Як отримати якісний перегній

Характерною особливістю сучасного сільськогосподарського виробництва є розімкнутість та гостродефіцитність складових кругообігу речовин, і, передусім, органічних, що, поряд з послідовним посиленням антропогенного тиску на грунт, призводить до досить швидкої реалізації ресурсів родючості грунту, насамперед, гумусу.

Є. Скрильник, канд. с.-г. наук,
завлаб органічних добрив і гумусу,
Т. Кудлай, наук. співробітник,
ННЦ "Інститут грунтознавства та агрохімії імені О. Н. Соколовського", Харків

Про втрати гумусу в орних грунтах України свідчать такі факти: за 100-річний період втрати гумусу в грунтах Полісся становили 18,9%, Лісостепу - 21,9%, Степу - 19,5%, а середньорічні темпи його втрат, відповідно, - 0,18, 0,37 і 0,31 т/га. Особливо значні втрати гумусу відбулись між 5 і 6 турами агрохімічної паспортизації земель сільськогосподарського призначення, коли почали різко зменшуватися обсяги застосування органічних добрив, а формування врожаю відбувалося за рахунок потенційної родючості грунту. За даними Держкомстату України, у 2011 р. на один гектар сівозмінної площі внесено лише 0,5 т органічних добрив, тоді як у кінці 80-х років минулого століття - 8,6 т, а мінімальна норма для бездефіцитного балансу гумусу, залежно від грунтово-кліматичної зони, має становити від 8 до 14 т/га.
Всесвітнє залучення в біологічний кругообіг традиційних і нових видів органічних ресурсів є одним із суттєвих джерел ресурсозбереження.
   Роль органічних добрив в землеробстві має двоякий характер. За традиційною думкою, значення органічних добрив в загальній системі удобрення полягає в тому, що їхнє використання сприяє залученню до кругообігу поживних речовин, винесених з грунту з урожаєм і внесених з добривами. Зазначимо, що питома вага азоту, фосфору і калію, внесених у грунт з органічними добривами в загальному балансі поживних речовин в Україні на початку 90-их років, становила 45-47%, а реутилізація в урожаях поживних речовин з органічних добрив - близько 20%.
З іншого боку, посилення деградаційних явищ у грунтах, пов'язаних з антропогенним навантаженням, зумовлює меліоруючу важливість значення органічних добрив як джерела енергетичного матеріалу для грунтових процесів і відновлення запасу гумусу. Регулювальна функція органічних добрив тим більш виражена, чим менш сприятливі властивості грунту і умови вирощування рослин.
Нині складається парадоксальна ситуація: найдешевший вид добрив невигідно використовувати через високу вартість енергетичних витрат на його виробництво, доставку та внесення. Концентрація і спеціалізація у тваринництві і птахівництві докорінно змінили структуру і якість органічних добрив. Значно зменшилась (на 20-25%) питома вага найціннішого підстилкового гною. Одночасно збільшився вихід безпідстилкового рідкого або напіврідкого гною і пташиного посліду, гнойових стоків.
   За вмістом сухої органічної речовини підстилковий і безпідстилковий гній нерівноцінні. Безпідстилковий напіврідкий, рідкий гній і гнойові стоки за впливом на урожай культур і відтворення гумусу еквівалентні приблизно 0,5; 0,25; 0,1 одиниці підстилкового гною. Такий гній через вкрай низьку транспортабельність може застосовуватися лише на полях, безпосередньо прилеглих до тваринницьких комплексів, або для компостування.
Тому на сьогодні проблему виробництва та використання якісних органічних добрив слід сприймати як потребу створення комплексу таких технологічних прийомів і процесів, що забезпечували б перетворення відходів тваринництва та птахівництва на високоефективні добрива із агрохімічними та санітарно-гігієнічними властивостями, що відповідають вимогам нормативної документації.
   Широка номенклатура тваринницьких підприємств за їхнім призначенням, розмірами, системами утримання тварин, засобами механізації виробничих процесів визначає одержання різного гною і, відповідно, обумовлює різноманітність технології виробництва на його основі органічних добрив.
Можливі такі принципові рішення використання гною: одержання підстилкового гною, виробництво компостів на основі напіврідкого гною і різних вологопоглинальних матеріалів (торф, кора, тирса, лігнін, подрібнена солома тощо), підготовка до використання у чистому вигляді напіврідкого гною і, нарешті, підготування до використання рідкого гною та тваринницьких стоків, а також окремих фракцій. Доведення всіх вказаних рішень до індустріальних технологій виробництва відповідних органічних добрив має базуватися на таких положеннях: раціональне та повне використання всіх видів органічних добрив; комплексна механізація технологічних операцій з використанням спеціалізованих та універсальних технічних засобів і машин загального призначення; наявність необхідних функціональних споруд, індустріальних методів виробництва продукції; ведення контролю за проходженням технологічного процесу, якістю сировини та готової продукції; створення нормативних санітарно-гігієнічних і ветеринарних умов; забезпечення екологічної безпеки виробництва і продукції, що її одержують.

