Сельскохозяйственная деятельность человека и ее воздействие на окружающую природную среду

В зонах ограниченного землепользования применяют меры для снижения подвижности и доступности для растений токсичных веществ (глубокая вспашка, внесение мелиорантов, органических удобрений, специальных препаратов для фиксации загрязняющих веществ и др.), но эти меры эффективны только в том случае, если одновременно предпринимаются радикальные меры по снижению поступления загрязнителей в почву. Из сферы сельскохозяйственного производства в результате деградации, перевода под другие виды использования исключались площади наиболее ценных земель, а взамен выбывших в сельскохозяйственный оборот включались преимущественно земли низкого продуктивного потенциала. Оценить в каких-либо натуральных или стоимостных показателях масштабы потерь для сельскохозяйственного производства наиболее ценных в природно-хозяйственном отношении земель не представляется возможным, поскольку в официальную статистическую отчетность не включаются сведения о почвенном покрове этих земель. Особую тревогу вызывает состояние мелиорированных земель. Сохраняется тенденция роста земель с неблагоприятной мелиоративной обстановкой и снижения их продуктивности. Однако потенциальные возможности увеличения сельскохозяйственного производства за счет освоения пригодных для сельского хозяйства земель значительно уменьшаются. В современных условиях, как свидетельствует статистика, происходит постоянное сокращение сельскохозяйственных земель и особенно пашни на душу населения. Обострение данной проблемы связано с тем, что развитие научно-технического прогресса сопровождается чрезмерным использованием сельскохозяйственных земель, в том числе почв, под строительство промышленных и других объектов, для нужд транспорта и других несельскохозяйственных целей. Тенденция сокращения площади сельскохозяйственных угодий имеет глобальный характер. Содержащиеся в птичьем помете нитраты и фосфаты могут способствовать эвтрофикации, вследствие чего начинается быстрый рост водорослей. Избыточные питательные вещества, содержащиеся на поверхности воды, могут вызывать цветение водорослей, гибель рыбы и нарушение рыболовецкого промысла, возникновение запаха и уменьшение прозрачности воды.

Бактерии, способствующие разложению помета, снижают уровень кислорода в воде. Если концентрация кислорода сильно снижена, больше не могут поддерживаться нормальная водная флора и фауна. В воде начинают активно размножаться болезнетворные бактерии, которые, вместе с выловленной рыбой, могут вызывать различные заболевания у животных и человека. Самым "безопасным" из них является диарея. Вследствие повышения концентрации азота в воде, она становится особенно опасной для здоровья детей, способна вызывать цианоз. Свежий птичий помет сразу же начинает разлагаться. Принцип бактериального разложения состоит в том, что сложные молекулы птичьего помета разбиваются на более простые соединения. Зачатую этот процесс сопровождается выделением газов. Существует два способа разложения, если разложение проходит в присутствии кислорода, то разложение называется аэробным, если без кислорода - анаэробным. Аэробное разложение проходит без выделения неприятных запахов, выделяются углекислых газ и вода. Этот способ разложения возможен в специальных условиях. Анаэробное разложение сопровождается выделением сильных неприятных запахов. Он сопровождается выделением метана, угарного газа, углекислого газа, сероводорода и аммиака. Эти газы, в больших концентрациях, могут быть очень опасны для человека и животных.

