласно: [2]
Содержание г/20 т навоза
Подстилочный материал играет большую роль в увеличении выхода навоза и повышении его качества. Подстилка улучшает физические свойства навоза, впитывает мочу и поглощает аммиак, что приводит к уменьшению потерь азота.
Чаще всего в качестве подстилки применяют солому злаковых культур и торф, реже древесные стружки и опилки. С увеличением количества подстилочного материала возрастает накопление навоза и уменьшаются потери азота при хранении.
Солому используют для подстилки в виде нарезки длиной 9–15 см.
Торф содержит в 3–4 раза больше азота, чем солома, обладает большей поглотительной способностью. Для подстилки рекомендуется использовать слаборазложившийся, содержащий менее 20 % гумифицированной органики верховой моховой торф с влажностью 30–40 %.
Опилки и стружки для подстилки используют редко, поскольку они ухудшают качество навоза. Навоз на опилках содержит меньше азота и медленнее разлагается. [3]
По степени разложения различают
- Свежий навоз – слаборазложившаяся масса, солома в которой сохраняет первоначальный цвет и прочность.
- Полуперепревший навоз – масса, потерявшая 10–30 % первоначальной массы и органического вещества. Солома в перепревшем навозе приобретает темно-коричневый цвет, теряет прочность и легко разрывается.
- Перепревший навоз – однородная масса, содержит 50 % от исходной массы и органического вещества. В ней невозможно определить даже отдельные элементы подстилочных материалов.
- Перегной– рыхлая землистая темная однородная масса, содержит не более 25 % массы и органического вещества от исходной величины свежего навоза. [4]
Бесподстилочный навоз
– полидисперсная суспензия из твердых и жидких выделений животных, часто с примесью воды, обладает текучестью. Текучесть бесподстилочного навоза упрощает уборку животноводческих помещений.
В зависимости от содержания воды, бесподстилочный навоз делят на:
- полужидкий – до 90 % воды;
- жидкий – 90–93 % воды;
- навозные стоки – более 93 % воды.
Увеличение влажности навоза сопровождается значительным ростом его объема. Например, при увеличении влажности всего лишь на 2 %, с 90 до 92 %, объем вещества возрастает на 25 %, при увеличении на 4 % – на 65–70 %, при увеличении на 6 % (до 96 %) объем увеличивается в 2,5 раза. Это создает проблемы в экономической и материально-технической сферах при накоплении, хранении, транспортировке и внесении (утилизации) этого удобрения. [4]
Бесподстилочный навоз содержит все необходимые растениям питательные элементы. Содержание аммиачного азота составляет 50–70 % общего азота, и первую удобряемую культуру это удобрение может обеспечить азотом в 2–3 раза лучше, чем эквивалентная доза по общему азоту подстилочного навоза.
Фосфор и калий при внесении в эквивалентных дозах равноценны по действию на растения подстилочного навоза.
Однако содержание питательных элементов в бесподстилочном навозе уменьшается пропорционально его разбавлению водой. При хранении данного удобрения значительно теряется азот. За 3–4 месяца хранения потери азота достигают 10–12 %.
Органическое вещество составляет 70–80 % сухой массы, а соотношение C: Nзначительно хуже, чем у подстилочного навоза. Как следствие, бесподстилочный навоз минерализуется быстрее подстилочного и лучше обеспечивает растения всеми элементами питания.
Последействие бесподстилочного навоза на культуры гораздо короче, чем у подстилочного. При эквивалентных количествах органического вещества он на 40 % меньше, чем подстилочный, участвует в образовании гумуса почвы. [4]
Содержание сухого вещества и питательных элементов (%) в полужидком бесподстилочном навозе, согласно: [4]
Читайте также: