Компостирование: триумф забытой технологии

Просмотры: 1220
07.04.2020

Один из традиционных способов повышения плодородия почвы – внесение в нее навоза и других органических остатков. Вносить их можно в разном виде, используя различные методы предварительной переработки и подготовки. Один из лучших – компостирование.


История компостирования


Компостирование – технология далеко не новая. Ее использовали еще более 4,5 тысячелетий назад в Месопотамии, на землях между реками Тигр и Евфрат. Компост умели изготавливать древние римляне, греки, египтяне. Сохранились подтверждающие это письменные источники. Так, за две тысячи лет до наших дней, во времена ранней Римской империи, об этом писал Луций Юний Модерат Колумелла. В своем трактате «О сельском хозяйстве» он описал метод получения удобрений из органических отходов. Упоминания об использовании подобных удобрений есть даже в Талмуде, Коране и Библии.

 
Тем не менее, в XIX веке компостирование постепенно стало терять свое значение, потому что появились более удобные в использовании готовые синтетические минеральные удобрения. 


Другие технологии переработки органики


Хотя с появлением минеральных удобрений аграрии и не отказались полностью от внесения органики, в первую очередь – навоза, они долгое время использовали преимущественно так называемый классический способ его подготовки. При этом удаленный из животноводческих помещений навоз складывается в бурты или кучи на специальных площадках на территории фермы или непосредственно в полях и выдерживается в таком виде определенное время – не меньше года. В зависимости от модификаций этой технологии, его все это время либо совсем не трогают, либо 1–2 раза перемешивают, соединяя при этом соседние кучи при помощи бульдозеров. В последнем случае масса насыщается воздухом, к анаэробному процессу присоединяется аэробный, что приближает эту технологию к компостированию. 


Навоз в поле.


При всей своей простоте, эта технология имеет ряд недостатков. Среди них такие: довольно длительный период получения готового удобрения; высокое содержание влаги в нем, что затрудняет внесение и требует больших расходов на перевозку; значительные потери азота во время созревания и внесения; наличие в готовом продукте большого количества жизнеспособных семян сорняков. Так, потери азота при неправильном хранении навоза, как свежего, так и перепревшего, могут достигать 60%. Теряется азот и при запаздывании с заделкой в почву: уже через 6 часов после разбрасывания потери составляют 10–19%, а через 4 дня могут достигать 30% и более. 

 
Часть сельхозпредприятий вообще не проводит какой-либо подготовки органики к внесению или ограничивается минимальной. Это, в первую очередь, птицеводческие хозяйства, которые используют свежий птичий помет. Также хозяйства, которые практикуют содержание крупного рогатого скота, свиней без подстилки, вывозят на поля навозную жижу. Эти методы имеют еще больше недостатков. Кроме уже перечисленных, это, например, невозможность точно рассчитать нормы внесения; сильный неприятный запах, из-за которого такое удобрение нельзя вносить на поля, расположенные вблизи населенных пунктов, и т.п. Кроме того, возможно негативное воздействие на корни растений, загрязнение подземных вод.


Внесение навозной жижи.


По сравнению с предыдущими методами, получить удобрение более высокого качества позволяет технология ферментации с производством биогаза. Сейчас ее все шире используют птицеводческие комплексы. При этом в специальных бродильных устройствах образуется биогаз, который можно использовать, например, для отопления помещений. Оставшаяся после окончания процесса переработки масса является хорошим удобрением. При такой ферментации снижаются потери питательных веществ, теряют всхожесть семена сорняков, уничтожаются возбудители болезней. Тем не менее, этот метод требует достаточно больших затрат на старте, ведь нужно построить установку для ферментации, систему отвода и хранения биогаза, установить соответствующую автоматику, обучить обслуживающий персонал. По большому счету, такая установка является самостоятельным подразделением в составе животноводческого предприятия, и позволить себе иметь его может не каждое хозяйство.


Установка для получения биогаза.


Преимущества компоста


Всех этих недостатков лишен компост. Так, это более концентрированное удобрение: на единицу массы он содержит больше питательных веществ, чем перегной, свежий навоз или навозная жижа. Компост, приготовленный из подстилочного навоза крупного рогатого скота, имеет влажность 32–38%, pH 7,5–8,0, содержит 75% и более органического вещества, в 1 т этого удобрения не менее 50–70 кг действующего вещества в доступной для растений форме, в том числе: 15–20 кг азота, 10–15 кг фосфора, 15–20 кг калия.  


Таблица со сравнением навоза и компоста.