Кору деревьев, опилки и другие древесные отходы применяют для мульчирования почвы, приготовления искусственного грунта для теплично-парниковых хозяйств, как подстилку на птицефермах и птицефабриках с последующим использованием в качестве удобрения. Таким образом, накопление на промышленных свалках области отходов гидролизного производства является экологически и экономически неразумным; организация процесса переработки гидролизного лигнина, использованием птичьего помета избавляет "Птицепром" от необходимости изыскания мест для длительного складирования жидких и полужидких отходов птицефабрик; при хроническом дефиците в регионе органических удобрений на основе лигнина следует рассматривать как новый вид таких удобрений и ценный мелиорант почв, находящихся в условиях промышленного загрязнения тяжелыми металлами, радионуклидами и развивающейся водной эрозии. Еще более сложная структура специализированных ферм промышленного типа, животноводческих комплексов, птицефабрик. В них широко применяют механизацию и автоматизацию производственных процессов. Промышленное производство продуктов животноводства специализировано еще больше. Так, например, один тип комплексов крупного рогатого скота предназначается для производства молока, другой - для откорма животных на мясо и т. д. Влияние ферменных биогеоценозов на окружающую среду усиливалось по мере возрастания интенсификации животноводства. Скотный двор, животноводческая ферма - это экологический фактор, воздействующий на природу в разных направлениях. Одно из них, возможно, самое существенное, - влияние на среду экскрементов животных (навоза). Большое количество навоза может загрязнять среду. Охрана природы от загрязнения отходами промышленных животноводческих комплексов - одна из острейших современных экологических проблем сельского хозяйства. Источником повышенной экологической опасности в сельском хозяйстве остаются крупные животноводческие комплексы, особенно свиноводческие, где для удаления навоза предусмотрен гидросмыв, а также птицефабрики. Большинство из них построены в 70-е годы, технологическое оборудование устарело и вышло из строя, а реконструкция и техническое перевооружение очистных сооружений, строительство хранилищ отходов осуществляются крайне медленно.

На значительных территориях вокруг таких комплексов происходит фильтрация жидкой фракции навоза в почву, грунтовые воды, загрязняется сельскохозяйственная продукция. Для преодоления негативных воздействий сельского хозяйства на окружающую среду принимаются меры по реализации Государственной комплексной программы повышения плодородия почв России, плана мероприятий по охране окружающей среды от загрязнения отходами животноводческих комплексов и птицефабрик.

В настоящее время промышленное птицеводство базируется на мощной индустриальной основе, которая включает в себя использование целого комплекса технологических машин и оборудования для содержания и выращивания птицы, ее последующей переработки и охлаждения. Это основная задача любого птицеводческого хозяйства. Но вполне естественно, что с поступлением от птицефабрик птицеводческой продукции в про­порциональных количествах из производственных зон содержания и выращивания птицы поступает птичий помет. Причем объемы его поступления значимы до такой степени, что надзорные органы вынуждены были констатировать потенциальную опасность возникновения экологической катастрофы на территориях, где накапливается этот вид "сопутствующей" продукции. Следует принимать во внимание, что при выращивании и содержании птицы в помещениях положительный температурный режим и постоянная циркуляция воздушного потока создают благоприятные условия для снижения влажности помета, что резко уменьшает его количественное поступление. Помет приобретает сыпучие свойства, что очень важно учитывать при выборе технических средств и рабочих органов в процессе разработки технологии его утилизации. В помете пониженной влажности содержится повышенная концентрация органического вещества, золы, азота, фосфора, калия и микроэлементов. Без учета этих факторов невозможно разработать оптимальную технологию эффективного использования птичьего помета в земледелии.

Накопление на территории птицеводческих предприятий больших количеств птичьего помета без принятия мер по его своевременной переработке представляет значительную угрозу для ветеринарно-санитарного благополучия самих предприятий и окружающей среды. Кроме того, теряются или используются нерационально сотни тыс.яч тонн ценнейших органических удобрений, в которых так нуждаются истощенные украинские черноземы. Уже сейчас существуют ряд технологий переработки птичьего помета, которые дают возможность превратить помет из источника загрязнения окружающей среды и дополнительных забот руководителей, и специалистов птицеводческих хозяйств в источник получения хозяйственно-полезной продукции (органических удобрений, энергоносителей) и дополнительной прибыли. Для птицеводческих предприятий, имеющих значительные площади сельскохозяйственных угодий или окруженных сельскохозяйственными предприятиями, имеющими такие угодья, рекомендуется перерабатывать помет методом компостирования или анаэробного сбраживания. При переработке помета методом компостирования в качестве наполнителей целесообразно использовать торф, солому, измельченные стебли подсолнечника, кукурузы и другие растительные остатки, а также ил, сапропель, грунт; для дезодорации компостируемой смеси и повышения удобрительной ценности получаемых удобрений вводят добавки (суперфосфат, фосфоритную муку, фосфогипс, известь, бентонитовые глины, цеолиты и т.п.). Переработка помета методом анаэробного сбраживания дает возможность получить кроме удобрений энергоносители (горючий газ, этанол, метанол) и частично обеспечить потребность в них самого предприятия. Получаемые удобрения используют непосредственно, на принадлежащих птицеводческому предприятию сельхозугодиях, либо реализуются ближайшим хозяйствам. Эти же хозяйства могут поставлять наполнители и добавки для компостирования. В отдельных случаях, птицеводческим хозяйствам, получающим исходное сырье (птичий помет) низкой влажности (менее 65 %) и не имеющим собственных сельскохозяйственных угодий, рекомендуется перерабатывать помет методом высокотемпературной термической сушки с получением сухого помета, используемого в дальнейшем в качестве удобрения или кормовой добавки жвачным животным и комплексных органоминеральных удобрений.

