Расчёт выхода и технология производства органических удобрений

Органическими удобрениями называют свежие или биологически переработанные вещества растительного и животного происхождения, которые вносятся в почву с целью улучшения её плодородия и повышения урожая. К ним следует отнести все виды навоза, птичий помёт, фекалии, компосты, торф, различные хозяйственные, бытовые и промышленные отходы органического происхождения, зелёное удобрение, солома и т. д.

Применение органических удобрений наряду с минеральными является важным способом вмешательства в круговорот веществ в земледелии. При этом осуществляется возврат или вовлечение дополнительных питательных веществ в круговорот. Наряду с минеральными элементами почва обогащается углеродом, которые при разложении органического вещества в виде углекислоты выделяется в припочвенный слой и улучшает воздушное питание в процессе фотосинтеза. Являясь энергетическим материалом и источником пищи для микроорганизмов, органические удобрения повышают биологическую активность почв.

Основными причинами, вызывающими негативное воздействие на окружающую среду вследствие применения удобрительных средств являются:

Несбалансированное применение удобрений, которое может ухудшить круговорот и баланс питательных веществ, агрохимические свойства и плодородие почвы.

Нарушение технологии производства и применения удобрений снижает эффективность удобрений, ухудшает качество растениеводческой продукции и агрохимические характеристики почв.

Как правило, следствием этих причин является:

• — попадание питательных элементов удобрений и почвы в грунтовые воды с поверхностным стоком, что приводит к усиленному развитию водорослей;
• — попадание удобрений и их соединений в атмосферу отрицательно сказывается на деятельности сельскохозяйственных и других предприятий, здоровье животных и человека, возможно разрушение озонового экрана стратосферы за счёт N2О, который образуется при денитрификации азотных соединений почвы и удобрений;
• — нарушение оптимизации питания макрои микроэлементами способствует развитию различных заболеваний растений, развитию фитопатогенных грибных болезней, ухудшает фитосанитарное состояние почв и посевов.

Наиболее существенное загрязнение атмосферы за счёт соединений азота вследствие газообразных потерь аммиака и окислов азота при нарушении технологии применения азотных удобрений и за счёт биологических процессов аммонификации, денитрификации, нитрификации, а также взаимодействия азотных удобрений с карбонатными и щелочными почвами.

Существенное местное влияние на атмосферу оказывают неправильное хранение и использование бесподстилочного навоза и птичьего помёта. При их хранении на открытых площадках выделяются аммиак, окислы азота и другие его соединения. При их разложении образуются различные летучие органические соединения, имеющие неприятный запах. При нарушении технологии использования жидкого навоза и птичьего помёта возможно значительное бактериальное патогенное заражение, которое может сохраняться на полях до 4−5 месяцев.

Таблица 1 — Расчёт выхода свежего подстилочного навоза.

Расчет проводим, используя приложения 3 и 4. При этом, согласно приложения 4, все категории скота я перевела в условно взрослый скот. Для этого поголовье «по категориям» свиней: маточное поголовье, на откорме, отъёмыши умножаем на коэффициенты 1,0, 0,5, и 0,25 соответственно.

Технология подготовки подстилочного навоза Составные части свежего подстилочного навоза — в основном твёрдые и жидкие экскременты животных и подстилки. В качестве подстилки могут быть использованы — солома, древесные опилки, торф и другие влагоёмкие органические материалы. В условиях Юго-Восточной Сибири в качестве подстилки чаще всего используют солому и опилки. Подстилка — необходимая составная часть. При добавлении её к экскрементам животных в процессе их содержания увеличивается выход навоза, улучшаются его качество и уменьшаются потери питательных веществ из экскрементов. Подстилка поглощает жидкие выделения животных и образующийся аммиачный азот. Одна часть соломенной подстилки может поглощать 2−3 части жидкости. Одна часть низинного торфа — 5−7 частей и верхового торфа — 10−15 частей жидких выделений животных. Солому лучше всего использовать в виде резки длиной 10−15 см. При этом улучшается поглотительная способность и технологичность при уборке, перевозке и укладки в штабеля.

