close

Вход

Забыли?

вход по аккаунту

?

Эколого-гигиеническая оценка органоминеральных удобрений на основе отходов животноводства

код для вставкиСкачать
На правах рукописи
Кротков Алексей Сергеевич
ЭКОЛОГО-ГИГИЕНИЧЕСКАЯ ОЦЕНКА ОРГАНОМИНЕРАЛЬНЫХ
УДОБРЕНИЙ НА ОСНОВЕ ОТХОДОВ ЖИВОТНОВОДСТВА
06.02.05. – Ветеринарная санитария, экология, зоогигиена и ветеринарно-санитарная экспертиза
Автореферат
на соискание ученой степени
кандидата биологических наук
Москва 2018
Работа выполнена на кафедре зоогигиены и птицеводства имени А.К.
Даниловой ФГБОУ ВО «Московская государственная академия ветеринарной
медицины и биотехнологии – МВА имени К.И. Скрябина»
Научный руководитель: Кочиш
Иван
Иванович,
доктор
сельскохозяйственных
наук,
профессор,
академик
Российской
академии наук
Официальные оппоненты: Семенов Владимир Григорьевич –
д.б.н., профессор кафедры морфологии,
акушерства и терапии ФГБОУ ВО
Чувашской
государственной
сельскохозяйственной академии
Денисова Елизавета Аркадьевна –
д.б.н.,
и.о.
зав.
лаборатории
технического
регулирования
и
стандартизации ВНИИВСГЭ – филиала
ФГБНУ ФНЦ ВИЭВ РАН
Ведущая организация: Всероссийский научноисследовательский и технологический
институт биологической
промышленности (ФГБНУ
ВНИИТИБП)
Защита диссертация состоится «___» __________ 2018 г. в ____ часов на
заседании диссертационного совета Д.220.42.05 при ФГБОУ ВО «Московская
государственная академия ветеринарной медицины и биотехнологии – МВА
имени К.И. Скрябина» по адресу: 109472, г. Москва, ул. Академика Скрябина,
д.23; тел. (495) 377 93 83.
С диссертацией можно ознакомиться в библиотеке ФГБОУ ВО «Московская
государственная академия ветеринарной медицины и биотехнологии – МВА
имени К.И. Скрябина».
Автореферат размещен на сайте http://www.mgavm.ru «___» __________2018 г.
Автореферат разослан «___» __________2018 г.
Ученый секретарь диссертационного совета
Волчкова Л.А.
I. Общая характеристика работы
Актуальность темы. В числе факторов, оказывающих отрицательное
влияние на окружающую среду в зоне расположения животноводческих ферм и
птицеводческих предприятий, является образование на них отходов
производства. Поэтому очень важным элементом в системе природоохранных
мероприятий
является
организация
рациональных
и
эффективных
технологических решений по переработке органических отходов.
В Конституции Российской Федерации, Федеральных законах Российской
Федерации «Об охране окружающей среды» №7-ФЗ от 10 января 2002 г. и «Об
отходах производства и потребления» №89-ФЗ от 24 июня 1998 г. заложены
широкие возможности для управления отходами производства и потребления.
При этом необходимо учитывать, что органические отходы (навоз и помет)
являются неотъемлемой частью технологического процесса получения
продукции на животноводческих фермах. Традиционно в мировой и
отечественной практике сельскохозяйственного производства все виды навоза и
помета используются для органического удобрения земельных угодий,
повышения плодородия почвы и урожайности сельскохозяйственных культур
(Г.А. Мысова, 2004; М.Я. Тремасов с соавт., 2010; Л.Е. Матросова с соавт., 2012;
В.Г. Тюрин, И.И. Кочиш, 2016; Г.К. Волков, И.Р. Смирнова, 2017).
Безопасное и эффективное применение навоза и помета в качестве
органического удобрения в практике сельского хозяйства возможно при
отсутствии в нем патогенных микроорганизмов, возбудителей инфекционных
заболеваний (ГОСТ 20432-82 «Удобрения. Термины и определения»;
«Методические рекомендации по технологическому проектированию систем
удаления и подготовки к использованию навоза и помета» - РД-АПК 1.10.15.0217).
Требованиями действующих нормативных документов запрещено
применение в земледелии бесподстилочного навоза, поступающего с
животноводческих ферм. Органические отходы (навоз и помет) должны
использоваться только в виде компостов и после соответствующей переработки.
В последние годы при переработке органических отходов животноводства
всё большее внимание уделяется получению полноценных органоминеральных
удобрений.
Поэтому одной из важных задач научных исследований и практики на
современном этапе развития отечественного агропромышленного комплекса
является обоснование широкого использования органических отходов
животноводства и различных минеральных компонентов для создания новых
