Обґрунтування сільськогосподарських біотехнологічних систем виробництва добрив та їх агрохімічна оцінка

Размещено на http://www.allbest.ru/

НАЦІОНАЛЬНИЙ АГРАРНИЙ УНІВЕРСИТЕТ

УДК 631.87:633+8:635:631.91

ОБГРУНТУВАННЯ СІЛЬСЬКОГОСПОДАРСЬКИХ БІОТЕХНОЛОГІЧНИХ СИСТЕМ ВИРОБНИЦТВА ДОБРИВ ТА ЇХ АГРОХІМІЧНА ОЦІНКА

06.01.04-агрохімія

Автореферат

дисертації на здобуття наукового ступеня кандидата сільськогосподарських наук

Олійниченко Віктор Григорович

Київ 2000

Дисертацією є рукопис

Робота виконана на кафедрі агрохімії та якості сільськогосподарської продукції ім. О.І. Душечкіна Національного аграрного університету.

Науковий керівник:

академік УААН, доктор сільськогосподарських наук, професор Городній Микола Михайлович, завідувач кафедри агрохімії та якості сільськогосподарської продукції ім. О.І. Душечкіна.

Офіційні опоненти:

доктор сільськогосподарських наук, професор Кавецький Володимир Миколайович, завідувач лабораторії екотоксикології агроландшафтів, Інститут агроекології і біотехнології УААН;

кандидат сільськогосподарських наук, доцент Купчик Віктор Іванович, Білоцерківський державний аграрний університет, кафедра агрохімії та ґрунтознавства.

Провідна установа:

Інститут землеробства УААН, лабораторія агрохімії та фізіології рослин, с.м.т. Чабани, Київська область.

Захист відбудеться 22 вересня 2000 року о 13 годині на засіданні спеціалізованої вченої ради Д 26.004.04 в Національному аграрному університеті за адресою: 03041, м. Київ-41, вул. Героїв Оборони, 15, навчальний корпус 3, аудиторія 65

З дисертацією можна ознайомитися у бібліотеці НАУ за адресою: 03041, м. Київ-41, вул. Героїв Оборони, 11, навчальний корпус 10.

Автореферат розіслано 18 серпня 2000 року.

Вчений секретар спеціалізованої Вченої ради, кандидат сільськогосподарських наук, доцент Балабайко В.Ф.

добриво біотехнологічний агрохімічний

ЗАГАЛЬНА ХАРАКТЕРИСТИКА РОБОТИ

Актуальність теми. В умовах тривалої економічної кризи виробництво та раціональне використання добрив є надзвичайно актуальним для агропромислового комплексу, а для аграрної науки - поштовхом для пошуку енерго- і природозберігаючих технологій виробництва і використання добрив. Реально зменшити напругу в забезпеченні рослинництва мінеральними добривами можна за рахунок переробки та використання відходів сільськогосподарського виробництва. Саме тому, для підвищення енергетичної ефективності виробництва продукції сільського господарства потрібна розробка енергозберігаючих і екологобезпечних технологій з максимальним використанням вторинних і відновлюваних джерел енергії (біогаз), які можна отримати з відходів тваринництва, птахівництва, рослинництва та переробної промисловості. Тільки у сільському господарстві країни за рік накопичується понад 60 млн. т сухої речовини відходів, з яких можна отримати 12 млрд. м³ біогазу, що еквівалентно 10 млн. т у.п., та 10 млн. т органічних добрив, або переробити їх на 45 млн. т сухої речовини нових видів добрив типу купограну, біогумусу, вермикомпосту, біокомпостів та рідких добрив (“Ріверм”).

При цьому удосконалення блоку хімізації сучасного землеробства в ринкових умовах є першоосновою для оптимізації мінерального живлення рослин і гармонійного функціонування агроландшафтів. Особливо важливим є розв'язання таких питань для дерново-підзолистих супіщаних грунтів Полісся, які активно реагують на застосування добрив, а навколишнє середовище цієї зони чутливе до хімічного і біологічного забруднення. Теоретичне обгрунтування цих проблем висвітлено багатьма вченими (П.А. Власюк, І.Л. Колоша, О.В. Петербургзький, П.М. Смирнов, О.М. Вишинський, П.О. Дмитренко, Г.М. Мазур, М.М. Городній, Е.Г. Дегодюк, О.О. Бацула, К.А. Блек, Дж. Кук, В.Г. Мінеєв, Л.М. Томсон та ін.).

Тому поставлені в роботі питання та їх вивчення є подальшим розвитком ідей живлення рослин та пошуком нових рішень у виробництві екологічно безпечних добрив, їх агрохімічній оцінці та охорони навколишнього середовища від забруднення.

Зв'язок роботи з науковими програмами, планами, темами. Матеріали дисертаційної роботи входять до тематичного плану досліджень кафедри агрохімії та якості сільськогосподарської продукції ім. О.І. Душечкіна Національного аграрного університету на 1996-1998 роки по проекту ДНТП “Охорона і відтворення родючості грунту” (номер державної реєстрації UA 01002368) та до програми ДНТП “Продовольство-95”, підпрограми “Родючість грунтів” та теми “Агроекологічне обгрунтування комплексної переробки органічних відходів та отримання біологічно цінної рослинницької продукції (номер державної реєстрації 0194U015821).

Результати досліджень є окремим розділом програми наукових досліджень, яка затверджувалась на засіданні кафедри та Вченій раді факультету агрохімії та грунтознавства Національного аграрного університету.

Мета і завдання досліджень. Метою наших досліджень було обґрунтування сільськогосподарських біотехнологічних систем виробництва добрив та їх агрохімічна оцінка. Для її виконання та вивчення були поставлені такі завдання:

розробити загальні методологічні принципи оцінки енергозберігаючих і екологобезпечних технологій переробки органічних відходів на прикладі пташиного посліду та рідкого гною;

одержати агрохімічну оцінку продуктів переробки органічних відходів при вирощуванні основних сільськогосподарських культур у Лівобережному Поліссі України;

провести обґрунтування енерго- і ресурсозберігаючої технології вирощування картоплі з використанням нових видів добрив;

розробити шляхи управління якістю рослинницької продукції;

визначити економічну і біоенергетичну ефективність використання добрив.

