Способ получения органоминерального удобрения за счёт биотрансформации куриного подстилочного помёта

Изобретение относится к сельскому хозяйству, а именно к органоминеральным удобрениям на основе куриного биотрансформированного помета. Органоминеральное удобрение содержит куриный помет, воду, комплекс микроорганизмов, природный цеолит. Смешивание компонентов осуществляют механическим путем, а ферментацию предлагается проводить в полиэтиленовых рукавах, исключая потери ценных микро- и макроэлементов с отсутствием неприятного запаха. Данное изобретение позволяет получать экологически чистое безопасное удобрение, которое способно восстанавливать плодородие почвы и повышать урожайность сельскохозяйственных культур. 5 табл., 1 пр.

 

Изобретение относится к сельскому хозяйству, а именно к производству органо-минеральных удобрений на основе куриного биотрансформированного помета и последующем их использовании в растениеводстве.

Интенсивное развитие птицеводства способствует накоплению сверхлимитного количества отходов на близ расположенных территориях, что существенно наносит вред экологии. Это и явилось мотивацией для разработки технологии производства удобрения, которое можно использовать в системе земледелия, не оказывающего негативного влияния на состояние агроэкологической системы.

Но при этом сами органические отходы обладают рядом полезных свойств и при правильной продуманной технологии переработке и системе их внесении в почву будет способствовать улучшению экологической обстановки вокруг таких предприятий, повышению плодородия почвы, увеличению урожайности сельскохозяйственных культур с лучшими качественными характеристиками. Природный цеолит целесообразно использовать в качестве сорбентов пролонгированного действия и инактиваторов негативных примесей (тяжелых металлов) сосредоточенных в отходах. Липецкая область располагает таким месторождением цеолитсодержащей породы, которое расположено в Тербунском районе. В состав Тебунского цеолита входит 30-70% монтмориллонита, имеющего слоистую нано-структуру, гидрослюда - 12,5-40%, каолинит - 20-70%.

В отечественной и зарубежной литературе накоплен значительный материал по использованию природных цеолитов в связи с их свойствами (Середина В.П. Агроэкологические аспекты использования цеолитов как почвоулучшителей сорбционного типа и источника калия для растений // Известия Томского политехнического университета. - 2003. - Т. 306. - №3. - С. 56-60.). Однако их применение сводится к простому внесению в почву (Биккинина Л.М. и др. Перспективы использования цеолита в растениеводстве // Эффективное растениеводство. - 2019. - №2. - С. 58-59.) или сочетанию с уже готовыми удобрениями (Кузин Е.Н., Арефьев А.Н., Кузина Е.Е. Влияние природных цеолитов и их сочетаний с удобрениями на урожайность сельскохозяйственных культур // Нива Поволжья. - 2016. - №1(38). - С. 42-49.). Наиболее перспективными областями их применения являются очистка промышленных выбросов от оксидов серы, углерода; очистка вод от радиоактивных и других элементов; разделение газовых смесей; в качестве катализаторов и их носителей и т.д. Важными характеристиками, определяющими применение минерала в различных областях промышленности, являются его элементный состав и сорбционная способность.

В практике мирового птицеводства применяются различные способы обработки куриного помета, обеспечивающие безопасное использование его как ценнейшего органического удобрения: компостирование, обработка химическими препаратами, термическая обработка и др.

Однако все предложенные ранее способы не сочетали в себе одновременное применение цеолита и комплекса микроорганизмов с дальнейшей его ферментацией в полиэтиленовых рукавах. Поэтому цель данного изобретения - повышение эффективности биотрансформации куриного подстилочного помета путем сочетания цеолита с комплексом микроорганизмов сосредоточенных в препарате Тамир.

Задачей данного изобретения является создание нового безопасного органо-минерального удобрения, а именно перевод помета из категории «отход» в категорию «органическое удобрение» и снижение класса опасности до 4-5, которое возможно использовать в интенсивной технологии растениеводства способствующее повышению урожайности и качества сельскохозяйственных культур.

Способ получения органоминерального удобрения за счет биотрансформации куриного подстилочного помета отличается от остальных ранее предложенных тем, что сочетает в себе использование цеолитов и консорциума следующих микроорганизмов: Lactobacilluscasei 21; Streptococcuslactis 47; Rhodopseudomonaspalustris 108; Saccaromycescerevisiae 76, сапрофитные микроорганизмы. В качестве комплекса микроорганизмов использовали готовый микробиологический препарат ТАМИР - сложный по функциональной активности и составу комплекса природных микроорганизмов.