видов комплексных органоминеральных удобрений, характеризующихся
безопасностью для окружающей среды, агроэкологической ценностью и
эффективностью.
Вместе с тем, при создании новых органоминеральных удобрений
необходимо учитывать, что органические отходы животноводства (навоз и
3
помет), которые служат основой таких удобрений, являются благоприятной
средой для роста, развития и размножения патогенной микрофлоры, а также
сохранения вирулентных свойств.
Согласно данным Всемирной организации здравоохранения (ВОЗ) навоз и
помет являются факторами передачи более 100 возбудителей болезней
животных, птиц и человека (G. Blanken, 1970).
Безопасное и эффективное применение отходов животноводства для
получения органических и органоминеральных удобрений и их использование
возможно только при полном обеззараживании от патогенных микроорганизмов
и возбудителей инфекционных заболеваний. Учитывая особую эпизоотическую,
санитарноэпидемиологическую
опасность,
которую
представляют
органоминеральные удобрения на основе отходов животноводства и, в
частности, навоза крупного рогатого скота для окружающей среды, важным
является поиск и научное обоснование использования компонентов, входящих в
состав указанных удобрений, обеспечивающих не только их удобрительную
ценность, но и санитарно-гигиеническую и экологическую безопасность.
В связи с вышеизложенным проведение санитарно-гигиенической и
экологической оценки органоминеральных удобрений на основе использования
отходов животноводства актуально.
Степень разработанности темы исследования. Научные исследования по
разработке способов переработки и утилизации органических отходов
животноводства (навоза и помета) и изучению их влияния на окружающую среду
ведутся как отечественными, так и зарубежными учеными (D. Morse, 1994; Н.Г.
Ковалев, 2006; М.Я. Тремасо, 2010; И.Р. Смирнова, 2011; И.И. Кочиш, В.Г.
Тюрин, 2015; D. Ljubojevic et al, 2016). Ветеринарно-санитарной и экологической
оценки технологических решений подготовки и переработки навоза и помета с
целью получения органических удобрений и их использования для повышения
плодородия почв посвящены работы многих ученых: И.А. Архипченко с соавт.,
2001; Г.Е. Мерзлая, 2003; В.П. Лысенко, 2004; С.И. Тарасов, 2004; В.Г. Тюрин,
Г.А. Мысова, К.Н. Бирюков 2016.
В настоящее время активно ведутся поиски рациональных методов
переработки органических отходов. Одним из современных технологических
решений переработки отходов является получение органоминеральных
удобрений пролонгированного действия. Применение органоминеральных
удобрений, содержащих в своем составе полный набор, как макро, так и
микроэлементов,
позволяет
значительно
повысить
продуктивность
сельскохозяйственного производства и качество продукции. Вместе с тем,
безопасное и эффективное применение отходов животноводства для получения
органоминеральных удобрений и их использование возможно при полном
обеззараживании органического субстрата от патогенных микроорганизмов и
возбудителей инфекционных заболеваний. Тем не менее определение санитарнобактериологических и экологических показателей органоминеральных
удобрений, полученных на основе отходов животноводства остается
4
недостаточно изученным и полным.
Поэтому проведение санитарно-гигиенической и экологической оценки
органоминеральных
удобрений
на
основе
использования
отходов
животноводства актуально и является важным элементом в научной системе
разработки эффективных и экологически безопасных удобрений для нужд
агропромышленного комплекса.
Цели и задачи исследований.
Целью настоящей работы явилось проведение экологической и
гигиенической оценки органоминеральных удобрений на основе отходов
животноводства.
Для достижения цели были поставлены следующие задачи:
- изучить санитарно-бактериологическое состояние органоминерального
удобрения на основе отходов животноводства;
- определить химический состав органоминерального удобрения на основе
отходов животноводства;
- определить санитарно-гигиеническое состояние гранулированного
органоминерального
удобрения
пролонгированного
действия
по
технологическим этапам его получения в производственных условиях;
- изучить влияние органоминерального удобрения на рост и развитие