Наукова новизна і теоретичне значення роботи. Вперше в умовах Полісся України за результатами багаторічних досліджень (1986-1999 рр.) встановлено закономірності впливу нових органічних добрив на ефективну родючість грунту та проведено агроекологічну оцінку продуктів переробки органічних відходів.

Сформульовано загальні методологічні принципи оцінки сільськогосподарської еколого-біотехнологічної системи (СЕБС) на базі комплексного системного підходу з врахуванням процесів взаємодії біологічних та технологічних факторів. Отримано нові добрива та проведено вперше їх агрохімічну оцінку з врахуванням грунтово-кліматичних умов та біологічних особливостей сільськогосподарських культур (картопля, кукурудза на силос та озима пшениця).

Теоретичне значення роботи полягає в розробці та обгрунтуванні шляхів переробки органічних відходів та відтворення родючості грунту з максимальним використанням місцевих ресурсів, що забезпечують екологічно збалансоване функціонування агроландшафтів.

Предмет і об'єкт дослідження. Базою наукових досліджень є господарство ім. Т.Г. Шевченка, де було збудовано в 1989 р. гноєсховище нового типу на 40 тис.т з утилізаторами гною типу УТН-10, за що автор, працюючи агрономом, отримав 2 свідоцтва на рацпропозиції, ВАТ “Березнянське” та ДКЦ “Інтерагросистема” Менського району Чернігівської області.

Практичне значення одержаних експериментальних результатів. Розроблено та обгрунтовано параметри і режими роботи окремих елементів технологічних процесів і СЕБС в цілому.

На підставі проведених досліджень розроблено енергозберігаючу та екологобезпечну технологію переробки пташиного посліду та рідкого гною, яка передбачає отримання біогазу, як енергоджерела для нових видів біодобрив та проведено їх агрохімічну оцінку при вирощуванні картоплі, кукурудзи на силос та озимої пшениці.

Визначено нормативну базу для блоків хімізації в інтенсивному і альтернативному землеробстві з врахуванням агрономічного, економічного та екологічного факторів.

Результати досліджень використано у трьох рекомендаціях, які затверджені Чернігівським обласним та Менським районним агропромисловим управлінням. Впровадження рекомендацій забезпечило підвищення врожаю на 15-32% та покращення його якості і сприяло зменшенню забруднення довкілля.

Дисертант є співавтором наукової розробки комплексної переробки органічних відходів, відзначену в 1996 р. Державною премією України в галузі науки і техніки і яка передана Міністерству аграрної політики, де отримала позитивну оцінку і рекомендована для практичного використання при проектуванні і експлуатації птахофабрик та тваринницьких комплексів, а також для створення біодинамічних господарств в Україні. Окремі результати роботи впроваджені на ВАТ “Березнянське” Менського району Чернігівської області та в ДКЦ “Інтерагросистема”, що підтверджується актами впровадження.

Особистий внесок здобувача. Частка участі дисертанта в одержанні експериментальних даних в 1986-1999 рр. складає 82% і виражається в постановці завдань, розробці методів їх вирішення та безпосередній участі у їх виконанні та узагальненні результатів і літературних джерел.

Основні наукові положення і висновки, які наведені у дисертаційній роботі, зроблені автором особисто.

Положення, що виносяться до захисту:

концепція і загальні методологічні принципи комплексної оцінки еколого-біотехнічної системи переробки відходів сільськогосподарського виробництва;

комплексна енергозберігаюча та екологобезпечна технологія обробки і утилізації відходів пташиного посліду та рідкого гною для отримання нових добрив;

агрохімічна оцінка та агроекологічне обгрунтування використання нових біодобрив при вирощуванні картоплі, кукурудзи на силос та озимої пшениці в Лівобережному Поліссі України;

ступінь впливу факторів інтенсифікації на економічну ефективність виробництва нових органічних добрив та картоплі в Лівобережному Поліссі України.

Апробація результатів дисертації. Матеріали досліджень, які включені до дисертації, апробовані в ДКЦ “Інтерагросистема” при вирощуванні картоплі, у ВАТ “Березнянське” Менського району Чернігівської області при обгрунтуванні сільськогосподарських біотехнологічних систем виробництва добрив та їх агрохімічній оцінці.

Основні положення дисертаційної роботи у вигляді звітів розглядались на Вченій раді Національного аграрного університету при підтримці дисертанта на здобуття Державної премії в галузі науки і техніки за 1996 р., а також на Вченій раді факультету агрохімії та грунтознавства НАУ (м. Київ, 1995-1999 рр.); на кафедрі агрохімії та якості сільськогосподарської продукції ім. О.І. Душечкіна (НАУ, м. Київ 1995-1999 рр.); на Міжнародному конгресі “Біоконверсія органічних відходів народного господарства і охорона навколишнього середовища” (м. Київ, 1992 р.); Республіканський конференції “Екологія Полісся: проблеми, сучасність, майбутнє” (м. Луцьк, 1993 р.); на науково-технічних конференціях професорсько-викладацького складу факультету агрохімії та грунтознавства (м. Київ, 2000 р.), а також на обласних та районних нарадах керівників і спеціалістів Менського району та Чернігівської області. Дисертант є лауреатом Державної премії в галузі науки і техніки за 1996 р. за роботу “Наукове обгрунтування української комплексної системи переробки органічних відходів “Біоекотех”.

Публікації. Основні положення дисертаційної роботи опубліковано в 1 монографії, 6 наукових роботах, 2-х рацпропозиціях та трьох рекомендаціях виробництву, з них 5 робіт надруковано у виданнях, що затверджені ВАК, як фахові.

Об'єм і структура роботи. Дисертаційна робота складається з вступу, 7 розділів, висновків, рекомендацій виробництву, списку використаних джерел літератури, що включає 221 назву (з них 17 латиницею). Робота викладена на 244 сторінках комп'ютерного набору, включає 55 таблиць, 21 малюнок та 9 додатків.

До дисертації додано акт про впровадження результатів досліджень у виробництво та інші документи, які підтверджують наукову та практичну значимість дисертаційної роботи.

Автор висловлює глибоку подяку науковому керівникові Городньому М.М., співробітникам кафедри агрохімії та якості с.-г. продукції ім. О.І. Душечкіна, керівництву ДКЦ “Інтерагросистема” та ВАТ “Березнянське” Менського району Чернігівської області у сприянні для проведення науково-дослідних робіт.



