Застосування мулу та інших донних відкладень як добрив: особливості
Висока вартість мінеральних добрив, що впливає на рентабельність вирощування культур, зниження родючості українських ґрунтів, європейська тенденція щодо підвищення екологічності виробництва агропродукції — ці та інші фактори спонукають аграрну галузь до пошуку альтернативних джерел забезпечення культурних рослин поживними елементами, а також способів підвищення родючості наших ґрунтів.
Особливості донних відкладень (мулу)
Роль донних відкладень у житті водоймища дуже велика. Їх склад та властивості є відображенням усієї сукупності біологічних, хімічних та фізичних процесів, що відбуваються у водоймі. Накопичення речовин на дні водойм та видалення їх з донних відкладень — один з важливих механізмів регулювання вмісту цих речовин у водній товщі, що впливає на продуктивність водних екосистем та якість води в них.
За зовнішнім виглядом мул ставків подібний до сапропелю, але слід враховувати такі чинники та показники:
- Мул утворюється в будь-якій воді — прісній і солоній, стоячій і проточній, а сапропель формується виключно в стоячих водах.
- Мул маслянистий і погано піддається сушінню. Після тривалого перебування на сонці кашоподібна маса стає твердою, майже кам'яною. Натомість сапропель після висушування промисловим методом з використанням необхідних пристроїв і устаткування набуває розсипчастої форми.
- Мул, хоч і містить живильне середовище — відмерлі водорості і частини тварин, не може бути самостійним удобрювальним засобом.
Уміст макро- та мікроелементів, вітамінів, амінокислот, стимуляторів росту в донних відкладеннях робить їх цінною сировиною для застосування в різних галузях народного господарства, зокрема, у сільському господарстві. Інтерес представляє використання донних відкладень для рекультивації порушених земель, підвищення родючості ґрунтів та як органічне добриво для сільськогосподарських культур. Високий вміст органічної складової, гумінових і фульвокислот, азоту, фосфору, калію й біологічно активних речовин визначає агрономічну цінність донних відкладень, які є джерелом поживних речовин для рослин і мікроорганізмів. Результатами численних досліджень доведено, що донні відкладення мають пролонговану дію щодо поліпшення агрохімічних, фізико-хімічних та фізичних властивостей ґрунту.
За використання мулу як сировини слід контролювати його якість щодо вмісту токсичних речовин, наприклад важких металів.
За своєю природою донні відкладення є активними біологічними субстратами, використання яких буде сприяти розвитку органічного землеробства, що дозволить підвищувати родючість ґрунту (особливо ґрунтів легкого гранулометричного складу), поліпшувати не тільки якість сільськогосподарської продукції, але і збільшувати її виробництво. Склад, кількісне співвідношення та форми біологічно активних речовин у донних відкладеннях дозволяють одержувати високий ефект, не проводячи активізацію сировини, що неминуче у разі використання інших каустобіолітів (торф, буре вугілля тощо).
Органічна речовина донних відкладень, як колоїдне тіло, може виконувати функції цементуючої речовини, що склеює окремі грудки і надає їм певну міцність структури. Крім цього, донні відкладення, маючи певну ємність поглинання, покращуватимуть поглинання катіонів (внесених з мінеральними добривами) і утримуватимуть їх від вимивання, знижуючи їх непродуктивні втрати. Така властивість донних відкладень особливо важлива для піщаних і супіщаних ґрунтів, що мають низьку ємність поглинання, площа яких в Україні становить більше 2 млн га. Наявність дисперсних мінеральних речовин у складі донних відкладень важлива для поліпшення буферних та сорбційних властивостей ґрунтів легкого гранулометричного складу.
«Задобрюємо» землю: органічні добрива для відтворення ґрунтів і підвищення родючості
Агрономічна оцінка органічної природної та антропогенної сировини, у тому числі донних відкладень різного походження, базується на таких принципах: оцінка за впливом на родючість ґрунтів (фізичні, фізико-хімічні та хімічні властивості); оцінка за впливом на біологічні та ферментативні процеси; оцінка за впливом на ріст та розвиток рослин, за впливом на екологію. З урахуванням цих принципів та методів агрономічної оцінки слід розробляти способи регулювання процесів трансформації органічної речовини під час переробки донних відкладень у добрива та у разі їх внесення у ґрунт.