1.5 Утилизация отходов птицеводческих предприятий

В настоящее время в России функционирует более 1500 различных обществ закрытого и открытого типа, государственных и частных предприятий, хозяйств, специализирующихся на производстве яиц и мяса птиц. В Челябинской области насчитывается 14 птицефабрик. От одной птицефабрики средней мощности (400 тыс. кур несушек или 6 млн. цыплят- бройлеров) ежесуточно в зону хранения поступает более 100 т ценного органического сырья. Следовательно, за год его масса достигает 36,5 тыс. т. В 1 т птичьего помета содержится до 200 кг органического вещества, более 20 кг N, P2O5, K2O в благоприятном соотношении для различных видов почв. Усредненная норма выхода помета после усушки до 65-70 % составляет для взрослой птицы 62 кг и молодняка 42 кг в год, что составляет порядка 25 тыс. т птичьего помета в год.

Куриный помет является ценным органическим удобрением с высоким содержанием основных элементов питания (азота, фосфора и калия) и микроэлементов, причем питательные вещества находятся в легкодоступных для питания растений соединениях. По содержанию питательных веществ он превосходит любое органическое удобрение, а по доступности - не уступает минеральным удобрениям. В среднем в помете естественной влажности кур яичного направления содержится (%): азота - 1,74-2,74; фосфора - 1,18-2,00; калия - 0,61-0,78 (в расчете на сухое вещество около 5 % азота, 4-4,5 % фосфора и около 2 % калия). В помете бройлерных кур фосфора больше, чем азота и калия. Ценность 1т бройлерного помета приравнивается к 180 кг полного минерального удобрения. В птичьем помете значительно больше азота, фосфора и калия, чем в навозе крупного рогатого скота и свиней. Количество питательных веществ в помете в значительной степени изменяется от условий кормления и содержания птицы (Чуканов В.И., 1984; Пунда Н.А.,1985; Макаренко С.В., 1987; Цуркан М.А. и др., 1988). По данным M Mazur, A. Wojtas (1984), среднее содержание микроэлементов в помете птиц в пересчете на 20 % сухого вещества составляет в мг/кг:

Бора - 5,0-8,2; меди - 6,7-16,7; марганца - 35,5-91,6; молибдена - 0,25-0,36; цинка - 51,5-127,8; железа - 273,7-601,9.

В настоящее время на птицефабриках в зависимости от технологии содержания птиц и системы удаления помета получается несколько его видов. При напольном содержании птиц с использованием подстилочных материалов накапливается подстилочный помет с влажностью 18-60 %. При клеточном содержании птиц получают бесподстилочный помет различной степени влажности: твердый - 70-80 %, полужидкий - 81-92 %, жидкий - 93-97 % и пометные стоки - 98 % и выше.

Соответственно этому изменяется и содержание питательных элементов в помете (в % на влажный материал): подстилочный - азот 1,90-2,40, фосфор 1,80-2,60, калий 0,70-1,20 %; твердый бесподстилочный - азот 1,35-1,60, фосфор 1,30-1,65, калий 0,50-0,60; полужидкий - соответственно 1,10-1,40, 1,00-1,30, 0,40-0,50 %; жидкий - 0,28-0,50, 0,22-0,45, 0,09-0,18 % (Бачило Н.Г., 1990).

Средний химический состав птичьего помета по данным, обобщенным Всесоюзным научно-исследовательским, конструкторским и проектно-технологическим институтом органических удобрений и торфа, приведен в таблице 4. Следует отметить, что не разбавленный водой помет способен усыхать. Так, усушка помета от молодняка в возрасте до 40 дня, за 8 ч составляет 12 %, через 12 ч - 16 %, через 24 ч - 32 %. При клеточном содержании кур и молодняка старшего возраста усушка помета в птичниках через 8 ч достигает 10 %, через 12 ч - 13 %, через 24 ч - 27 % (Новиков М.Н. и др., 1989).