ОСНОВНИЙ ЗМІСТ РОБОТИ

У вступі мотивована необхідність виконання дисертаційної роботи, її актуальність, наукову новизну, теоретичне та практичне значення досліджень, зв'язок роботи з науковими програмами, планами, темами, мету та завдання досліджень, а також декларацію особистого внеску, структуру та обсяг дисертації.

РОЗДІЛ 1. ШЛЯХИ ПІДВИЩЕННЯ РОДЮЧОСТІ ГРУНТІВ У СУЧАСНИХ УМОВАХ СІЛЬСЬКОГОСПОДАРСЬКОГО ВИРОБНИЦТВА

В огляді літератури висвітлено вплив різних видів добрив та систем удобрення в екстенсивному і інтенсивному землеробстві та деяких факторів його “біологізації”, збереження і підвищення родючості грунтів та підвищення продуктивності сільськогосподарських культур в ринкових умовах.

Показано вплив науково-технічного прогресу на створення альтернативних технологій переробки органічних відходів та отримання нових видів органічних, органо-мінеральних добрив та їх вплив на родючість грунту і продуктивність с.-г. культур.

РОЗДІЛ 2. ОБ'ЄКТИ, УМОВИ І МЕТОДИКА ПРОВЕДЕННЯ ДОСЛІДЖЕНЬ

Експериментально-дослідницька робота по вивченню сільськогосподарських біотехнологічних систем виробництва добрив та їх агрохімічна оцінка проводилась польовими, лабораторними та модельними методами досліджень на протязі 1986-1999 рр. Об'єктами дослідження були органічні відходи, солома, пташиний послід, рідкий гній та продукти їх переробки, отримані у господарстві ім. Шевченка, ВАТ “Березнянське” Менського району Чернігівської області.

Агрохімічні дослідження проводились на найбільш поширених в Поліссі дерново-середньопідзолистих супіщаних грунтах в ДКЦ “Інтерагросистема” при вирощуванні картоплі, у ВАТ “Березнянське” Менського району Чернігівської області при вирощуванні озимої пшениці та кукурудзи на силос на лучно-чорноземних легкосуглинкових грунтах. Посівна площа ділянок 150, облікова - 100 м². Повторність чотирьохкратна.

Грунти характеризувались низьким вмістом гумусу, легкогідролізованого азоту, рухомого фосфору та середнім вмістом обмінного калію, мали кислу реакцію (табл.1). Посів проводили насінням районованих сортів та гібридів.

Попередниками для кукурудзи на силос були картопля, для озимої пшениці - горох, а картоплі - озима пшениця.

Таблиця 1 Агрохімічна характеристика дослідних ділянок

Назва грунту	РН водне чи KCl	Вміст
		гумусу, %	легкогідролізованого азоту, мг/кг	рухомого фосфору, мг/кг	обмінного калію, мг/кг
Лучно-чорноземний легкосуглинковий	5,8	3,27	72	26	114
Дерново середньо-підзолистий супіщаний	5,4	1,6	34	107	98

Агротехніка вирощування культур загальноприйнята для зони Полісся. Урожай враховували методом суцільного збирання та зважування з кожної ділянки.

В досліді вивчали ефективність доз, які розраховували за вмістом сухої речовини в гної та пташиному посліді. Еквівалентну кількість NPK мінеральних добрив на господарському фоні встановили, виходячи із результатів аналізу біогумусу та купограну.

Для проведення аналізів використовувалась аналітична база лабораторії “Хімізації та агроекології” кафедри агрохімії та якості с.-г. продукції НАУ (сертифікаційний номер UA 6.001.Н.297) та Чернігівської проектно-пошукової станції хімізації.

РОЗДІЛ 3. КОМПЛЕКСНА БІОТЕХНОЛОГІЧНА СИСТЕМА ПЕРЕРОБКИ ПТАШИНОГО ПОСЛІДУ ТА РІДКОГО ГНОЮ ДЛЯ ОТРИМАННЯ ОРГАНІЧНИХ ДОБРИВ

Першим і основним принципом біодинамічного землеробства слід вважати свідому спрямованість дій землеробів на найкраще використання і відтворення сил природи. Другим - визнання того, що біодинамічне господарство може успішно функціонувати тільки при здоровому зовнішньому середовищі. Третім принципом є те, що біодинамічне господарство повинне поєднувати рослинництво і тваринництво як дві складові одного природного цілого. Необхідною умовою є максимальне використання сонячної, атмосферної і космічної енергії, перш за все, у вигляді фотосинтезу. При правильному веденні біодинамічного господарства використання енергії на виробництво продукції зменшується на 55-60%.

Перехід на ефективну внутрішньогосподарську утилізацію відходів сільськогосподарського виробництва та переробної промисловості є практичною реалізацією принципів безвідходної та маловідходної високоефективної енергозберігаючої технології у сільськогосподарському виробництві (рис. 1). Технологія базується на принципово нових підходах і методах утилізації відходів при повному врахуванні специфіки сільськогосподарського виробництва і комплексному підході до господарського використання побічної продукції, на передбаченні і врахуванні тенденції розвитку техніки, технології та організації виробництва при суворому дотриманні принципів охорони навколишнього середовища.

Показано, що утилізація відходів повинна проводитись у місцях їх виробництва за допомогою технологій та технологічних засобів, які мають велику потужність і забезпечують низькі працезатрати. Органічне походження цих відходів робить доцільним їх утилізацію у сільськогосподарському виробництві, а саме - в рослинництві переробляти на нові натуральні добрива пролонгованої дії (“біогумус”, вермикомпост, купогран і на його основі різні композиції з урахуванням особливостей грунту та біологічних і сорто-генетичних відмінностей культур) для відтворення родючості грунту, підвищення врожайності та поліпшення якості сільськогосподарських культур; у тваринництві - для годівлі тварин і птиці та часткової заміни концентратів за рахунок додатків, які одержані внаслідок переробки відходів.

Технологічна лінія отримання купограну Комплексне використання відходів відповідає вимогам ефективного використання природних ресурсів і енергії, задоволення потреб людини та захисту навколишнього середовища, сприяє створенню і впровадженню регіональної та внутрішньогосподарської системи їх раціональної утилізації.

