способ компостирования послеуборочных растительных остатков сельскохозяйственных культур

Формула изобретения

Способ компостирования послеуборочных растительных остатков сельскохозяйственных культур, включающий сбор и укладку послеуборочных растительных остатков сельскохозяйственных культур, отличающийся тем, что используют органоминеральную смесь, состоящую из навоза КРС и фосфогипса, взятых в соотношении 10:1 соответственно, и поочередно укладывают с послеуборочными растительными остатками сельскохозяйственных культур в бурт высотой до 3,0 м при следующей последовательности с соответственной высотой слоев, см:

растительные остатки озимой пшеницы - 40-45;

органоминеральная смесь - 30-35;

растительные остатки кукурузы - 40-45;

органоминеральная смесь - 30-35;

растительные остатки подсолнечника - 40-45;

органоминеральная смесь - 30-35;

растительные остатки сахарной свеклы - 40-45;

органоминеральная смесь - остальное,

которые в позднеосенний период перемешивают и компостируют в течение 4 месяцев, с продолжением компостирования ранней весной до 2 месяцев, ежемесячно перемешивая для обеспечения аэрации компостируемой кучи, и внесением с заделкой в почву перед посевом овощных и других культур, высеваемых поздно весной.

Описание изобретения к патенту

Изобретение относится к сельскому хозяйству, а именно к области утилизации послеуборочных растительных остатков сельскохозяйственных культур и приготовлению компостов.

Известен способ компостирования навоза (заявка РФ № 2002105265, кл. C05F 3/00, дата публикации: 27.01.2004), заключающийся в предварительном измельчении и опрыскивании соломы растворенным в воде гуматом калия, которая в дальнейшем перемешивается с навозом и цеолитсодержащей глиной-ирлитом и укладывается в штабель. При этом соотношение компонентов составляет: навоз 30 т/га, солома 3-4 т/га, ирлит 2-2,5 т/га, гумат калия 240-250 г/га. Изобретение позволяет повысить однородность получаемого органического удобрения и его качество.

Недостатком способа является многокомпонентность и сложность приготовления органического удобрения, а также дополнительное использование гумата калия, что делает данную технологию трудоемкой и затратной.

Известен также способ получения биоудобрения (заявка РФ № 2010.133199, кл. C05F 7/00, дата публикации: 20.02.2012), включающий смешивание сапропеля и отходов сельскохозяйственного производства и их компостирование. В качестве отходов сельскохозяйственного производства используют солому, которую предварительно измельчают, смешивают сапропель и солому в соотношении 2,5:1, смесь увлажняют и компостируют в течение 1,5-2 мес, аэрируют путем регулярного перемешивания, поддерживают влажность смеси 60-70%, а температурный режим внешней среды 10-30°C.

Недостатком способа является дополнительное измельчение соломы для компостирования, а также необходимость постоянного поддержания определенной влажности смеси и температурного режима внешней среды, что делает данный способ трудоемким. Недостатком также является то, что в компосте используются только органические удобрения, что сказывается на качестве удобрения как мелиоранта почв.

Известен также способ рационального использования послеуборочных растительных остатков (заявка РФ № 2007142617, кл. А01С 21/00, дата публикации: 27.05.2009), включающий подготовку на поле борозд глубиной 25-30 см осенью после сбора урожая, куда после подсушивания до воздушно-сухого состояния слоем в 15-20 см укладывают измельченные послеуборочные растительные остатки предыдущего урожая и укрывают их валками, участок поливают, а следующей весной по бокам валков, без перепашки поля, высаживают рассаду овощей или клубни картофеля.

Недостатком способа является дополнительная обработка почвы и создание борозд, что может ухудшать свойства почвы, а именно ее физическое состояние, а так же необходимость измельчения послеуборочных растительных остатков, что вызывает использование дополнительных технических средств и производственных затрат.

Техническим результатом является рациональное использование послеуборочных растительных остатков сельскохозяйственных культур и получение эффективного органоминерального удобрения - сложного компоста, что улучшит экологическую обстановку окружающей среды за счет утилизации отходов промышленности, сельского хозяйства и использования сложного компоста в качестве мелиоранта сельскохозяйственных земель.