На качество навоза значительное влияние оказывают условия его хранения. С целью сокращения потерь азота и органического вещества навоз при хранении следует доводить до полуперепревшего состояния. В полуперепревшем состоянии солома приобретает тёмно-коричневую окраску. Водная вытяжка из такого навоза густая, черного цвета. Вес по сравнению со свежим уменьшается на 20−30%.

Полуперепревший или сильно разложившийся навоз — чёрная мажущая масса, в которой незаметны отдельные соломинки (или физические элементы других видов подстилки). Водная вытяжка из такого навоза бесцветная. Вес от исходного составляет примерно 50%.

Перегной — богатая органическим веществом чёрная, однородная землистая масса. Он составляет не более 25% количества исходного свежего навоза. Чем длительнее навоз хранится, тем больше потерь азота и органического вещества в результате микробиологической деятельности.

Имеется несколько способов хранения навоза: горячий (рыхлый), холодный (плотный) и горячепрессованный (рыхло-плотный).

При горячем способе хранения навоз рыхло укладывают в узкие штабеля шириной 3 м и высотой 1,5−2м. При этом создаются благоприятные условия для разложения аэробными бактериями, происходят интенсивный распад органических веществ и потери сухого вещества и азота, температура навоза поднимается до 65−70С. При таком способе хранения через 3−4 месяца может потеряться третья-вторая часть сухого вещества навоза. Данный способ хранения целесообразен тогда, когда в короткий срок требуется приготовить хорошо разложившийся навоз или перегной. Чтобы уменьшить потери азота при горячем способе хранения, необходимо применять повышенные нормы подстилки.

При холодном способе хранения навоз плотно укладывают в штабеля шириной не менее 3−4м и высотой 1,5−2м. После укладки и утрамбовывания массы штабеля сверху накрывают резаной соломой или торфом, чтобы сократить потери азота. Разложение навоза при его плотном хранении происходит, за исключением поверхностных слоёв, в анаэробных условиях. При температуре 20−25С зимой и 30−35С летом. При таком способе хранения навоза протекает медленнее, чем при горячем при горячем способе. Свежий навоз превращается в полуперепревший через 3−5 месяцев, а в перепревший — через 7−8 месяцев. Потери азота из навоза при холодном хранении значительно ниже, чем при других способах хранения. За 3−4 месяца при плотном хранении навоза теряется девятая-десятая часть сухого вещества.

При горячепрессованном способе хранения свежий навоз укладывают сначала рыхло метровым слоем шириной 2−3м, а на 3й-5й день, когда навоз разогреется до 50−60С, его сильно уплотняют и на него таким же образом укладывают следующие слои, пока высота штабеля не достигнет 1,5−2м. До уплотнения происходит аэробное разложение навоза с участием термофильных бактерий. После уплотнения навоз разлагается в анаэробных условиях при температуре 30−35С. При таком способе укладки полуперепревший навоз образуется через 1,5−2 месяца, перепревший — через 4−5 месяцев. Потери общей массы навоза и азота при горячепрессованном способе хранения ниже, чем при горячем, но выше, чем при холодном способе. Данный способ хранения применяют в тех случаях, когда в навозе имеются возбудители желудочно-кишечных заболеваний или требуется ускорить его разложение.

Таким образом, наименьшие потери органического вещества и азота наблюдаются в навозе при хранении его холодным способом. Поэтому этот способ является оптимальной технологией подготовки подстилочного навоза в качестве органического удобрения.

Мне необходимо приготовить торфо-навозный компост с соотношением компонентов 2:1, Процент выхода готового компоста составляет 85%, а объем готового к применению компоста — 180 тонн. Для этого следует рассчитать, какое количество компонентов потребуется для приготовления заданного объёма компоста.

Решение:

180 т — 85% Отсюда Х=180×100/85=211,8 т Х — 100%.

211,8 т делим на 3, и получаем 70,6 т.