Розроблена технологія передбачає транспортування гною і посліду до місця переробки, розташованого поблизу тваринницького комплексу, та їх переробку з метою одержання високонцентрованих добрив без забруднення навколишнього середовища. При цьому передбачається вирішити питання захисту навколишнього середовища; забезпечити економію енергозатрат на утилізацію гною (посліду) за рахунок одержання біогазу; одержати гранульовані органо-мінеральні добрива, зі збалансованим складом поживних речовин, які можна використовувати відразу після їх одержання.

Нова технологія забезпечує:

повне зберігання поживних речовин у процесі сушіння;

запобігання контакту необробленого гною (посліду) з оточуючим середовищем і людьми;

повне знезараження посліду від яєць і личинок гельмінтів, патогенної мікрофлори і насіння бур'янів;

можливість одержання теплової енергії для сушіння за рахунок біогазу;

відсутність шкідливих викидів в атмосферу - димових і паливних газів, що виділяються при сушінні;

значне зменшення витрат на внесення посліду в грунт за рахунок високої насипної щільності гранул;

економію палива на перевезення, затрат на вантажно-розвантажувальні роботи, на нову техніку і обслуговуючий персонал;

можливість одержання гранул заданих розмірів і складу за поживними елементами;

рівномірне і дозоване внутрішньогрунтове внесення добрив, що одержуються, завдяки високій сипучості та однорідності їх гранулометричного складу;

можливість автоматизації;

мінімальну кількість обслуговуючого персоналу;

високу інтенсивність сушки;

стабільну кінцеву вологість готового продукту;

високу надійність роботи установки.

Гранульованим, екологічно безпечним добривам притаманні переваги як мінеральних, так і органічних добрив. Технологія дозволяє легко перебудувати процес одержання добрив за заданим агрономом необхідним співвідношенням і складом поживних речовин. Ці добрива містять: азоту загального - 10-12%; фосфору, в перерахунку на Р₂О₅, - 8-19%; калію, в перерахунку на К₂О, - 6-8%; кальцію - 2,5-3,5% і можуть бути отримані за технологією (рис. 1) із посліду трьох видів (сирий, рідкий та підстилковий), що завантажується в приймальну ємкість 1, де перемішується пристроями 2 до однорідної суміші. Дозуючим насосом 3 ця суміш подається в послідовно змонтовані млини грубого помолу та диспергатор 5. У метатенках 6 складні органічні речовини біомаси розкладаються до простих, які легко засвоюються рослинами, та утворюється біогаз - нетрадиційне джерело енергії, що використовується для сушки продукту. Біогаз разом з природним газом подається в топку 7 для одержання гарячих димових газів для підігрівання повітря, яке надходить до повітропідігрівача 8. За рахунок використання біогазу на 40-60% зменшується потреба в природному газі. Після метатенка маса розподіляється на центрифузі 9. Рідка фракція повертається на початок процесу в приймальне відділення, а згущена - змішується (10) з мінеральними речовинами у заданому співвідношенні. Мінеральні компоненти подаються зі складу і накопичуються в спеціальних бункерах-дозаторах 11.

Склад мінеральних компонентів підібраний таким чином, що вони зв'язують аміачний азот у посліді після метанізації та балансують склад поживних речовин в одержаній продукції. Це підвищує якість добрив і запобігає викиду в атмосферу шкідливих речовин.

Одержана суміш дозуючими насосами 12 подається в гранулятор 13, куди вентилятором 14 подається гаряче повітря з повітропідігрівача. Добрива, що утворилися, постійно сепаруються. У ваговому дозаторі 15 здійснюється розфасовка добрив у мішки з наступним зашиванням на машині 16.

Повітря, необхідне для роботи гранулятора, сепаратора, вагового дозатора та пневмотранспорту, подається через компресор 17.

Гази, що виходять після грануляції, піддаються очищенню в циклонах 18. Застосовується також термічний спосіб очищення газів - допалювання завдяки його високій ефективності (99%). Із повітропідігрівача димові гази подаються до економайзера 19, охолоджуються і разом з вологою виводяться в атмосферу.

Нагріта в економайзері вода використовується для підігрівання метатенка, опалення цеху у зимовий період, роботи душових, а її надлишки направляються на птахофабрику для обігрівання пташників та теплиць для вирощування овочів.

Для впровадження розроблена проектно-технологічна документація на будівництво “Біоінженерного комплексу” на Березнянській птахофабриці Менського району Чернігівської області. В результаті радгосп “Березнянський” перейде на повний замкнутий цикл - від інкубаторського яйця до отримання пташиного м'яса, його переробки та реалізації і утилізації відходів за новими енергозберігаючими технологіями.

Утилізація всіх видів пташиного посліду супроводжується у відповідності до техніко-економічного проекту отриманням біогазу (60% СН₄, або 22,3 МДж/м³). Із 1 т сухої органічної маси пташиного посліду можна отримати до 600 м³ або 428 кг умовного палива. Біогаз використовується як паливо для сушки і грануляції пташиного посліду, що на 60-70% заміняє у технології переробки природний газ метан. Зброджений таким чином послід і перероблений на добриво має високу ефективність. При внесенні його під кормові культури їх врожайність підвищується на 25-30%. Друга частина використовується для одержання нового натурального гранульованого добрива пролонгованої дії з синхронним ефектом, де основу на 60-70% складає пташиний послід, а решта - мінеральні добавки відповідно до грунтово-кліматичних умов, біологічних та сорто-генетичних особливостей культур (рекомендовано до внесення 15 різних видів та форм).

Запропоновано тепло викидних газів після виробництва гранульованих добрив утилізувати з одержанням гарячої води, яка надходить для обігріву теплиць нового типу з використанням високоефективних енергозберігаючих технологій.

В цих теплицях максимально використовується світлова енергія, що активізує фотосинтез. Вони розраховані на економію тепла, на вирощування ранніх урожаїв овочів. Затрати тепла в них у 3-5 разів менші, на 15-20 днів раніше починається плодоношення, урожайність у 2-3 рази вища - 40-45 кг томатів та огірків з 1 м².

Завдяки тому, що затрати на обігрів сонячного вегетарію на 30-50% зменшені, гарячою водою, отриманою при утилізації викидного тепла при виробництві добрив, можна обігріти близько 1 га закритого грунту.