За літературними даними, вміст органічної речовини у донних відкладеннях становить 15–95 % маси сухої речовини.
У рамках дослідження було проведено хімічний аналіз донних відкладень, води рибогосподарських ставків двох пілотних територіальних громад Чкаловської ТГ (Харківська обл., Чугуївський р-н) — 2 об’єкта (20 зразків) та Городищенської ТГ (Волинська обл., Луцький р-н) — 2 об’єкта (20 зразків) й отримано дані щодо їх агрохімічного, фізико-хімічного та фізичного складу.
Дані по одній із досліджених локацій:
З 1 т проаналізованих сухих донних відкладень (с. Коробочкине Чкаловської громади) до ґрунту може надходити від 90 до 235 кг органічної речовини, у тому числі загального вуглецю від 18 до 47 кг, 1,4 кг гумінових кислот, 6,5 кг фульвокислот (7,9 кг гумусових речовин), від 1 до 3,3 кг загального азоту, від 1 до 1,7 кг загального фосфору, від 2,9 до 6,9 кг загального калію, від 32 до 63 кг кальцію, від 4,2 до 7,8 кг магнію.
Сума NPK — від 4,9 до 11,9 кг. Співвідношення N:P:K — 1:0,5-1:2,9-2,1. Крім цього, буде внесено від 15533 до 37794 г заліза, від 10 до 19 г кобальту, від 915 до 1384 г марганцю, від 23 до 52 г нікелю, від 33 до 69 г цинку, від 10 до 43 г міді.
Ми їх втрачаємо! Ґрунти України бідніють і деградують
Відношення вуглецю до азоту дорівнює від 15 до 18. За результатами аналізів донні відкладення мають дуже високий вміст мінерального азоту (аміачна і нітратна форма) — від 52,2 до 111,6 мг/кг (за ДСТУ 4362:2004 дуже висока забезпеченість — більше ніж 35 мг/кг), дуже високий вміст рухомих сполук фосфору — від 60,5 до 82,7 мг/кг (за ДСТУ 4362:2004 дуже висока забезпеченість — більше ніж 60 мг/кг), від підвищеного до дуже високого вмісту обмінного калію — від 243,4 до 498,8 мг/ кг (за ДСТУ 4362:2004 — підвищена забезпеченість 201 — 300 мг/кг, дуже висока — більше ніж 400 мг/кг).
Вміст важких металів (свинець, хром, кадмій) не перевищує гранично допустимих концентрацій, і донний мул може слугувати джерелом мікроелементів.
Норми органічних добрив встановлюють, як правило, на підставі потреби удобрюваних культур в азоті і вмісту його в добривах, оскільки азот найбільше впливає на величину врожаю.
Читати також: Економія на мінеральному живленні без зменшення норми
Під час розрахунку доз внесення органічних добрив слід враховувати коефіцієнти використання основних поживних елементів. Для внесення на 1 гектар 50 кг азоту, необхідно внести від 15 до 50 т сухої сировини (за 60% вологості відповідно 32 і 105 т/га).
З 15 т сировини в ґрунт надійде від 1350 до 3525 кг органічної речовини, у тому числі від 272 до 718 кг загального вуглецю, 21 кг гумінових кислот, 97 кг фульвокислот (118 кг гумусових речовин). Крім цього буде внесено від 15 до 25,5 кг загального фосфору, від 43,5 до 103,5 кг загального калію, від 492 до 948 кг кальцію, від 63 до 117 кг магнію.
З 50 т мулу в ґрунт надійде від 4500 до 11750 кг органічної речовини, у тому числі від 906 до 2393 кг загального вуглецю, 70 кг гумінових кислот, 323 кг фульвокислот (393 кг гумусових речовин). Крім цього буде внесено від 50 до 85 кг загального фосфору, від 145 до 345 кг загального калію, від 1640 до 3160 кг кальцію, від 210 до 390 кг магнію.
