Отходы животноводства и проблемы их использования

На территории области уже функционируют и строятся новые крупные животноводческие комплексы и птицефабрики, насчитывающие десятки, сотни тысяч голов скота и птиц. В результате их жизнедеятельности накапливаются значительное количество отходов. По некоторым данным к 2012 году будем произведено около 9 млн. тонн таких отходов, как потенциальных органических удобрений для сельскохозяйственных культур. Животноводческие отходы (свиноводческие стоки, навоз крупного рогатого скота и птичий помет) содержат довольно много необходимых для растений и микроорганизмов почвы питательных веществ (табл.6.2).

Таблица 6.2 Содержание питательных веществ и реакция среды свиного безподстилочного жидкого навоза, %

Технология использования стоков должна предусматривать выдерживание их в отстойниках-навозонакопителях не менее 14 дней. За этот период происходит разделение стоков на фракции (жидкую и твёрдую) и осаждение яиц гельминтов - возбудителей инфекционных заболеваний.

При внесении их в почву в качестве органического удобрения в почве повышается содержание гумуса, азота, фосфора, калия, кальция, магния. Они также способствуют улучшению агрофизических свойств: структурно-агрегатного состава, плотности, водно-воздушного режима и т.д.

В практике использования отходов имеют место и негативные последствия. К примеру, если стоки не вносят непосредственно в почву, а в больших объемах выливают на её поверхность. В таком случае создается высокая концентрация солей (более 1,5 г на литр стоков), тяжелых металлов, превышающих ПДК и наличие болезнетворной микрофлоры. Происходит накопление токсических веществ, которые с атмосферными осадками поступают в почву, далее смыкаются с грунтовой водой или смываются в пониженные места - балки, пруды, реки. Нарушается общий экологический фон окружающей территории, создаётся угроза фауне и флоре, в том числе и здоровью человека.

Примером нарушения технологии использования животноводческих стоков на территории области является АО "Колос" Белгородского района. Здесь, на земельном участке второго поля кормового севооборота площадью 20 га было проведено избыточное увлажнение стоками с высокой концентрацией солей. В результате переувлажнения почвы движение сельскохозяйственной техники затруднено, не удается получить урожай сельскохозяйственных культур.

В связи с этим на данном участке нами проведены специальные исследования. Участок представляет собой крупное блюдцеобразное понижение, суффозионно-осадочного характера образования. Пахотный слой данной почвы переувлажнен от избыточного внесения стоков. При подсыхании почвы в ней обнаруживаются в большом количестве новообразования кремнезёма в форме кремнеземистой присыпки, зерен кварца. Подпахотный слой почвы мокрый, имеет ореховато-плитчатую структуру, с глубины 40 см обнаруживается вязкая, липкая глеевая масса, единичные охристо-ржавые пятна. С глубины 50 см начинает просачиваться почвенно-грунтовая вода. Из-за большого объема внесенных стоков и их высокой минерализации отчетливо прослеживается явное заболачивание почвы. Почвенная масса разрушается, происходит профильное перераспределение илисто-коллоидных частиц сверху вниз и отложение их на глубине 50 см. Образуется заиленный слой, лишенный пористости, который выполняет функцию водоупора. Вода атмосферных осадков застаивается на поверхности почвы.

Содержание солей в химическом составе стоков колебалось в пределах от 4248 до 4833 мг/л, т.е. более, чем в 3 раза превышало величину, допустимую при использовании стоков. Качественный и количественный состав солей неблагоприятный для развития растений. Среди катионного состава солей преобладают соли натрия (900 мг/л), представляющие токсичность для растений. Концентрация кальция невелика, всего 45-75 мг/л. Из анионного состава преобладают гидрокарбонаты (1403-1812 мг), меньше содержится карбонатов (660-706) и хлоридов (481-488 мг/л). Исходя из катионно-анионного состава солей, в почве образуются в основном легкорастворимые, токсичные для роста и развития растений соли - бикарбонаты и карбонаты натрия (сода) и хлористый натрий. Такой химизм засоления почв явился причиной практически полного отсутствия растительности на поверхности почвы.

Животноводческие отходы, особенно жидкие стоки представляют собой ценные органические удобрения и при умелом их использовании могут повышать плодородие почв и урожайность культур, не нарушая при этом экологического состояния почв и в целом окружающей среды.

При проектировании и строительстве животноводческих комплексов, птицефабрик должна быть обязательно предусмотрена система очистных сооружений, включающая навозоудаление, накопление, обеззараживание, транспортировку и внесение в почву. Кроме того необходима организация постоянного контроля (мониторинга) за состоянием плодородия почв, охраной окружающей среды.