Для виготовлення субстрату для теплиці впроваджена промислова технологія виробництва вермикомпосту. Мова йде, власне, про розробку і впровадження нового напряму агробіологічної науки - біотехнології.

Переробка органічних відходів відбувається за участю мікроорганізмів, ферментів та червоного каліфорнійського черв'яка, який споживає їжу у кількості, що дорівнює вазі його тіла (майже 1 г). Біогумус містить всі необхідні для рослин поживні речовини, має високу вологоємкість (до 70%) і є завдяки цьому цінним добривом натурального походження пролонгованої дії.

Біологічний гумус в 15-20 разів ефективніший за будь-яке органічне добриво, а біомаса тіла черв'яків містить цілий комплекс речовин, які при згодовуванні значно підвищують продуктивність тварин.

Практичні підрахунки показують, що коли на фермі утримується 500 корів, то одержані від них органічні добрива можна внести на площу 200 га. Коли ж цю органіку використати для виробництва біогумусу, то ним можна із значно більшою ефективністю удобрити не менше 1000 гектарів.

Особливого значення біогумус і черв'яки набувають у процесах реанімації грунтів. Тому спеціалісти ряду країн рекомендують проводити омолодження (або відновлення) родючості грунту за допомогою біогумусу раз в 4 роки, вносячи його з розрахунку 3-5 тонн на 1 га. Завдяки великій кількості біологічно активних речовин (1 м³ біогумусу прирівнюється до 70 тис. м² площі грунту) біогумус виконує роль універсального регенератора грунтів.

Специфічна мікрофлора та ферменти здатні відновити “мертвий грунт”, тобто забезпечити усі його функції і надати йому властивостей високої родючості.

Свої властивості біогумус зберігає досить довго - роками. Ефективність його надзвичайно висока. Застосовуючи біогумус, досягають значного підвищення кількості та якості врожаю. Наприклад, озима пшениця дає прибавку врожаю до 20%, кукурудза - 20-30%, цукровий буряк - до 20%, картопля - 20-30%. При цьому отримуємо біологічно повноцінну продукцію всіх сільськогосподарських культур, які до того ж мають підвищену резистенцію проти хвороб.

Технологія переробки органічної речовини може бути впроваджена у господарствах України та за її межами. За цією технологією органічні речовини, які до цього були основними забруднювачами навколишнього середовища перетворюються в повноцінний білок тваринного походження, придатний для годівлі свиней, курей, риби та в натуральне біодобриво для полів.

РОЗДІЛ 4. АГРОХІМІЧНА ОЦІНКА ПРОДУКТІВ ПЕРЕРОБКИ ОРГАНІЧНИХ ВІДХОДІВ ПРИ ВИРОЩУВАННІ ОСНОВНИХ СІЛЬСЬКОГОСПОДАРСЬКИХ КУЛЬТУР В ЗОНІ ЛІВОБЕРЕЖНОГО ПОЛІССЯ УКРАЇНИ

Урожайність є найбільш повноцінним показником комплексної оцінки родючості грунту, яка дозволяє найбільш достовірно проаналізувати ефективність нових видів добрив. Дія добрив залежить від біологічних особливостей культур. Найвища ефективність їх проявляється на просапних культурах, наприклад, картоплі, а також кукурудзі на силос та озимій пшениці (табл. 2, 3, 4).

Таблиця 2 Вплив органічних добрив на урожай та якість картоплі на дерново-середньопідзолистому ґрунті

Варіант досліду	Середня за 1991-1995 р.	Вміст
	Урожай, ц/га	Приріст, ц/га	крохмалю, %	вітаміну С, мг/%	нітратів, мг/кг
Фон + N30P45K60	189	0	15,4	20	74
Фон + N30P30K30 у лунки	200	+11	16,0	20	68
Фон + N30P30K30 у лунки + 4 т/га біогумусу під культивацію	254	+65	18,2	24	50
Фон + N30P30K30 у лунки + 2 т/га біогумусу під культивацію	230	+41	17,6	25	<50
Sx = 2.84-2.99% НІР0,95 = 21,4-22,9

Найбільш ефективна доза біогумусу під картоплю 4 т/га, яка забезпечила отримання 35 ц приросту врожаю.

Внесення нітроамофоски N₁₃₅P₁₃₅K₁₃₅ з біогумусом та 7,5 т/га біогумусу сприяють отриманню до 170 ц/га кукурудзи на силос з високими біологічними показниками якості (табл. 3).

Таблиця 3 Вплив органічних видів добрив на урожай і якість кукурудзи на силос на лучно-чорноземних легкосуглинкових ґрунтах

Варіант досліду	Урожайність, ц/га (середня за 1991-1995 рр.)	Вміст
	урожай	приріст	протеїну, %	каротину, мг/кг	нітратів, мг/кг
1 Контроль (без добрив)	390	0	10,7	20,2	270
2 Гній (30 т/га)	509	119	112,1	25,9	212
3 Біогумус (5 т/га)	533	143	12,7	31,2	172
4 Екв. суміш до 5 т/га біогумусу	496	106	12,1	25,1	190
5 Біогумус (2,5 т/га)	516	126	12,6	31,4	184
6 Нітроамофоска N90P90K90	507	117	12,5	21,4	192
7 НАФК з біогумусом N90P90K90	534	144	11,8	25,4	184
8 Гній (45 т/га)	541	151	12,5	30,4	224
9 Біогумус (7,5 т/га)	557	167	13,6	38,9	165
10 Екв. суміш до 7,5 т/га біогумусу	538	148	12,6	29,4	248
11 Біогумус (3,75 т/га)	530	140	12,9	37,8	172
12 Нітроамофоска N135P135K135	540	150	11,9	27,8	245
13 Нітроамофоска з біогумусом N135P135K135	560	170	12,8	34,8	205
НСР0,95 = 35,8-54,3 ц/га; Sх = 3,01-4,01

Використання органічних видів добрив від 1,5 до 6 т/га біогумусу та нітроамофоски N₆₀P₆₀K₆₀ з біогумусом та її подвійної дози сприяли отриманню до 51,9 ц/га зерна озимої пшениці, яка за якістю відноситься до третього класу (табл. 4). Оптимальна доза біогумусу 1,5 т/га та нітроамофоска N₆₀P₆₀K₆₀ з біогумусом (табл. 4).