   
В компосте низкое содержание влаги, поэтому его удобнее перевозить и вносить, что уменьшает расходы на эти операции. Для компоста можно довольно точно рассчитать нормы внесения. Он содержит очень малое количество всхожих семян сорняков, что уменьшает затраты на уход за полями после его использования. 


В зависимости от потребностей выращиваемых в хозяйстве культур, возможно изготовление компоста с заранее заданными характеристиками, для чего в него вносят определенные добавки. Компост можно изготавливать из практически любой органики, а не только навоза. Что немаловажно – готовый продукт не имеет неприятного запаха: он пахнет свежей землей, и это позволяет вносить его на полях, непосредственно примыкающих к населенным пунктам. Производить компост можно, используя минимальное количество дополнительной техники и персонала.


Все эти достоинства заставили пристальнее приглядеться к технологии компостирования уже многих аграриев. И все больше их начинают производить компост в собственных хозяйствах. А промышленность предлагает множество моделей техники для обеспечения технологического процесса.  


Как происходит компостирование


Процесс разложения органических веществ происходит в результате двух процессов: анаэробного и аэробного. При анаэробном процессе биохимические изменения происходят при отсутствии кислорода. Аэробный процесс – это минерализация органических веществ в присутствии кислорода. Она состоит из двух фаз. Первая – это окисление соединений углерода, фактически – обугливание. Вторая фаза – нитрификация с окислением нитратных веществ. 


Все эти процессы происходят при разложении органических веществ в почве в природных условиях. Они же используются при изготовлении компоста. Таким образом, компостирование – это биотермический процесс минерализации и гумификации органических веществ, происходящий в аэробных условиях под воздействием микроорганизмов.


Поскольку при изготовлении компоста используется именно аэробный процесс, то основная операция при этом – перемешивание органической массы, во время которого она обогащается атмосферным кислородом, а из нее отводится углекислый газ.


По наиболее распространенной классификации выделяют четыре фазы компостирования: мезофильную, термофильную, стабилизации, созревания. С практической точки зрения их удобно рассмотреть на примере стандартной технологии компостирования навоза крупного рогатого скота. При этом фазы компостирования соответствуют промежуткам времени, проходящим между перемешиванием (ворошением) сырья для компоста. В этом случае стадии стабилизации и созревания обычно объединяют.


В первой фазе, которая начинается после формирования бурта и первого перемешивания, материал для компостирования начинает разогреваться. В рамках этой фазы действуют мезофильные бактерии. В это время микроорганизмы массово размножаются, температура внутри бурта поднимается до +40–45 0С. Пищей для них служат легко расщепляющиеся вещества – простые сахара и углеводы, а частично и более сложные – белки, целлюлоза. Эта фаза длится около трех недель, после чего производится второе перемешивание (ворошение) бурта.


Прицепной ворошитель.


В это время бурт продолжает разогреваться и процесс компостирования переходит во вторую фазу – термофильную, когда температура может достигать +60–65 0С. Мезофильные микроорганизмы погибают, а их место занимают термофильные, стойкие к высоким температурам. В этой фазе происходит разложение более сложных органических веществ, труднее поддающихся расщеплению, – белков, жиров, сложных углеводов. Лигноцеллюлоза начинает превращаться в гумусоподобные вещества. Благодаря высокой температуре уничтожаются болезнетворные микроорганизмы, а семена сорняков теряют всхожесть. Эта фаза также длится три недели, по истечению которых проводится третье перемешивание (ворошение) компостируемой массы. 


С этого момента начинается третья фаза. Поскольку со временем исходных органических веществ становится все меньше, большая часть микроорганизмов, не имея источника пищи, гибнет, некоторые впадают в состояние анабиоза или образуют споры. Температура в бурте постепенно снижается. В это время в нем опять растет количество мезофильных микроорганизмов. Снижение температуры до +40 0С означает переход к началу созревания компоста. В результате деятельности микроорганизмов и продолжающихся химических реакций, образуются сложные органические вещества гумусового характера. 


Третья фаза также занимает примерно три недели. Таким образом, чтобы получить готовый компост, достаточно девяти недель. 

 
Что нужно контролировать


Рекомендуемый размер бурта – 1,5 м в высоту и 2,5 м в ширину. Особенно важен вертикальный параметр. При большей высоте компостный материал спрессовывается под собственной массой, и тогда внутри него будут происходить не аэробные, а анаэробные процессы. Если же высота меньше оптимальной, в компостной массе будут слишком большие потери тепла и влаги. 