Техническое решение способа заключается в том, что для ферментации сырья в процессе опытных испытаний используют полигон, на котором размещают полиэтиленовые рукава. В них производят укладку смешенного куриного помета, цеолита и препарата «Тамир». Влажность субстрата доводят до 40% от абсолютно сухой массы. Высота слоя 1 м, ширина у основания 1 м. Вносят цеолит в размолотом виде, размер частиц 1-2 мм (табл. 1).

При внесении препарата «Тамир» количество мезофильных аэробных и факультативно-анаэробных микроорганизмов увеличилось в 16 раз выше по сравнению с контролем (100% подстилочный помет).

Инокуляция исследуемого субстрата комплексом микробов привела к исчезновению термофильных патогенных бактерий, что можно объяснить их антагонизмом с применяемым в опыте микробным комплексом (табл. 2).

В готовом органическом удобрении на конец опыта не обнаружено личинок мух в расчете на 100 г субстрата.

Исходя из титра кишечной палочки, следует сделать заключение о степени загрязнения полученного органического удобрения. Без внесения микробного комплекса, как антагониста патогенной микрофлоры, органический субстрат (птичий подстилочный навоз) остается загрязненным. Благодаря внесению исследуемого микробного комплекса готовый субстрат становится чистым от патогенов, а, следовательно, является уже стабильным органическим удобрением.

По результатам исследования макроэлементного состава органо-минерального субстрата с микробиологическим комплексом, установлено:

- рН среды на протяжении всего эксперимента мало изменяется. Содержание в подстилочном навозе аммонийных форм азота способствовало подщелачиванию субстрата, а использование химического мелиоранта с содержанием Са и Mg до 0,47-0,97% в своем составе с микробиологическими комплексами на фоне органических удобрений приводило к повышению этих элементов в субстрате, что поспособствовало в том числе повышению рН органо-минерального комплекса до слабощелочных значений;

- при применении сорбирующего минерала процент зольности возрастает прямо пропорционально его внесенному количеству. На конец формирования органо-минерального субстрата (отбор 2), концентрация зольности увеличилась примерно на 2% это связано с процессом минерализации органического вещества;

- содержание в вариантах общего азота зависело от его количественного содержания и продолжительности временного интервала эксперимента. При окончательной деструкции органо-минерального субстрата процентное содержание азота повысилось. Это связано, с высокой емкостью поглощения и селективностью цеолита по отношению к ионам аммония (табл. 3.).

Анализ микроэлементного состава изучаемого модельного опыта позволил установить высокий микроэлементный потенциал нового органо-минерального субстрата (табл. 4). Содержание подвижных форм изученных минеральных элементов, таких как железо, кобальт, никель, цинк, в пробах подстилочного помета до закладки эксперимента и после окончании его не превышало значений ПДК указанных веществ в почве. С учетом п. 3.12 Сан-ПиН 2.1.7.573-96 и п. 2.1.4. СП 1.2.1170-02 «Гигиенические требования к безопасности агрохимикатов».

Содержание цинка, меди, марганца в подстилочном помете до закладки опыта находилось на границе ПДК или превышало его. Использование цеолита в качестве сорбента совместно с микробиологическим комплексом способствовало снижению концентрации данных микроэлементов до допустимых значений.

Содержание тяжелых металлов в виде свинца и кадмия, обнаруженное в подстилочном помете до закладки опыта не превышало ПДК. Введенные в органическое удобрение цеолиты и микробиологический препарат способствовали снижению содержания свинца и кадмия на 30%.

В результате ферментации получили рассыпчатое, однородное удобрение коричневого цвета без резкого запаха не содержащее патогенной микрофлоры с высоким комплексом макро и микроэлементов.

Апробацию с применением органо-содержащего удобрения под яровой рапс провели на базе коллекционного участка Федерального государственного бюджетного образовательного учреждения высшего образования «Елецкий государственный университет имени И.А. Бунина». Размер делянок 2×2 м. Повторность трехкратная. Внесение удобрения произвели осенью.

Внесение органики в делянку осуществляли равномерно вручную, согласно схеме опыта по 20, 30 и 40 т/га (табл. 5).

В результате проведенного опыта было установлено, что развитие растений происходило равномерно, только внесение 40 т/га увеличило срок созревания по сравнению с другими вариантами на 3 дня. Максимальная урожайность отмечалась на вариантах с внесением удобрения в количестве 30 т/га.

Поэтому рекомендуемая доза органо-минерального удобрения под яровой рапс 30 т/га.

Способ переработки куриного подстилочного помета в органоминеральное удобрение, отличающийся тем, что для получения рассыпчатого удобрения куриный подстилочный помет (80%) смешивают с цеолитом (20%), доводят влажность полученной смеси до 40%, добавляют к полученной смеси 250-200 мл на 1 т помета препарата «Тамир», тщательно перемешивают, выдерживают смесь в полиэтиленовых рукавах 3 месяца при температуре 18-22°С.