РОЗДІЛ 5. УДОСКОНАЛЕНА РЕСУРСОЗБЕРІГАЮЧА ТЕХНОЛОГІЯ ВИРОБНИЦТВА КАРТОПЛІ З ВИКОРИСТАННЯМ БІООРГАНІЧНИХ ДОБРИВ

Підвищення ефективності виробництва картоплі обумовлюється об'єктивними потребами людей у харчуванні; відносною купівельною доступністю картоплі, забезпеченням промислового виробництва сировиною; важливістю стабільного надходження коштів за реалізовану продукцію; забезпеченням галузі насінням, а тваринництва кормами.

В умовах розвитку ринкових відносин і наявності різних форм власності та організації виробництва виникає необхідність отримання максимального врожаю при мінімальних затратах праці та ресурсів.

Вирощування картоплі як просапної культури, без систематичного внесення підвищених доз органічних добрив - 45-60 т/га знижує родючість грунту і обумовлює значні ресурсовитрати. В зв'язку з цим енерго-ресурсозберігаюча технологія передбачає мінімалізований обробіток грунту (фрезерна культивація). Це покращує фізичні та водні властивості грунту за рахунок зменшення проходів.

Внесення нових органо-мінеральних добрив дає можливість якісно заробити їх фрезою і з меншими нормами використання отримувати більші врожаї, порівнюючи з гноєм і компостами.

Удосконалена технологія вирощування картоплі має мету забезпечення максимального врожаю високої якості з урахуванням наявних факторів середовища. Це може бути досягнуто лише в тому випадку, якщо за посівами картоплі від обробітку грунту і до збирання здійснюється оптимальний догляд (табл. 5).

РОЗДІЛ 6. УПРАВЛІННЯ ЯКІСТЮ РОСЛИННИЦЬКОЇ ПРОДУКЦІЇ ПІД ВПЛИВОМ ВИКОРИСТАННЯ БІООРГАНІЧНИХ ДОБРИВ

Біохімічний склад товарної продукції є одним із найважливіших показників харчової цінності продукції, особливо картоплі та озимої пшениці. Внесення біоорганічних добрив позитивно вплинуло на харчові та кулінарні властивості. Найкраща доза внесення біогумусу була 4 т/га, яка сприяла підвищенню сухої речовини в бульбах картоплі на 24,3%.

Підживлення рослин картоплі 0,01% розчином “Ріверму” підвищувало до 1% вміст сухої речовини в бульбах. Спостерігалась певна кореляційна залежність між вмістом сухої речовини та крохмалем. З підвищенням сухої речовини зростає вміст крохмалю. Встановлено, що в роки з недостатньою кількістю опадів в період інтенсивного росту бульб збільшується вміст в них крохмалю, а висока вологість грунту в цей період сприяє його зменшенню. Внесення біоорганічних добрив нівелює ці показники. Максимальний вміст “сирого” протеїну спостерігався у варіантах з внесенням 5-7 т/га вермикомпосту та 2-4 т/га купограну і складав 9,8-10,2%. Вміст нітратів не перевищував максимально допустимого рівня (МДР). Внесення біоорганічних добрив сприяло їх зменшенню (табл.2).

Встановлено, що у варіантах, де бульби картоплі містили більше аскорбінової кислоти, спостерігалась тенденція до зменшення нітратів та зниження їх негативної дії, що пов'язано з окисно-відновними процесами у рослині. Найбільший вміст незамінних амінокислот (2,05% на суху масову частку білку) спостерігався у варіанті з 7 т/га біогумусу та 2 т/га купограну. Бульби сорту Луговська, які містили більше 0,5% моносахаридів вважаються малопридатними для виготовлення харчових напівфабрикатів.

Внесення біогумусу в нормі 1,5-3 т/га та нітроамофоски з біогумусом N₆₀P₆₀K₆₀ під озиму пшеницю сорту Миронівська-61 сприяє отриманню зерна другого та третього класу з добрими хлібопекарськими якостями борошна.

Внесення нових видів добрив під кукурудзу на силос у фазу до 6-8 листочків підвищувало вміст нітратів, в подальшому встановлено їх ростове розбавлення і кількість не перевищувала максимально допустимого рівня. Вміст “сирого” протеїну у вегетативних органах кукурудзи змінюється під впливом добрив і у фазу молочно-воскової стиглості становив в листках на контролі 10,7% у варіантах з нітрофоскою та біогумусом N1₃₅P₁₃₅K₁₃₅ - 12%, у варіантах із біогумусуом 7,5 т/га - 13,6%. У цих варіантах спостерігався і найбільший вміст каротину. Максимальний його вміст (38,9 мг/кг) становив при внесенні 7,5 т/га біогумусу при контролі 20,2 і при внесенні 45 т/га гною - 30,4 мг/кг.

РОЗДІЛ 7. ЕКОНОМІЧНА І БІОЕНЕРГЕТИЧНА ЕФЕКТИФНІСТЬ ВИКОРИСТАННЯ ДОБРИВ

Встановлено, що найбільш ефективно, з точки зору урожайності і якості картоплі, є біологізована технологія, яка передбачає застосування біоорганічних добрив в нормі 4_7 т/га та 2-4 т/га купограну. Приріст урожаю 65-81 ц/га і зменшення, порівняно з інтенсивною технологією, матеріально-грошових витрат у 1,5-2 рази забезпечили прибуток господарству і підвищений рівень рентабельності. Найвищий рівень рентабельності затрат на використання добрив отримано при вирощуванні картоплі у варіантах з 4 т/га біогумусу та 2 т/га купограну, на кукурудзі на силос у варіанті з біогумусом 5 т/га та нітроамофоскою з біогумусом N₉₀P₉₀K₉₀.

Удосконалена технологія дозволяє вирощувати картоплю з витратами енергії 742 тис. МДж. Найвищі енерговитрати припадають на добрива (28-35%).



ВИСНОВКИ

1. Обгрунтовано комплексну біотехнологічну систему виробництва та використання добрив на основі переробки відходів сільського господарства.

2. встановлено, що підвищенню ефективності процесу переробки відходів сприяє двостадійність їх ферментації, попередній нагрів за рахунок тепла процесу зброжування. Енергетично оптимальні параметри процесу: температура субстрату - 50-52^оС (на першій стадії), добове завантаження 10-12% при вологості субстрату 90-92%.