Вологість
 На процеси компостування значний вплив справляє вологість суміші. За високої вологості у суміші закриваються пори для доступу кисню, створюються анаеробні осередки, і діяльність мікроорганізмів затухає. Найактивніша їхня діяльність спостерігається за вологості 45-55%, проте для її одержання необхідна значна витрата вологопоглинальних матеріалів. Оптимальна вологість суміші гною (посліду) з торфом або лігніном перебуває у межах від 70 до 73%, із соломою або тирсою - 75-78%.
Бурти компостів із вмістом вологи понад 70% слід укладати не вище 2,5 м, за вологості менше 70% висота бурта може бути збільшена до 3 м. Довжина бурта довільна, але не менше 4 м.
Кислотність
Мікробіологічні процеси компостування можуть проходити у широкому діапазоні реакції середовища, рН - від 5,5 до 7,8. У разі використання кислого торфу рекомендується його розкисляти крейдою, вапном або доломітовим борошном до реакції, близької до нейтральної.

Співвідношення вуглецю і азоту
Вуглець є джерелом енергії, а азот - матеріалом для побудови клітин мікроорганізмів. Надлишковий вміст у компостній суміші безазотистих органічних речовин уповільнює її розклад, а надлишок азоту призводить до втрат аміачного азоту. Найсприятливіше для інтенсивного протікання мікробіологічних процесів співвідношення між вуглецем і азотом перебуває у межах від 20 до 30. Під час виробництва компостів з тирсою, корою, лігніном (містять значну кількість вуглецю) можна компенсувати нестачу азоту внесенням 0,5-1,0% азотних добрив.

Щільність
Щільність суміші є безпосереднім показником наявності у ній повітря (кисню). За щільності понад 0,8 т/м3 надходження кисню ускладнюється, і мікробіологічні процеси затухають. За висоти укладання компосту понад 2,5 м відбувається ущільнення нижнього шару, у якому мікробіологічні процеси уповільнюються. У разі зберігання готового соломистого компосту пухким способом за чотири місяці втрачається від 30 до 40% органічної речовини, а у разі зберігання у штабелі заввишки 4-5 м (щільне укладання) втрачається не більше 15%.
Рівномірність змішування
 На якість та інтенсивність протікання біотермічного процесу істотно впливає однорідність змішування (гомогенність), яка оцінюється за коефіцієнтом варіації вмісту рухомого фосфору. Гомогенність вважається високою, якщо коефіцієнт варіації менше 10%, задовільною - 10-20%, незадовільною - понад 20%.

Температура
навколишнього середовища
Найактивніше мікробіологічні процеси протікають за позитивних температур. Для проходження процесу компостування у зимовий час бурти слід вкривати шаром торфу або соломи завтовшки не менше 20-30 см, що економічно не вигідно і технічно важко виконати. Тому найраціональнішим прийомом під час роботи взимку є накопичення суміші в одному суцільному штабелі максимально можливої висоти. З встановленням позитивних температур (після танення), суміш перемішується і пухко укладається у бурти для проходження біотермічних процесів.

Аерація
Щоб забезпечити нормальні умови надходження повітря у суміш, що компостується, треба її пухко укласти в бурти трапецієподібної форми заввишки від 1,5 до 2,5 м, ширина підвалини - до 6 м, довжина - не менше 20 м.