Птичий помет представляет собой продукт обмена веществ, выделяемый из организма птицы в виде смеси мочи и кала, имеет серо-зеленый цвет, комковато-пористую структуру.

Таблица 4. Химический состав птичьего помета

Азота и фосфора в птичьем помете намного больше, чем в навозе КРС и свиней. Значительная часть элементов питания в помете (азота около 50 %, фосфора 4 % и калия 60 %) находится в водорастворимой форме. Свежий куриный помет содержит (в расчете на сухое вещество): сырого протеина 30,2-35,6 %, сырой клетчатки 12,3-14,3 %, безазотистых экстрактивных веществ 30,0-37,6 %, жира 3,4-5,0 % и золы 11,5-16,6 % (Васильев В.А. и др., 1988). Кроме того, птичий помет содержит и биологически активные вещества, стимулирующие деятельность микрофлоры. Птичий помет является нейтральным удобрением. Куриный помет содержит до 3 % CaO и до 1 % MgO (Агрохимия, 1989).

В целом птичий помет обеспечивает положительный баланс азота, фосфора и гумуса в почве, повышают ферментативную активность, дыхание и потенциальную азотфиксирующую способность почвы (Бачило Н.Г., 1983, 1990). Как удобрение, помет наиболее целесообразно использовать в первую очередь под пропашные, затем под озимые культуры и однолетние травы. Поэтому твердые пометные удобрения лучше применять в полевых севооборотах под пропашные культуры и в пару, а в лугопастбищных вносить жидкий помет в качестве подкормки. Наибольшие прибавки урожая ранних яровых зерновых и овощных культур дает осеннее применение удобрений под основную вспашку, а поздновысеваемых и высаживаемых культур - весеннее внесение под предпосевную обработку (Органические удобрения…, 1988).

Норму внесения птичьего помета устанавливают в зависимости от содержания в нем элементов питания, с учетом потребностей культуры и обеспеченности почвы усвояемыми формами питательных веществ. При расчете доз следует учитывать коэффициенты использования растениями питательных элементов, которые в первый год их действия составляют в среднем (%): N - 50 (40-65), P2O5-18 (10-21), K2O - 70 (62-84) (Органические удобрения…, 1988).

При внесении птичьего помета на серых лесных и черноземных почвах нормы вносимого помета уменьшают в 1,5-2 раза. На слабоокультуренных почвах нормы помета и компостов соответственно на 2-3 и 5-8 т/га выше, чем на окультуренных (Васильев В.А. и др., 1988).

Компостирование, как правило, не повышает удобрительной ценности помета, даже несколько снижает ее.

Однако оно необходимо в определенных условиях и, прежде всего, в следующих:

• когда помет имеет неблагоприятные физико-химические свойства, неприятный запах, сильно засорен семенами сорняков, заражен яйцами и личинками гельминтов и т.д.;

• в хозяйстве недостаточно цистерн-разбрасывателей для транспортировки и внесения полужидких удобрений в почву;

• когда удобрения не поддаются укладки в штабель, представляя собой пастообразную, липкую массу с крайне неблагоприятными для изменения соотношения между азотом и углеродом с целью повышения коэффициента гумификации удобрения и повышения накопления в почве гумуса.

Обязательное условие компостирования - достаточная влажность, т.к. микроорганизмы размножаются только при наличии в среде свободной влаги (65-75 %) и хорошей аэрируемости компостируемой массы, поскольку при недостатке кислорода органическое вещество разлагается слабо, а лигнин почти не разлагается (Васильева В.А., Филиппова Н.Ф., 1988).

Выбор компонентов для компостирования птичьего помета будет определяться возможностями хозяйства: при наличии большого количества зерновых культур наиболее рациональным компонентом будет солома, при наличии деревообрабатывающих предприятий эффективно использование опилок. При этом всегда следует помнить, что чем выше доля инертного материала в компосте, тем ниже будет удобрительная ценность полученного компоста.