Технический результат достигается тем, что в способе компостирования послеуборочных растительных остатков сельскохозяйственных культур, включающий сбор и укладку послеуборочных растительных остатков сельскохозяйственных культур, отличающийся тем, что используют органоминеральную смесь, состоящую из навоза КРС и фосфогипса, взятых в соотношении 10:1 соответственно, и поочередно укладывают с послеуборочными растительными остатками сельскохозяйственных культур в бурт высотой до 3,0 м при следующей последовательности и соответственной высотой слоев, см:

растительные остатки озимой пшеницы - 40-45;

органоминеральная смесь - 30-35;

растительные остатки кукурузы - 40-45;

органоминеральная смесь - 30-35;

растительные остатки подсолнечника - 40-45;

органоминеральная смесь - 30-35;

растительные остатки сахарной свеклы - 40-45;

органоминеральная смесь - остальное,

которые в позднеосенний период перемешивают и компостируют в течение 4 месяцев, с продолжением компостирования ранней весной до 2 месяцев, ежемесячно перемешивая для обеспечения аэрации компостируемой кучи, и внесением с заделкой в почву перед посевом овощных и других культур, высеваемых поздно весной.

Новизна заявленного предложения обусловлена тем, что растительные остатки сельскохозяйственных культур (озимой пшеницы, кукурузы, подсолнечника и сахарной свеклы) используются в качестве основного компонента компоста в год их выращивания. Заявленный способ позволяет рационально использовать послеуборочные растительные остатки сельскохозяйственных культур в год их выращивания и получить эффективное органоминеральное удобрение - сложный компост, используемый в качестве мелиоранта сельскохозяйственных земель.

По данным патентной и научно-технической литературы не обнаружен аналогичный технический результат, что позволяет судить об изобретательском уровне предложения.

Сущность изобретения поясняется на фото, где на фото 1 изображен внешний вид компоста в начале компостирования сразу после перемешивания компостируемой кучи, на фото 2 - внешний вид компоста через 3 месяца компостирования, на фото 3 - внешний вид компоста при окончании компостирования.

Способ осуществляется следующим образом.

Послеуборочные растительные остатки различных сельскохозяйственных культур (озимой пшеницы, кукурузы, подсолнечника и сахарной свеклы) собирают при помощи пресс-подборщика и транспортируют к месту приготовления компоста. Первая стадия компостирования проводится в летне-осенний период уборки основных возделываемых культур. Суть этой стадии заключается в послойной укладке послеуборочных растительных остатков сельскохозяйственных культур и органоминеральной смеси, состоящей из полуперепревшего подстилочного навоза КРС и фосфогипса, взятых в соотношении 10:1 соответственно, в бурт высотой до 3,0 м. В августе осуществляют укладку первого слоя послеуборочных растительных остатков (солома озимой пшеницы) высотой 40-45 см на выровненный слой почвы, после чего выкладывают слой органоминеральной смеси толщиной 30-35 см, а затем вновь - растительные остатки сельскохозяйственных культур. Между каждым слоем послеуборочных растительных остатков сельскохозяйственных культур и сверху бурта используют органоминеральную смесь. Формирование компостируемой кучи завершают в середине октября, после чего производят ее перемешивание. Применение полученного компоста в почву возможно уже в ноябре или после зимы с наступлением постоянных положительных температур, когда сначала осуществляется переход ко второй стадии компостирования. Суть этой стадии заключается ежемесячном перемешивании компостируемой кучи для обеспечения ее аэрации. Дальнейшее созревание компоста при постоянной положительной температуре воздуха составляет около 2 месяцев, после чего образуется достаточно однородное и качественное органоминеральное удобрение, которое можно применять под посев овощных или других культур, высеваемых поздно весной.