Мінеральні добавки
Для одержання якісного за агрохімічними властивостями, збалансованого за елементами живлення, добрива, інтенсифікації мікробіологічних процесів та зменшення втрат азоту і органічних речовин у компостні суміші додаються мінеральні добавки. До них, насамперед, належать фосфоритне борошно, порошковий суперфосфат, фосфогіпс, які активізують процеси біотермії і гуміфікації суміші і не тільки зв'язують аміачний азот, але й створюють умови для поглинання його мікрофлорою. Крім цього, підвищується доступність фосфору для рослин у цих добривах.
Дія фосфогіпсу обумовлена тим, що сірчанокислий кальцій зв'язує аміак, який виділяється у сульфат амонію. На кілограм аміачного азоту треба 6,14 кг СаSО4+2Н2О. У фосфогіпсі міститься близько 80% СаSО4+2Н2О, отже, на кілограм аміачного азоту треба 8 кг фосфогіпсу. Якщо використовувати фосфоритне борошно, то на кілограм аміачного азоту його необхідно 5 кг.
Готові компости мають відповідати таким вимогам: мати дрібногрудкувату сипку структуру з розмірами часток не більше 60 мм, вологість - 60-70%, слаболужну або нейтральну реакцію середовища, вміст органічної речовини - не менше 50%, співвідношення вуглецю до азоту - 25-30, вміст поживних речовин у легкодоступній для рослин формі - не менше 50%. У компостах не може бути яєць гельмінтів, патогенної мікрофлори у небезпечних концентраціях, життєздатного насіння бур'янів. У разі протікання біотермічних процесів у мезофільному режимі (30...35°С) суміш дегельмінтизується тільки через чотири місяці, а насіння бур'янів залишається схожим. Втрата схожості спостерігається за температури 40°С через чотири тижні, за 43°С - через три тижні, за 50°С - через тиждень, за 55°С - через дві доби.
Номенклатура технологій виробництва компостів залежить від природно-кліматичних умов, господарсько-економічного стану сільськогосподарського підприємства, наявності матеріально-технічної бази.
Усе, про що вказувалось вище, визначає принципову спрямованість технологій: використання у технологічному процесі виробництва компостів засобів механізації як універсального, так й спеціалізованого призначення; застосування мобільних спеціалізованих засобів механізації, що розроблені під технологію; використання стаціонарних засобів механізації.
   Технологічні процесі виробництва компостів включають виконання таких основних операцій: прийом, складування та подання на змішування вологопоглинальних матеріалів; прийом, збереження та подавання гною (посліду) на змішування; прийом, збереження та подавання на змішування мінеральних добавок; змішування гною (посліду), вологопоглинального матеріалу і мінеральних добавок та формування бурта суміші; витримування буртів суміші з періодичною аерацією; збір та використання дощових стоків та гноївки з ділянки компостування; навантаження компосту в траспортно-технологічні машини.
Торф, лігнін, тирса, подрібнена кора формуються з використанням бульдозерів і навантажувачів у бурти заввишки до 5 м. Внесення мінеральних добрив здійснюють машинами типу НРУ-0,5, РУМ-8, РУП-8.
Компостну суміш подають на майданчик компостування, де укладають бурти відповідних розмірів. Оптимальною є орієнтація буртів у напрямку з півдня на північ, при цьому протягом дня відбувається рівномірне сонячне зігрівання обох бічних сторін. У період компостування проводять не менше двох перемішувань (аерація). Між буртами суміші мають залишатися проїзди завширшки не менше 3 м.
Технологія прискореного компостування
(метод біологічної ферментації)
Технологія переробки посліду або гною методом біологічної ферментації заснована на управлінні розвитком аеробних бактерій. Попередньо підготовану компостну суміш (послід чи гній з торфом, соломою, тирсою чи іншими вологопоглинальними матеріалами і мінеральними добавками) з оптимальними агрохімічними властивостями (вологість, кислотність, співвідношення вуглецю до азоту) вміщують в спеціальну камеру (реактор чи біоферментер), в якій створюються певні умови для інтенсивного розвитку аеробних бактерій. Процес (компостування) триває три-п'ять діб за температури 60...75°С. У результаті ферментації відбувається загибель патогенної мікрофлори, яєць та личинок гельмінтів, насіння бур'янів втрачає схожість. Готовий продукт - біокомпост - набуває темного кольору, має дрібногрудкувату структуру, набуває запаху прілого листя, має високий вміст поживних речовин (в тому числі рухомих форм).