В Белгородской области имеются положительные примеры использования жидких стоков с допустимой концентрацией минеральных солей, в том числе и содержащих натрий. Об этом свидетельствуют результаты многолетнего опыта. В период с 1974 по 2002 годы на территории колхоза имени Фрунзе Белгородского района В.Д. Соловиченко изучил изменение морфологических, физико-химических и агрохимических свойств чернозема типичного при использовании свиных стоков.

Результаты опытов показали, что за 28-летний период действия стоков на почву, содержание гумуса в пахотном слое повысилось на 0,26 абсолютных процента. Примечательно, что обменная кислотность рН_сол. осталась практически на прежнем уровне, но с незначительным подщелачиванием почвенной среды. Сумма поглощенных оснований повысилась на 3-5 ммоль на 100 г почвы, что также свидетельствует о положительной роли свиных стоков. Из состава поглощенных оснований преобладает катион кальция, его содержание увеличилось на 5-7 ммоль на 100 г почвы. Кроме того, при внесении свиных стоков улучшился питательный режим почвы. Так, если в 1974 году содержание обменного калия в почве составляло 136, подвижного фосфора 102 и легкогидролизуемого азота 110 мг/кг почвы, то в 2002 году оно возросло соответственно до 196, 245 и 171 мг/кг почвы. Следовательно, при научно-обоснованном использовании животноводческих стоков в качестве органических удобрений повышается плодородие почвы.

Внесение стоков увеличивает урожайность возделываемых культур. На этих почвах получали около 100 т/га кормовой свеклы, 60-80 т/га зеленой массы кукурузы на силос и 40-60 т/га зеленой массы трав за один укос. Причем, выращенная продукция - кормовая и сахарная свекла, ячмень, многолетние травы, кукуруза на силос и зерно, горох использовались как на корм скоту, так и технические цели.

При использовании свиноводческих стоков под посев культур необходимо соблюдение севооборота. С этой целью в хозяйствах были приняты севообороты с чередованием культур: горох - озимая пшеница - кукуруза на зерно - ячмень. Другой вариант севооборота выглядел следующим образом: многолетние травы двух или трех лет пользования - озимая пшеница - кормовая или сахарная свекла - кукуруза на зерно или силос - ячмень с подсевом многолетних трав.

Дозы внесения животноводческих отходов, в том числе и стоков в качестве органических удобрений необходимо рассчитывать на планируемый урожай сельскохозяйственных культур (табл.6.3). Научно обоснованной нормой внесения животноводческих стоков на гектар пашни является 40-50 м ³, т.е. около 80-100 кг азота (при среднем содержании азота в стоках 0,20 %). Максимальная годовая норма внесения азота стоками на 1 га площади севооборота не должна превышать 250 кг.

Таблица 6.3 Пример расчета доз внесения животноводческих стоков (по азоту) на планируемую урожайность культур

Кроме того, использование животноводческих стоков требует обязательного соблюдения ряда условий.

Во-первых, на участках внесения стоков должна быть создана высокая культура земледелия, основанная на применении оптимальных научно-обоснованных норм внутрипочвенного внесения стоков под запланированный урожай сельскохозяйственных культур, освоении севооборотов. Во-вторых, в обязательном порядке должны соблюдаться все требования агротехнологического комплекса возделывания культур.

Нельзя вносить жидкие стоки, особенно свиные, на карбонатные и солонцеватые черноземы, имеющие щелочную реакцию почвенной среды. Это может вызвать повышение щелочности почвы, приведет к усилению процесса выщелачивания, а затем слитизации, обесструктуриванию и уплотнению почвы, ухудшению её водно-воздушного режима, т.е. в целом снижению уровня плодородия.

Свиные стоки наиболее целесообразно вносить на почвах с кислой реакцией почвенной среды: черноземах выщелоченных, оподзоленных, типичных и серых лесных почвах. Кроме того, следует учитывать уровень грунтовых вод предполагаемого участка внесения стоков. Он должен быть не меньше 3-5 м, в зависимости от инфильтрации почв.

При использовании отходов производства продукции животноводства (стоков навозных, помета птичьего и компостов) в качестве органических удобрений необходимо соблюдать технологический регламент, который разработан и утвержден постановлением правительства Белгородской области. В нем прописаны ОСТы и ТУ на данные отходы, требования к хранению и качеству стоков, транспортировке и внесению в почву. Государственный контроль за соблюдением природоохранных норм при использовании отходов должно осуществлять управление - государственная инспекция по охране почв Белгородской области.

На участках внесения свиноводческих стоков необходимо организовать постоянно действующий мониторинг за состоянием плодородия почв, урожайностью сельскохозяйственных культур, качеством продукции и охраной окружающей среды.