Соотношение компонентов в используемой органоминеральной смеси позволяет в получаемом компосте создавать реакцию среды в пределах от слабокислой (pH 6,5) до нейтральной (pH 7,0), что способствует интенсивному развитию микробиологических процессов. Последовательность слоев послеуборочных растительных остатков сельскохозяйственных культур соответствует очередности их уборки. Таким образом, применение растительных остатков сельскохозяйственных культур происходит сразу после уборки урожая, что исключает бесполезные потери питательных веществ, содержащихся в растительных остатках, как это происходит в случае их непосредственной заделки в пахотный слой почвы. Выбранное количество растительных отходов способствует повышению качества получаемого компоста за счет улучшения его физических (плотности, пористости и структуры) и химических характеристик.

Пример конкретного осуществления способа компостирования послеуборочных отходов растениеводства

Получение и оценку эффективности органоминерального компоста с участием послеуборочных растительных остатков сельскохозяйственных культур проводили на территории ОАО «Заветы Ильича» Ленинградского района.

Использование послеуборочных растительных остатков в животноводстве, на удобрение и мульчу, для производства компостов составляет около 50% от их общего сбора. Большая их часть сжигается, что негативно сказывается не только на почвенном плодородии (значительные потери гумуса, гибель полезной почвенной флоры и фауны), но и вызывает загрязнение атмосферного воздуха за счет выделения оксидов углерода, азота и других токсичных соединений. Послеуборочные растительные остатки различных сельскохозяйственных культур в среднем содержали углерода - 29-37%, азота - 0,3-0,6%, фосфора - 0,12-0,21%. В растительных остатках также находятся незначительные количества магния, кальция, серы, а так же некоторых микроэлементов - меди, молибдена, бора, марганца, кобальта, цинка и др. Выявлено широкое отношение углерода к азоту во всех видах послеуборочных растительных остатков сельскохозяйственных культур (C:N=61-96:1), что значительно замедляет процесс разрушения и минерализации, и при ее запашки в почву в чистом виде во время подготовки почвы способствует снижению биологической продуктивности сельхозкультур в первый год использования. Для исключения этого нежелательного эффекта необходимо дополнительное применение азотных удобрений или жидкого навоза (40-50 т/га). Однако при хранении и внесении чистого навоза крупного рогатого скота отмечены большие потери в нем азота (до двух третей и больше от первоначального его содержания) и органического вещества. Сохранение азота в навозе является важной практической и экологической задачей, и поэтому его компостирование совместно с фосфогипсом и послеуборочными растительными остатками является предупреждающим мероприятием от бесполезных потерь азота и органического вещества.

Мульчирование послеуборочных растительных остатков хоть и является одним из эффективных противоэрозионных и мелиоративных способов, однако при этом большинство содержащихся в них микро- и макроэлементов не сохраняются в почве. Сохранение питательных элементов и ускорение процесса разложения послеуборочных растительных остатков сельскохозяйственных культур возможно при их компостировании с органическими отходами (навоз КРС, свиней, птичий помет и т.д.). По сравнению с технологиями измельчения и запашки в почву послеуборочных растительных остатков возделываемых сельхозкультур их использование для производства сложных компостов способствует интенсивному разложению растительного материала и сохранению большинства находящихся в нем питательных элементов.

Химический анализ сформировавшегося компоста показал, что использование фосфогипса и послеуборочных растительных остатков способствовало нейтрализации щелочной реакции среды органического отхода (pH 7,5-8,0). На момент созревания сложного компоста реакция среды составила от pH 6,9 до 7,2. Компостирование навоза КРС совместно с фосфогипсом снижает денитрификацию азота и уменьшает его потери до 12,7%, отмечается заметное повышение концентрации азота в аммонийной форме. В расчете на 100 т навоза в сложной органоминеральной смеси (послеуборочные растительные остатки + навоз КРС+ фосфогипс) сохраняется до 500 кг азота. Вместе с азотной частью в сложном компосте в силу агрегирования фосфогипса с органической составляющей сохраняется органическое вещество (потери сокращаются и в среднем составляют 10,0%). Кроме этого за счет фосфогипса и послеуборочных растительных остатков компост обогащается кальцием, серой, фосфором, кремнием, а также микроэлементами, необходимыми для роста и развития сельскохозяйственных культур.