   Сутність технології: в спеціальну камеру, об'ємом 50 м3, що являє собою цегляну споруду, завантажують суміш торфу та посліду (1:1). Її попередньо готують на ділянці з твердим покриттям поблизу ферментаційної камери. Після завантажування маси її продувають повітрям через спеціальні отвори, що розташовані в нижній частині камери. Завдяки наявності повітря в масі, починається бурхливий розвиток мезофільних, а потім термофільних мікроорганізмів. Мікробна маса швидко збільшується в об'ємі за рахунок асиміляції вуглеводів, сполук азоту, фосфору. Процес триває п'ять-сім днів. Така установка може переробити до 1800 т пташиного посліду за рік. Для подавання повітря в суміш використовують вентилятор ВЦ 14-46-2-0/А з електродвигуном потужністю 2,2 кВт. У технологічній лінії є прилади контролю температури, вологості і вмісту кисню в суміші.
Існує технологія виробництва біокомпостів на основі пташиного посліду і торфу за двома схемами: в камерах - продуктивністю від 50 до 300 т/добу і в траншеях продуктивністю від 500 до 700 т/добу.
   Технологічний процес в камерах здійснюється послідовно. Транспортний засіб з пандуса вивантажує послід в прийомний бункер, з якого транспортом він перевантажується певною порцією в змішувач РСП-10. Попередньо в змішувач подається відповідна порція торфу. Суміш доповнюється мікробіологічними препаратами. Компоненти змішуються, і готова суміш вивантажується на підлогу, звідки навантажувачем ПУН-500 або ПЭ-103 подається в камеру-ферментер, де відбувається аеробна переробка посліду. Вивантаження готового продукту відбувається навантажувачем в приймальний бункер, звідки добрива шнековим транспортером надходять на склад готової продукції.
   Технологічний процес у траншеях відбувається так: транспортні засоби з бічним вивантажуванням естакадою-проїздом завантажують пошарово компоненти суміші (торф і послід) в завантажувальну траншею. Навантажувач МПК-Ф-1 (ПНД-250), рухаючись уздовж траншеї, змішує компоненти і завантажує суміш до ферментера. Після цього її вкривають шаром готових добрив.
Через отвори в трубках, що розташовані на дні ферментера, в суміш вентилятором подається повітря. Після закінчення процесу ферментації навантажувач МПК-Ф-1 подає готові добрива в транспортні засоби.
Нині відомі способи компостування, які включають приготування компостних сумішей з використанням вітчизняних та закордонних мікробіологічних та ферментативних препаратів, до складу яких входять молочнокислі бактерії (Lactobacillus casei, Lactococcus lactis); бактерії фотосинтезу (Phodopseudomonas palustris); цукроміцети (Saccharomyces cerevisiae), азотфіксуючі та фосфатмобілізуючі мікроорганізми. Деякі відомі препарати мають державну реєстрацію і можуть бути використані під час компостування у визначених виробником нормах витрати. Бажано ці препарати не застосовувати одночасно з хлорвмісними речовинами.
   Існують способи компостування з використанням заквасок, які складаються з сумішей мікроорганізмів невизначеного складу. Процес компостування відбувається так: суміш, що складається з органічних відходів, пташиного посліду, торфу, прогрівають до плюс 40°C, при цьому створюються умови для розвитку мікрофлори, яка вноситься з сусіднього експлуатованого (що активно бродить) ферментера. У разі вторинного використання готового компосту в якості закваски для компостування витрати можна знизити на 50%.
На сьогодні у галузі виробництва органічних та органомінеральних добрив є потреба підсилення контролю якості вихідних матеріалів (у більшості випадків це відходи тваринництва та переробної промисловості), а також кінцевих продуктів. Слід вдосконалити методично-нормативну базу (ДСТУ, технічні регламенти, технічні умови тощо) через службу стандартизації, розширити роль наукових установ, які мають відповідний досвід у цій галузі, насамперед збільшити кількість атестованих лабораторій та забезпечити їх сучасним обладнанням. Створити можливості вирішення питань інвентаризації та класифікації відходів органічного походження, що сприятиме їхньому раціональному залученню у сільськогосподарське виробництво України на підставі науково обгрунтованих технологій переробки на якісні добрива.