3. Вдосконалено процес вермикомпостування відходів. Для забезпечення безперервності вермикультивування запропоновано плівкові споруди з комбінованим субстратно-повітряним електрообігрівом субстрату. Коефіцієнт енергетичної ефективності вермикультивування в плівкових спорудах з електрообігрівом на 10-12% вищий сезонного виробництва біогумусу у відкритих спорудах.

4.На виробничій базі ВАТ “Березнянське” розроблена і відпрацьована енергозберігаюча і природоохоронна технологія обробки і утилізації пташиного посліду, рідкого гною на нові органічні, органо-мінеральні добрива, білкові добавки до корму та біогаз. Всьановлено, що 1 т сухої речовини відходів дає змогу отримати 350-450 кг біогумусу, 90-110 кг білкових добавок та до 500 м³ біогазу.

5. Для отримання купограну доцільно проведення ферментації свіжого посліду до 24 годин при температурі +25-35^оС та введення добавок у вигляді гіпсу, глауконіту, вермикуліту для зв'язування аміаку (10% від загальної маси).

6. Використання біогумусу в дозі 2-4 т/га під картоплю на дерново-підзолистих супіщаних грунтах під культивацію підвищує врожай картоплі сорту Луговська на 41-65 ц з гектару; кукурудзи на силос сорту Одеська-80 на лугово-черноземних легкосуглинкових грунтах при внесенні біогумусу 7,5т/га сприяє підвищенню врожаю зеленої маси на 74 ц з гектару та озимої пшениці Миронівська-61.

7. Використання нетрадиційних видів добрив біогумус, купогран, безхлорна нітроамофоска з біогумусом покращує біохімічні показники якості: так, в кукурудзі на силос збільшується вміст каротину, сирого протеїну; в картоплі підвищується вміст вітаміну С, крохмалю; в пшениці підвищується вміст клейковини та покращується її якість.

Використання біогумусу, купограну, безхлорної нітроамофоски з біогумусом зменшує на 20-30% вміст нітратів в кукурудзі на силос та картоплі.

8. Використання біогумусу, купограну, нітроамофоски з біогумусом сприяє підвищенню і більш раціональному використанню елементів живлення в грунті та знижує рухомість свинцю, кадмію та радіонуклідів в грунті.

9. Економічна ефективність використання біогумусу, купограну та нітроамофоски з біогумусом, не дивлячись на порушення паритету цін на засоби хімізації і сільськогосподарську продукцію в сучасних умовах, залишається високою.

Умовно чистий прибуток при вирощуванні картоплі, кукурудзи на силос та озимої пшениці коливається в залежності від видів добрив від 800 до 3000 грн/га. Найбільш високий рівень рентабельності добрив (120-240%) одержано від біогумусу>купограну>нітроамофоски з біогумусом, на високих дозах підпадав до 100%. Окупність однієї гривні вкладеної у вартість добрив при рекомендованих дозах використання біогумусу 2-5 т/га, купограну 2-4 т/га та нітроамофоски з біогумусом N90P90K90, коливалась в межах 2,4-4,1 грн., а підвищених 1,8-2,6 грн.

Коефіцієнт енергетичної ефективності добрив складав від 1,2-4,1. Найбільша величина якого була у варіантах з 2 т/га купограну. Ефективність нітроамофоски з біогумусом була нижча за біоорганічні добрива. Підвищення норми добрив знижували коефіцієнт енергетичної ефективності.

РЕКОМЕНДАЦІЇ ВИРОБНИЦТВУ

1. В умовах Лівобережного Полісся України на дерново-підзолистих супіщаних грунтах при вирощуванні картоплі сорту Луговська доцільно використовувати 2-4 т/га біогумусу під культивацію; під кукурудзу на силос сорту Одеська-80 під культивацію - 5 т/га біогумусу, або нітроамофоску з біогумусом N₉₀P₉₀K₉₀ під зяблеву оранку; під озиму пшеницю сорту Миронівська-61 - 1,5-3 т/га біогумусу, або нітроамофоску з біогумусом N₆₀P₆₀K₆₀.

2. При проектуванні, будівництві та реконструкції пташників та тваринницьких комплексів та приміщень використовувати параметри та загальні методологічні принципи еколого-біотехнологічної системи, в основу якої покладено визначення коефіцієнту біоенергетичної ефективності, кількісним виразом якої є відношення енергії акумульованої у продукції до одинарних витрат енергії на її виробництво.

3. Для утилізації органічних решток вермикультурою, для підтримання в субстраті постійної темеператури 20-25^оС використовувати плівкові теплиці, а зимою з електричним підігрівом.



СПИСОК РОБІТ, ОПУБЛІКОВАНИХ ПО ТЕМІ ДИСЕРТАЦІЇ

Монографії:

1. Городний Н.М., Городняя М.Я., Быкин А.В., Олийниченко В.Г. Биологически ценная овощная продукция на страже здоровья. - К.: Quick Prient, 1997.-389 (пошукачем підготовлено глави 2, Удобрение картофеля 5).

Статті:

1. Городній М.М., Олійниченко В.Г., Бикін А.В. Ведення землеробства на біологічно-екологічних принципах з альтернативними шляхами вирішення // Науковий вісник Національного аграрного університету. - 1998. №5.-с. 274-285. (пошукачем проведено аналіз можливостей ведення біологічного землеробства та можливість в ньому використання біоорганічних добрив).

2. Городній М.М., Олійниченко В.Г. Дистанційне зондування родючості грунтів та їх використання в технологічних точного землеробства. // Збірник наукових праць Національного аграрного університету. 2000 - том VII.-с. 267-271 (пошукачем запропоновано основні принципи дистанційного зондування родючості грунту)

3. Городній М.М., Олійниченко В.Г. Наукові концепції оптимального використання відходів сільськогосподарського виробництва, їх обгрунтування та виробництва нових видів добрив. // Науковий вісник Національного аграрного університету №5, Київ, 1998.-с.269-274 (дисертант навів агрохімічну характеристику відходів і показав шляхи їх використання)

4. Сердюк А.Г., Городній М.М., Олійниченко В.Г. Українська комплексна система переробки органічних відходів “Біоекотех” //Науковий вісник Національного аграрного університету №5, Київ, 1998.-с.206-212 (дисертант визначив параметри комплексної переробки відходів).