Т.к торфа содержится 2части, то 70,6×2=141.2.

Ответ: 141,2 т торфа и 70,6 т навоза потребуется для приготовления 180 т компоста.

Отходы деревообработки (опилки, кора древесная, гидролизный лигнин) могут быть важным дополнительным источником увеличения производства органических удобрений.

Известно, что древесная кора, опилки, лигнин, торф обладают высоким гумусообразующим потенциалом, но использование их в натуральном виде снижает плодородие почвы, так как их разложение происходит за счет питательных веществ самой почвы. Поэтому отходы переработки древесины необходимо применять как материал для приготовления компостов в сочетании с другими компонентами, богатыми основными элементами и прежде всего азотом. Норма внесения органических удобрений — 60 т/га.

Торф по содержанию азота (3,15%) превосходит другие компоненты в 1,4−7,7 раза. Навоз имеет высокую влажность. Солевая вытяжка торфа — кислая, навоза — нейтральная.

Торф улучшает воздухопроницаемость, пористость, структуру и другие физико-химические свойства почвы, также торф полезно сочетать с другими компонентами, богатыми основными питательными элементами, прежде всего азотом.

Торфо-навозный компост.

Компостировать — значит смешивать. Лучшее время для приготовления компостов — июнь—октябрь. В зависимости от смешиваемых материалов и их количества компосты бывают различными. Торфо-навозный компост получают в результате послойной укладки торфа (40 см) и навоза (10 см) в штабель, шириной не менее 2 м, который доводят до такой же высоты. Начинают и кончают укладку штабеля торфом. Каждый слой торфа и навоза полезно пересыпать известью (150—200 г на 1 кв. м), а также каинитом (калийное удобрение) и фосфоритной или доломитовой мукой (по 200—300 г на 1 кв. м). В сухую погоду штабель один раз в 10 дней промачивают водой. В течение лета его два раза перелопачивают.

Баланс гумуса в севообороте Обеспеченность почв гумусом — основной оценочный показатель состояния потенциального плодородия почв и устойчивости к антропогенному воздействию.

В данном разделе мною был проведён расчёт баланса гумуса в полевом севообороте с использованием зональной нормативной базы, приведенной в приложении 6.

Расчет проводился по схеме, представленной в таблице 4.

Таблица 2 — Расчёт баланса гумуса в полевом севообороте.

Исходные данные: чередование культур, урожай, площадь поля, содержание гумуса берутся из индивидуального задания. Содержание гумуса в т/га рассчитывается следующим образом:

Этап 1. Определяется вес слоя почвы 0−20см на 1 га по формуле:

Х т/га =Sм2×0,2 м х1,5т/м3.

• S — площадь 1 га, выраженная в квадратных метрах,
• 0,2 м — толщина пахотного горизонта,
• 1,5 — объёмная масса почвы в т/м3.

Этап 2. Зная процентное содержание гумуса (У), рассчитываем содержание гумуса в т/га (m), согласно пропорции:

Х — 100%.

m — У%.

m = Хт/га х У% /100.

Далее расчет проводят, используя приложения 5 и 6.

Минерализация гумуса — есть расходная статья баланса, а графа «всего гумуса» — приходная статья баланса.

Исходя из результатов таблицы 2, был получен отрицательный баланс гумуса (-29,51 т/га). Для того, чтобы на почвах поддержать бездефицитный баланс гумуса, необходимо внесение ещё большего количества органических удобрений. Удобрения, повышая продуктивность культур, увеличивают и количество корневых и пожнивных остатков их, а следовательно, возврат органического вещества пожнивными остатками и с органическими удобрениями. Органические удобрения, непосредственно пополняя запасы органического вещества, способны при определенных дозах на разных почвах поддерживать бездефицитный баланс гумуса. По обобщенным данным Всероссийского научно-исследовательского и проектно-технологического института органических удобрений, для создания бездефицитного баланса гумуса необходимо грамотно составлять севообороты, учитывать почвенно-климатические условия, интенсивность обработки почв, количество применяемых удобрений и мелиорантов.