Поскольку для жизнедеятельности микроорганизмов необходима влага, нужно следить, чтобы бурты не пересыхали. Обычно воду добавляют во время каждого ворошения. 


Еще один важный параметр – температура. Она должна соответствовать стадии компостирования. Нельзя допускать, чтобы температура поднималась выше +65 0С. Это может привести к выгоранию органического вещества в компостной массе и потере азота, а соответственно – получению компоста низкого качества. 

  
Использование микробиологических препаратов


При производстве компоста можно использовать микробиологические препараты, которых сейчас выпускают уже немало. Они содержат отселекционированные штаммы бактерий и ферменты. Их применение позволяет сделать процесс компостирования более управляемым и ускорить его, особенно за счет более короткого периода разложения целлюлозы и других сложных соединений; стабилизировать летучие соединения аммиака; увеличить в готовом компосте содержание общего азота, фосфора и калия; перевести труднорастворимые формы фосфатов в более доступные для растений; уменьшить количество патогенных микроорганизмов.


Место для компостирования


Чаще всего компостирование проводят на временных полевых площадках. Некоторые фермеры укладывают бурты на тех полях, на которых планируется вносить готовое удобрение. В других случаях целесообразнее свозить весь навоз на одну площадку, а уже с нее развозить готовый компост на все поля хозяйства. Такие временные площадки не рекомендуется использовать дольше 1–2 лет, чтобы избежать загрязнения подземных вод.


Компост в поле.


Если навоза много и его переработка проводится в течение всего года, устраивают также специальные постоянные площадки для компостирования. Их бетонируют, во многих случаях – строят крышу или навес, который защищает от попадания лишней влаги, снега, создает более комфортные условия для работы техники и персонала.


Компостирование на стационарной площадке.


Также существует технология, предусматривающая строительство специальных помещений туннельного типа для ускоренной переработки органики. В этом случае массу для компостирования закладывают в длинные траншеи из железобетонных конструкций – туннели, находящиеся внутри таких помещений и защищенные от влияния внешней среды. Перемешивание происходит при помощи техники особой конструкции. 


Техника 


Для получения качественного компоста необходим ворошитель – агрегат или самоходный механизм, с помощью которого производится, в первую очередь, аэрация – насыщение компостной массы воздухом и одновременное удаление лишнего углекислого газа, выделяющегося в процессе жизнедеятельности микроорганизмов. Также ворошители могут выполнять дополнительные функции – увлажнение компостной массы, добавление микробиологических препаратов. 


Наиболее распространенная техника для производства компоста в полевых условиях – прицепной ворошитель, или аэратор, который агрегатируется с трактором. Внутри агрегата расположен шнек, который переворачивает компостную массу, насыщая ее воздухом. Обычно такой агрегат снабжен также емкостью для воды или микробиологического препарата и форсунками для разбрызгивания жидкости. 


Переработка органики на компост в Агрофирме "Колос".


Прицепные ворошители особенно удобны для применения в тех хозяйствах, где не требуется постоянной работы такого агрегата. В этом случае трактор, с которым он агрегатируется, может быть использован и на других работах.  


Также существуют самоходные ворошители, являющиеся полностью автономными машинами. Они подойдут тем хозяйствам, где есть необходимость перерабатывать большое количество органики, и где работа такой техники будет постоянной. Часто именно такие машины используют на стационарных площадках для компостирования.


Самоходная машина для компостирования.


Особая техника нужна в случае применения туннельной технологии для переработки органики. В помещениях, где ее производят, устанавливают специальные туннельные (мостовые) ворошители. Они передвигаются по верхней части стенок туннеля, в котором находится масса для компостирования. Эта технология применяется, в первую очередь, для переработки органической части твердых бытовых отходов на мусороперерабатывающих предприятиях.


Кроме того, может использоваться и другая специализированная техника, например, для накрытия буртов пленкой, защищающей их от высыхания и потерь азота.


Вермикомпост


Компост можно получать при помощи не только микроорганизмов, но и дождевых червей. Строго говоря, при использовании этого метода в материале для компостирования происходят и микробиологические, и химические реакции, но основная роль в переработке органики отводится все же червям. Существуют особые разновидности этих животных, наилучшим образом приспособленные для таких целей, – в первую очередь, это калифорнийские черви. Они более крупные, хорошо размножаются и быстрее обычных дождевых перерабатывают органические остатки. Полученное таким образом удобрение называется «вермикомпост».


Дождевой червь.