Таблиця 1. Хімічний склад донних відкладень — Чкаловська ТГ (Харківська обл., Чугуївський р-н), с. Коробочкине (коливання значень показників з 10 місць відбору у ставку)
Чинники, які слід враховувати під час виготовлення добрив із донних відкладень
Найважливішими етапами приготування добрив на основі донних відкладень для надання їм властивостей та якостей, які б відповідали вимогам до готової продукції з боку сільського господарства, є етапи сушіння, проморожування та зберігання.
Видалені донні відкладення водойм — це лише сировина для приготування органічних та органо-мінеральних добрив, ґрунтополіпшувачів тощо. Високоефективними вони стають тільки після біологічної активізації, яка відбувається у процесі висушування, провітрювання та проморожування. В ході цих технологічних процесів вологість донних відкладень знижується з 85-95% до 45-60%, окиснюються закисні форми сполук, активізуються мікроорганізми, внаслідок чого змінюються і фізико-механічні властивості донних відкладень.
Використання донних відкладень в чистому вигляді є малоефективним засобом, оскільки основні елементи живлення містяться в малодоступній для рослин формі, що призводить до пригнічення біохімічних та мікробіологічних процесів.
У гної ВРХ та пташиному посліді також є низка негативних властивостей: висока вологість; великий вміст насіння бур’янів, зараженість яйцям та личинками гельмінтів, а іноді і патогенною мікрофлорою, що створює за використання гною умови для розповсюдження хвороб серед тварин. Для усунення вищеназваних недоліків донні відкладення водойм, торф та органічні добрива (гній, пташиний послід) слід компостувати.
Компостування — один з важливих прийомів виготовлення повноцінних добрив, який використовується для зменшення втрат поживних речовин в одних видах органічних добрив при їх розкладанні (гній, пташиний послід тощо) та для збільшення доступності елементів живлення у складі інших (донні відклади, торф), інертних матеріалів.
Виробництво компостів нескладне, проте порушення одного з технологічних процесів призводить до зниження якості добрив. Для компостування придатні всі донні відкладення, вологістю не вище 60%. На відміну від торфу, компости на основі гною та донних відкладень не ущільнюються, що забезпечує кращий доступ повітря в товщу бурта, завдяки чому інтенсивніше протікають мікробіологічні процеси.
Дивитись: Компост: як створюють органо-мінеральні добрива в Агрофірмі Колос
Варіантів «рецептів» компосту є багато. Зокрема, компости на основі донних відкладень та гноївки, на основі донних відкладень і пташиного посліду, амонізовані донні відкладення (отримують обробкою їх аміачною водою або зрідженим аміаком).
Також варіант — застосування технології ступінчастого процесу гуміфікації органічних речовин. Ця технологія після попереднього компостування за температури 65°С передбачає проведення інокуляції матеріалу за температури 15~40°С культурами ґрунтових мікроорганізмів (Stereptomices, Azotobakter, Rhizobidium). Цей спосіб близький до природного процесу гуміфікації органічної сировини.
Застосування донних відкладень, зокрема мулу, як добрив або складових добрив і ґрунтополіпшувачів
Загалом у сільському господарстві мул та інші донні відкладення застосовують як:
- органічні добрива для підвищення урожайності вирощуваних культур, якості продукції та родючості ґрунтів;
- ґрунтополіпшувачі й рекультиванти для відновлення родючості ґрунтів, поліпшення деградованих, малопродуктивних та інших порушених ґрунтів, у т.ч. внаслідок воєнних дій, для засипання вирв, траншей та кратерів;
- сировину для виготовлення ферментованих органічних та органо-мінеральних добрив, компостів, ґрунтосумішей (культури закритого та відкритого ґрунту), гумінових препаратів тощо.
З факторів, що піддаються регулюванню, найбільший вплив на врожайність сільськогосподарських культур, за інших рівних умов, надають добрива, ефективність дії яких визначається потребами культур і ґрунтово-кліматичними умовами їх вирощування. Відомо, що фосфор і калій під час контакту з ґрунтом переходять в необміннофіксовані форми, які дуже важко доступні для сільськогосподарських культур. Першим технологічним рішенням, яке зменшує зв'язування цих елементів у ґрунті, було гранулювання добрив. Поверхня контакту цих добрив з ґрунтом різко зменшується, відповідно зменшується їхнє зв'язування в важкодоступні для рослин форми. Інше технологічне рішення, це локальне внесення добрив. Оскільки ємність зв'язування елементів живлення обмежена, а кількість елементів живлення її перевищує, то рослини значно ефективніше їх використовують. До речі, і гранулювання фактично представляє першу спробу локалізації внесених добрив.