Расчёт доз минеральных удобрений разными методами Во всех методах расчёта определяют хозяйственную потребность культуры в питательных элементах на создание планового урожая по затратам их на единицу основной с соответствующим количеством побочной продукции из зональных, региональных справочников и рекомендаций. В отсутствие таковых её можно определить самостоятельно. Для этого подбирают в хозяйстве поле (или участок), где уже достигнут такой уровень урожайности этого сорта, Берут с него образцы зерна, или соломы, и анализируют их.

Далее основными методами проводят следующие расчёты: элементарного баланса, на прибавку, нормативный в расчёте на плановый урожай.

С целью ознакомления с методами расчета доз минеральных удобрений на плановый урожай следует провести расчет доз удобрений на заданный урожай разными методами на примере кукурузы на силос.

Таблица 3 — Результаты расчета доз удобрений на плановую прибавку или на плановый урожай разными методами.

1-ый метод: 8 и 9 графы рассчитываются по формуле: n = X*Y/1 000 000, где n — содержание пит. веществ в слое 0−20см, в кг/га,.

X — вес слоя 0−20см, в кг/га,.

Y — содержание пит. веществ в почве в мг/кг,.

1 000 000 — переводной коэффициент мг в кг.

Х = 10 000*0,2*1500=3 000 000 кг/га,.

n фосфора = 150 кг/га,.

n калия = 200 кг/га.

В последующем будут изменяться только 10, 11и 12 графы.

Д (Р2О5) = (40 — 150*0,08)/0,15 = 186,7 кг/га д.в.,.

Д (К2О) = (40 — 200*0,12)/0,50 = 48,8 кг/га д.в.

Д (N) = (Ву — (Nп+Nт)*0,8)/Ку Ву — вынос азота планируемым урожаем в кг/га (приложение 2),.

Nп — содержание N-NO3 в почве перед посевом в слое 0−40см, кг/га, Мп — вес слоя 0−40см на 1га в кг/га.

Nт — азот текущей нитрификации за период вегетации растений (35кг),.

Ку — коэффициент использования азота из минеральных удобрений (приложение 8).

Ву = 4,7*40 = 188 кг/га,.

Nп>N-NO3 = (Мп*У)/1 000 000, Мп = 1 000 000*0,4*1500 = 6 000 000 кг/га.

Nп = (6 000 000*10)/1 000 000 = 60 кг/га,.

Nт = 35 кг, Ку = 0,50 (приложение 8).

Д (N) = 148,8 кг/га д.в.

• 2-ой метод: В — норматив выноса пит. веществ 1 тонной основной продукции с учётом побочной (приложение 2),
• ?У — планируемая прибавка урожая, выраженная в тоннах,

Ку — коэффициент использования азота из минеральных удобрений (приложение 8).

?У = 40 — 250 = -210(+210) — прибавка или 21т/га Ку (Р2О5) = 0,15.

Д (Р2О5) = (1,3*21))/0,15 = 182кг/га д.в.,.

Д (К2О) =(4,9*21)/0,50 = 205,8кг/га д.в.,.

Д (N) = (4,7*21)/0,50 =197,4кг/га д.в.

3-й метод: Уп — плановый урожай в ц/га, Н1 — норматив затрат минер. удобрений на 1ц основной продукции в кг/га д.в. (приложение 10),.

Кп — поправочный коэффициент к нормам удобрений в зависимости от уровня обеспеченности элементами питания данного поля.

Уп = 40ц/га, Н1 = 2,4 (N), Н1 = 1,4 (Р2О5), Н1 = 1,5 (К2О).

Кп: 0,7 N, 0,7 Р2О5, 0,7 К2О.

Д (Р2О5) = 40*1,4*0,7 = 39,2кг/га д.в.,.

Д (К2О) = 40*1,5*0,7 = 42кг/га д.в.,.

Д (N) = 40*2,4*0,7 = 67,2кг/га д.в.