Обычно этот метод компостирования рекомендуют для использования на приусадебных и в мелких фермерских хозяйствах. Однако существуют и предприятия, производящие вермикомпост в больших масштабах для продажи населению и фермерам. Подробнее с этим методом компостирования можно ознакомиться в этой статье: Красный калифорнийский червь. Выращивание и разведение
  
Опыт и эксперименты


Сейчас все больше аграриев переходят на производство компоста внутри своих хозяйств. Интересен в этом отношении опыт заслуженного работника сельского хозяйства Украины, кандидата сельскохозяйственных наук Леонида Центило. Он руководит ООО «Агрофирма «Колос» в Киевской области. Предприятие имеет много направлений деятельности, причем, не только производственных, но и научных, селекционных, экспериментальных. С 2015 года тут занимаются производством компоста, получая его около 40 тыс. т в год. Причем, используют для этого не только навоз животных, но и сапропель, дефекат, торф, различные растительные отходы – ветки, стержни кукурузных початков и т.п. Перерабатывают их, закладывая бурты на открытой площадке. Перемешивание осуществляют с помощью прицепного аэратора. 


Производство компоста в Агрофирме "Колос".


Производство удобрений проводится под контролем собственной лаборатории предприятии. Кроме того, тут разрабатывают оригинальные рецепты биопрепаратов для компостирования. Их, а также микроэлементы, добавляют в компостную массу на разных этапах ее переработки. Все это позволило за относительно короткий срок добиться производства удобрений разного состава, которые целенаправленно используют для определенных культур. 


По словам руководителя предприятия, применение органических удобрений – часть принятого в агрофирме подхода к сохранению плодородия почвы, в который также входит использование севооборотов, тщательный выбор сортов и гибридов сельскохозяйственных культур, экологические методы борьбы с сорняками, вредителями и болезнями. Все это позволяет улучшить состояние почвы и качество выращиваемого на ней урожая.  


Перспективную технологию производства компоста предложил украинский бизнесмен и изобретатель из Полтавской области Дмитрий Шаркевич. Он считает, что можно обойтись без техники для ворошения компостного материала, а проводить аэрацию, нагнетая воздух в кучу. Для этого на площадке для компостирования монтируется система трубок для подачи воздуха, к которым присоединяется компрессор. Сверху укладывается навоз. Среди преимуществ этого метода – экономия на покупке аэратора, а также возможность использования в буртах и кучах разного размера, не привязанного к габаритам ворошителя. 


Аэрация навоза.


Технология Дмитрия Шаркевича несколько лет назад была испытана в Полтавской области при компостировании навоза крупного рогатого скота. Потом испытания продолжились в Польше, в хозяйстве фермера Кшиштофа Вильгосьевича, где таким образом успешно осуществили переработку куриного помета. В планах изобретателя – продолжать усовершенствование и внедрение своей технологии.


Результаты использования компоста


Компост считается универсальным удобрением. Тем не менее, его эффективность зависит от культуры, типа почв. Так, самые лучшие результаты дает его внесение на легких почвах. Хорошо отзываются на его внесение зерновые культуры, многолетние травы. При удобрении овощных растений применение компоста уменьшает риски нитратного загрязнения готовой продукции по сравнению с овощами, выращенными с использованием перегноя, полученного по классической технологии. Особенно это касается производства салата, зелени.

 
В полевых опытах, проведенных в разных хозяйствах Украины, прибавка урожайности озимой пшеницы при использовании компоста составила от 15 до 35%, кукурузы – 14–15%, сахарной свеклы – 5–6%. При этом также отмечено увеличение количества белка и клейковины в зерне пшеницы.


Однако польза от внесения компоста на этом не заканчивается. Там, где его вносят, происходит оживление почвенной микрофлоры, уменьшается количество патогенных организмов, улучшается структура почвы, восстанавливается ее плодородие, водный и воздушный режим. 


Кроме того, компостирование разнообразных органических остатков – как навоза, помета, так и листьев, отходов деревообрабатывающей промышленности, твердых бытовых отходов и т.д., позволяет уменьшить загрязнение окружающей среды, сократить площадь свалок, эффективнее использовать природные ресурсы. При этом фермеры получают ценное органическое удобрение, благодаря которому могут уменьшить свою зависимость от применения минеральных удобрений, снизить химическую нагрузку на почву и улучшить ее качество. Поэтому древняя, но временно забытая, технология возвращается в новых условиях и уже прочно заняла свое место в арсенале современных фермеров и агрономов. 

Текст сообщения*
Защита от автоматических сообщений