Але останнім часом розробляють принципово нове технологічне рішення, що передбачає поєднання органічних і мінеральних добрив в новій — органо-мінеральній формі.
Технологія приготування таких добрив передбачала окрему стадію компостування органічної сировини різного походження під час якої відбувалося їх знезараження і стабілізація. Зауважимо, що цей продукт фактично є так званим поживним гумусом з переважанням органо-органічних зв’язків, які лише після внесення в ґрунт (близько 30%) перетворюються на власне ґрунтовий лабільний гумус, мінералізація якого (а відтак і забезпечення елементами живлення рослин) розтягується на роки.
Під час приготування органо-мінеральних добрив, органічна складова добрив мінералізується у присутності азоту, фосфору і калію значно швидше, а отже, і швидше відбувається повернення вкладених коштів. Недоліком цих добрив є те, що всі елементи живлення в них недостатньо захищені від вимивання і пов'язаної з цим явищем ретроградації (зв'язування) вимитих поживних речовин у важкодоступну форму.
На основі досліджень процесів трансформації та взаємодії гетерогенних систем розроблено технологію одержання твердих органо-мінеральних добрив зі змінним співвідношенням поживних і гумінових речовин, що досягається шляхом модернізації формули добрива.
Компостування: ефективно, екологічно, корисно для ґрунтів
На відміну від традиційних підходів, що панують у світі, був запропонований єдиний підхід до перероблення органічної сировини різного походження. В основу розробки покладено концептуальну модель формування гумусових сполук у процесі біокондиціонування органічної сировини та концептуальні положення одержання комплексних органо-мінеральних добрив (ОМД).
В основу технології покладено процес регульованого аерокондиціонування органо-мінеральної пульпи з використанням сучасного обладнання та метричних приладів для контролю процесу. Завдання аерокондиціонування — одержання стабільної маси, збагаченої фізіологічно активними речовинами та біогенними елементами, значна частина яких зв’язана з високогуміфікованою органічною речовиною в органо-мінеральному комплексі, що перешкоджає вимиванню та подальшій ретроградації поживних речовин в ґрунті, після внесення добрив. Для оптимізації живлення рослин на початковому етапі росту та розвитку до одержаної кондиційованої субстанції додається стартова доза поживних речовин. Добрива мають цілеспрямований склад та вміст поживних речовин, де враховано особливості конкретної культури залежно від ґрунтово-кліматичної зони її вирощування.
А на основі проведених технологічних, модельних, польових та лабораторно-аналітичних методів розроблено рецептуру комплексних ОМД під основні сільськогосподарські культури для різних зон України (рис.1-6).
Для оптимізації живлення рослин на ранніх фазах розвитку з урахуванням способів внесення (локально чи врозкид) до одержаного на етапі виробництва органо-мінерального комплексу додається стартова доза того чи іншого поживного елементу у заданому співвідношенні до основної маси добрива. Такий підхід дозволяє розширити функціональні можливості складових органо-мінерального добрива, знизити непродуктивні втрати поживних речовин на 10-15%.
Наведені вище склади ОМД та дози їх внесення слід вважати орієнтовними, тому що всю різноманітність ґрунтових, кліматичних та інших умов передбачити дуже важко. Під час вирішення всіх цих питань необхідно враховувати місцеві особливості, результати аналітичних досліджень ґрунтів і добрив, біологічні особливості культур, що будуть вирощуватися, тощо.
Алла Гусарова, SuperAgronom.com
Читати також: Якість ґрунтів України та їх придатність для сільгоспвиробництва — результати агрохімічного обстеження
Думка редакції SuperAgronom.com може не збігатися з точкою зору автора. Редакція не несе відповідальності за достовірність і тлумачення наведеної інформації і виконує роль виключно носія.