5. Сердюк А.Г., Городній М.М., Каленський В.П., Бикін А.В., Олійниченко В.Г. Відтворення родючості грунту та продуктивність сільськогосподарських культур // Науковий вісник Національного аграрного університету №5, Київ, 1988.-с.212-224 (дисертант провів агрохімічні дослідження нових добрив).

6. Сметанська І.М., Розпутній О.Д., Олійничекно В.Г. Вплив довготривалого застосування добрив в сівозміні на агрохімічні показники лучно-чорноземного карбонатного грунту та урожай і якість кукурудзи на силос // Збірник наукових праць Національного аграрного університету.-2000. №26.-с.177-184.

7. Городній М.М., Бикін А.В., Якушко С.І., Олійниченко В.Г., Шульц В.М. Біоконверсія органічних відходів // Натураліс.-1997. №1-2.-с.5-7.

8. Городній М.М., Якушко С.І., Бикін А.В., Олійниченко В.Г., Ємець М.М. Захист навколишнього середовища на біоінженерному комплексі // Натураліс.-1997. №1-2.-с.10-11.

9. Якушко С.І., Копілевич В.А., Бикін А.В., Олійниченко В.Г., Шульц В.М., Залюр С.О., Глущенко Н.М., Нові добрива для реанімації грунтів, що постраждали від аварії на ЧАЕС // Натураліс.-1997. №1-2.-с.17-19.



ПАТЕНТИ ТА РАЦІОНАЛІЗАТОРСЬКІ ПРОПОЗИЦІЇ

Удостоверение на рационализаторские предложения выданы в соответствии с пунктом 75 Положения об открытиях, изобретениях и рационализаторских предложениях, утвержденного постановлением Совета Министров СССР от 21 августа 1973 г. №584.

1. Удостоверение № 10 выдано директору совхоза им. Шевченко Олийниченко Виктору Григорьевичу на “Реконструкция коровника и применение гидравлической установки удаления навоза” от 25.08.1987 г.

2. Удостоверение № 12 выдано директору совхоза им. Шевченко Олийниченко Виктору Григорьевичу на “Скирдообразователь прицепной тракторный” от 01.08.1987 г.

АНОТАЦІЇ

Олійниченко В.Г. Обґрунтування сільськогосподарських біотехнологічних систем виробництва добрив та їх агрохімічна оцінка.

Дисертація (рукопис) на здобуття вченого ступеня кандидата сільськогосподарських наук за спеціальністю 06.01.04 - агрохімія, кафедра агрохімії та якості с.-г. продукції ім. О.І. Душечкіна, Національний аграрний університет, 03041, м. Київ. 2000 р.

Дисертація містить результати господарських біотехнологічних систем виробництва добрив та їх агрохімічні оцінки в зоні Лівобережного Полісся України. Розроблено загальні методологічні принципи аналізу сільськогосподарської еколого-біотехнологічної системи, що дає можливість з достатньою точністю моделювати вплив різних факторів на біотехнологічну і екологічну ефективність, здійснювати порівняння і пошук енергозберігаючих режимів і технологій. Встановлено агрохімічну ефективність нових біоорганічних добрив (біогумусу, купограну та нітроамофоски з біогумусом) при вирощуванні картоплі, кукурудзи на силос та озимої пшениці, обґрунтовано норми внесення.

Ключові слова: біотехнологічна система, біогумус, купогран, нітроамофоска з біогумусом, вермикультура, гній, мінеральні добрива, доза, норма, урожай, якість, родючість грунту, елементи живлення, ефективність, рентабельність, окупність.

Олийниченко В.Г. Обоснование сельськохозяйственных биотехнологичческих систем производства удобрений и их агрохимическая оценка.

Диссертация (рукопись) на соискание ученой степени кандидата сельскохозяйственных наук по специальности 06.01.04 - агрохимия, кафедра агрохимии и качества сельскохозяйственной продукции им. А.И. Душечкина, Национальный аграрный университет, 03041, г. Киев. 2000 р.

Повышение потенциального и эффективного плодородия почв имеет особое значение для зоны Полесья Украины, поскольку почвы в этой зоне очень хорошо реагируют на внесение удобрений, особенно органических, а окружающая среда чувствительна к химическому и биологическому загрязнению.

Диссертация содержит результаты исследований сельскохозяйственных биотехнологических систем производства удобрений и их агрохимической оценки в зоне Левобережного Полесья Украины. Разработаны общие методологические принципы анализа сельскохозяйственной эколого-биотехнологической системы, что дает возможность с достаточной точностью моделировать влияние различных факторов на биотехнологическую и экологическую эффективность, проводить сравнение и поиск энергосохраняющих режимов и технологий.

Установлена агрохимеская эфективность новых биоорганических удобрений (биогумуса, купограна и нитроамофоски с биогумусом) при выращивании картофеля, кукурузы на силос и озимой пшеницы.

Ключевые слова: биотехнологическая система, биогумус, купогран, нитроамофоска з биогумусом, вермикультура, навоз, минеральное удобрение, доза, норма, урожай, качество, плодородие почвы, элементы питания, эффективность, рентабельность, окупность.

Olinichenko V.G. Basic agricultural biotechnological systems of fertilizer (manuscript) for the degree of candidate of agricultural sciences in the speciality 06.01/04 - agrochemestry.

Department of agrochemistry and quality agricultural products named after O.I. Dushechkin, National agricultural university, 03041, Kiev, 2000.

The increase of potential and effectife soil fertility has an important role for Polessye zone of Ukraine. Becouse the soils high response to application, particulary influences and chemical and biological contamination.

Thesis consists of research results of agricultural biotechnological fertilizers systems manufacturing and their agrochemical evaluation in Levoberezhnoe Polessye of Ukraine.

General methodological analysis principles of agricultural ecologico-biotechnological system have been worked out.

It gives possibility of certain various factors influence simulation upon the biotechnological ecological efficiency, comparison and search of energy safe regimes and technologies.

Key words: biotechnological systems, biogumus, kupogran, nitroamofoska with biogumus, wormculture, manure, mineral fertilizers, fertilizer rates, yield, yield quality, soil fertility, nutrient elements, fertilizer efficiency, profitability, economic return.

Размещено на Allbest.ru

...