Учитывая необходимость создания определенной влажности для протекания микробиологических процессов при компостировании (65-75 %) можно определить наиболее рациональное соотношение между компостируемыми материалами. Усредненные исходные данные для расчетов представлены в таблице 6

Таблица 6. Агрохимическая характеристика материалов, используемых для компостирования

Исходя из представленных данных, соотношение компонентов в соломо-пометном компосте должно составить 1: 0,44 (на 1 т помета следует взять 0, 44 т соломы), а при использовании опилок - 1: 0,5.

Расчет ведется по следующей формуле:

,

где Км - доля компостируемого материала, отн. ед.;

Вn - влажность помета, %;

Вk - влажность компоста, %;

Вc - влажность соломы, %.

Если влажность помета составит 85 %, влажность соломы - 20 %, а влажность компоста - 65 %, то:

.

%.

Таким образом, на 1 т куриного помета необходимо взять 44 т соломы влажностью 20 %.

В полученном удобрении изменится содержание основных элементов питания:

азот: (0,9 х 1 + 0,44 х 0,45) / 1,44 = 0,76 %.

фосфор: (0,9 х 1 + 0,44 х 0,12) / 1,44 = 0,66 %.

калий: (0,3 х 1 + 0,44 х 0,8) / 1,44 = 0,45 %.

Аналогичные расчеты для опилок будут выглядеть следующим образом:

.

5.

Глава 2. Объект исследования

Территория землепользования ООО "Чебаркульская птица" площадью 70,4 га расположена дерново-подзолистых почв в центральной части. Жилой микрорайон птицефабрики промплощадки. Транспортная связь с районным и областным центром осуществляется по асфальтовой дороге. Внутрихозяйственные дороги - с асфальтным и бетонным покрытием.

Чебаркульская птицефабрика - от ныне ООО "Чебаркульская птица" - работает с 1972 года. Здесь ежегодно производится более 200 млн. штук яиц, 800 тонн мяса птицы, 300 тыс. банок консервов. Предприятие первым в России сертифицировано по системе качества ГОСТР ИСО-9001, постоянно входит в число 300 наиболее эффективных сельхозпредприятий России, а среди ста крупнейших и наиболее эффективных производителей яиц занимает 13-е место. Местонахождение ООО "Чебаркульская птицы" Челябинская область, п. Тимирязевский, ул. Мичурина 3.

Виды деятельности предприятия:

• скот и птица домашние, яйцо домашней птицы;

• мясо и субпродукты со скотобоен и птицебоен, мясо, домашняя птица, дичь и птица-дичь обработанные и консервированные.

Производство: яйцо куриное, мясо птицы, мясные консервы.

В 60-е годы обстановка сложилась так, что на всем протяжении от Челябинска до Аши не было ни одного предприятия, специализировавшегося на производстве птицеводческой продукции. Обеспечение яйцом и мясом птицы этого горнозаводского района Челябинской области с его высотой концентрацией промышленности и городского населения было серьезной проблемой. Обстановка усугублялась еще тем, что здесь было слабо развито и приусадебное птицеводство. Яйцо и мясо птицы завозились из других районов и даже областей не в достаточном количестве. В 1969 г. началось строительство крупной по тем временам Чебаркульской птицефабрики на 200 тыс. кур - несушек с годовым производством 47 млн. яиц и более 600 тонн мяса. 29 декабря 1972 г. государственная комиссия подписала акт о вводе в эксплуатацию первой очереди Чебаркульской птицефабрики на 100 тыс. кур - несушек. Это была первая в области птицефабрика с клеточным содержанием птицы. В первый год эксплуатации птицефабрики, не смотря на многие трудности, было произведено 11,8 млн. яиц и 98 тонн мяса. И что особенно отрадно, по результатам года было получено 368 тыс. рублей прибыли.

Спустя годы предприятие превратилось в технически высоко оснащенное, специализирующееся по производству пищевых яиц и мяса птицы. Новые направления производства:

• бройлерное,

• развитие консервного производства,

• переработка яйца (участок по производству меланжа),

• глубокая переработка мяса птицы.