Формирование компоста сопровождается усилением микробиологических процессов, способствующих образованию новых круговоротов биогенов, активации дыхания компоста и ускорению переработки навоза с 2-х лет до 4-6 месяцев. В формируемом компосте отмечено снижение количества паразитов до уровня санитарно-ветеринарных требований и обеззараживание его органической составляющей. Кислая реакция водного раствора фосфогипса, особенно наличие в нем серной, фосфорной и других кислот, а также его минеральные коллоиды обусловливают мацерацию верхнего покрова яиц различных паразитов и их гибель за весьма короткий срок.

Использование в сложном компосте послеуборочных растительных остатков сельскохозяйственных культур способствует вовлечению в процесс разложения органического вещества микроорганизмов, которые при благоприятных условиях доводят его состояние до равновесного уровня. Вместе с тем, послеуборочные растительные остатки способствуют улучшению физических характеристик сложного компоста, его плотности, пористости и структуры, что в свою очередь повышает качество компостируемого материала. Разложение послеуборочных растительных остатков наиболее интенсивно протекает в ранневесенний период с наступление постоянных положительных температур и к концу компостирования остатки минерализуются практически полностью, изредка визуально отмечается наличие неразложившихся стеблей (фото 1, 2, 3). Отмечена хорошо агрегированная структура сформировавшегося компоста, отличающаяся пористостью, мелкозернистостью, сыпучестью и устойчивой влажностью на уровне 15-20%.

Таким образом, в процессе компостирования за 4-6 месяцев формируется органоминеральное удобрение - сложный компост, являющийся безопасным и обладающий рядом благоприятных свойств, что позволяет использовать его в качестве мелиоранта сельскохозяйственных земель.

Применение сформировавшегося компоста с участием послеуборочных растительных остатков сельскохозяйственных культур на опытных участках в ОАО «Заветы Ильича» способствовало улучшению ряда почвенных характеристик и повышению биологической продуктивности овощных культур. Отмечено благоприятное воздействие на агрохимический состав почвы: увеличение содержания органического вещества (на 3%), подвижных форм фосфора, общего азота, серы и обменного кальция.

Сложный компост с участием послеуборочных растительных остатков сельскохозяйственных культур также эффективно повлиял на агрофизические свойства почвы, что выразилось в увеличении доли мелкодисперсных фракций (на 4-5%), снижении плотности пахотного слоя почвы на 6%, повышении его порозности и влагоемкости на 12%. Применение сложного компоста позволяет улучшить один из главных и обеспечивающих высокий и устойчивый урожай культур показатель почвы - структуру. На опытных участках с внесением компоста прослеживается увеличение коэффициента структурности почвы, что позволяет создать благоприятные водный, воздушный, тепловой и пищевой режимы для роста растений. Усиление процесса агрегирования почвы при внесении сложного компоста с участием послеуборочных растительных остатков сельскохозяйственных культур усиливает стабильность органического вещества в почве. Улучшение структурного состояния пахотного слоя почвы влияет на биологическую продуктивность пашни. Так применение компоста способствовало увеличению урожайности возделываемых культур, особенно листовых, овощной свеклы и кукурузы. Прибавка урожая листовых (капуста белокочанная) в среднем составила 17,3 ц/га, овощной кукурузы - 12,5 ц/га, овощной свеклы - 54,4 ц/га; положительное действие компоста длилось в течение 4-5 лет.

На опытном участке, где вносился компост, также сказалось на количественном составе почвенной мезофауны - отмечается повышение главных производителей гумуса (дождевых червей и энхитреид), что связано с увеличением в почве органического вещества и продуктивной влаги. Увеличение численности популяции дождевых червей говорит о благоприятных условиях для их жизнедеятельности при внесении в почву сложного компоста (контроль - 44, компост - 73 экз./м²).

Таким образом, использование сложного компоста с участием послеуборочных растительных остатков сельскохозяйственных культур в течение длительного периода времени (4-5 лет) улучшает агрономические свойства почвы и способствует повышению биологической продуктивности агроценоза.

Заявленный способ позволяет рационально использовать послеуборочные растительные остатки сельскохозяйственных культур в год их выращивания и получить эффективное органоминеральное удобрение - сложный компост, используемый в качестве мелиоранта сельскохозяйственных земель.