Птицефабрика расположена в курортном районе Ильменского заповедника, чья площадь на 85 % занята лесами, что позволяет изолировать предприятие от вредного воздействия города. Климатическая зона, экологически чистый уголок Челябинской области положительно сказываются на росте птицы и качестве мяса. Экосистемы Ильменского заповедника Сохранение биоразнообразия - разнообразия видов животных и растений, ландшафтов и экосистем - глобальная задача современности. Сохранение биоразнообразия не является просто новым направлением охраны природы, это - неотъемлемая составная часть концепции перехода человечества на принципы устойчивого развития. В рамках этой проблемы впервые признано, что охрана живого на Земле не является узкой задачей определенных групп и кругов, но является задачей всего человечества и одновременно условием его выживания на планете.

Федеральное государственное учреждение биосферный Ильменского заповедник" (в дальнейшем - Заповедник) является государственным природоохранным, научно-исследовательским и эколого-просветительским учреждением федерального значения, имеющим целью сохранение и изучение естественного хода природных процессов и явлений, генетического фонда растительного и животного мира, отдельных видов и сообществ растений, и животных, типичных и уникальных экологических систем. Характер эпизоотического процесса в условиях интенсивного ведения птицеводства отличается тем, что даже слабовирулентная и условно-патогенная микрофлора в результате рециркуляции и частых пассажей способна повышать вирулентные свойства и создавать серьезную эпизоотическую и эпидемиологическую угрозу. Другой, не менее важной особенностью является то, что патогенная микрофлора длительное время способна сохранять жизнеспособность, особенно в органических отходах птицефабрик. Более глубокое научное знание и понимание действия факторов, влияющих на процессы при промышленных спо­собах биологической переработки органических отходов, не только птицефабрик, но и животноводческих ферм, свиноводческих комплексов, мясоперерабатывающих комбинатов, - для всех пока в настоящее время является неиспользуемым скрытым резервом не только для увеличения производства нужной продукции, снижения себестоимости ее получения, но и обеспечения защиты окружающей среды от так называемых отходов, ввиду их отсутствия по причине полной реализации и использования в других отраслях народного хозяйства. Более глубокое знание биологических процессов, основанных на законах микробиологии и их применение в технологии утилизации птицеводческих отходов, позволит полнее и с большим эффектом использовать закономерности протекания биологических процессов биоферментации. На территории заповедника запрещается любая деятельность, противоречащая задачам заповедника и режиму особой охраны его территории, в том числе:

· действия, изменяющие гидрологический режим земель;

· изыскательские работы и разработка полезных ископаемых, нарушение почвенного покрова;

· строительство и размещение промышленных и сельскохозяйственных предприятий, и их отдельных объектов, строительство зданий, дорог, путепроводов, линий электропередач и прочих коммуникаций, за исключением необходимых для обеспечения деятельности заповедника; при этом в отношении объектов, предусмотренных генпланом,

· проведение мероприятий, способствующих увеличению численности отдельных видов животных выше естественной емкости угодий;

· интродукция живых организмов в целях их акклиматизации;

· применение минеральных удобрений и химических средств защиты растений;

· транзитный прогон домашних животных;

· нахождение, проход и проезд посторонних лиц и автотранспорта вне дорог, и водных путей общего пользования.

Причины нарушения экологического равновесия связаны с развитием науки и техники. Неэкономичная трата природных ресурсов, вырубка лесных массивов, загрязнение водоемов - это то, из-за чего происходит экологическая катастрофа. Нанося вред природе, человек подвергает опасности свое существование. Это порождает большие неприятности человечества: демографический кризис, голод, нехватка природных ископаемых и уничтожение окружающей среды. Необоснованная вырубка лесов ведет к исчезновению животных и птиц. Это приводит к изменению экологического равновесия. Если человечество не станет восстанавливать уничтоженные насаждения и не займется охраной вымирающих животных, то это приведет и к гибели человечества. Нарушение экологического равновесия в городе самое масштабное. Строительство зданий и вырубка парков приводят к засорению окружающей среды.

Большое количество транспорта и отсутствие зеленых насаждений способствуют накоплению смога и углекислого газа. Вследствие этого происходит рост количества больных людей среди городского населения. Развитие промышленности привело к увеличению вредных выбросов в атмосферу. Не многие руководители предприятий и заводов заботятся о защите окружающей среды. При таком положении дел человечество ожидает экологическая катастрофа.

Размещено на Allbest.ru