биомассы овощной культуры (на примере огурца).
Научная новизна.
Впервые в лабораторных условиях на основании комплексных
экспериментальных исследований с помощью современных гигиенических,
физико-химических и микробиологических методов дана ветеринарносанитарная и экологическая оценка современного биотехнологического способа
переработки навоза в гранулированное органоминеральное удобрение
пролонгированного влияния.
Определено
санитарно-гигиеническое
состояние
гранулированного
органоминерального удобрения пролонгированного влияния по технологическим
этапам его получения в производственных условиях.
Установлена продолжительность выживаемости возбудителей различных
инфекционных заболеваний животных (эшерихии, сальмонеллы, золотистый
стафилококк, микобактерии – на примере атипичного штамма В-5) в навозе при
контаминации
органоминеральных
удобрений
на
основе
отходов
животноводства с использованием различных минеральных компонентов.
Научная новизна подтверждена 2 патентами РФ №2602626 и №2602627,
зарегистрированных в Государственном реестре изобретений РФ 26 октября
2016 г.
Теоретическая и практическая значимость работы.
Результаты научных исследований представляют интерес для решения
практических задач, связанных с переработкой навоза его обеззараживанием от
патогенной микрофлоры и последующим использованием в виде органического
и органоминерального удобрения для повышения плодородия почвы, получения
5
продукции растениеводства высокого качества.
Данные, характеризующие санитарно-микробиологическое состояние
навоза, продолжительность выживания патогенных и условно патогенных
микроорганизмов в навозе и в процессе производства органоминеральных
удобрений могут быть использованы для оценки объектов окружающей
природной среды, как факторов передачи возбудителей инфекционных болезней
животных, человека и учитываться при организации проведения
противоэпизоотических и природоохранных мероприятий.
Методология и методы исследований.
Методология исследований настоящей работы основывается на научных
положениях, сформулированных в научных работах отечественных и
зарубежных авторов в области изучения санитарно-гигиенического и
экологического состояния органических отходов животноводства и продуктов их
переработки при получении органических и органоминеральных удобрений для
нужд агропромышленного комплекса.
При выполнении настоящей работы был использован комплекс различных
специальных методов, включая: зоогигиенические, микробиологические,
ветеринарно-санитарные, токсикологические, химические, агрохимические,
физические и статистические методы. Это позволило обеспечить получение
объективных данных, необходимых для санитарно-гигиенической и
экологической оценки органоминеральных удобрений пролонгированного
действия на основе навоза крупного рогатого скота.
Основные положения, выносимые на защиту.
результаты
санитарно-бактериологических
исследований
гранулированного органоминерального удобрения пролонгированного действия
на основе навоза крупного рогатого скота;
- санитарно-гигиеническая оценка различных этапов производства
гранулированного органоминерального удобрения пролонгированного действия
на основе навоза крупного рогатого скота;
результаты,
характеризующие
влияние
гранулированного
органоминерального удобрения пролонгированного действия на основе навоза
крупного рогатого скота на рост и развитие овощных культур (огурца).
Степень достоверности и апробация результатов.
Представленные в работе результаты исследований выполнены в ФГБОУ
ВО «Московская государственная академия ветеринарной медицины и
биотехнологии - МВА имени К.И. Скрябина» и в производственных условиях
ООО «Молоко Черноземья», Аннинского района Воронежской области
непосредственно на участках технологического процесса, где осуществляется
переработка
навоза
крупного
рогатого
скота в
гранулированные
органоминеральные
удобрения
пролонгированного
действия.
Перед
проведением исследований был проанализирован большой объем отечественной
и зарубежной литературы и отработаны методики, соответствующие теме и
методам исследований.
6
Достоверность результатов исследований подтверждается большим
объемом полученного фактического материала на сертифицированном
оборудовании с использованием стандартизированных реактивов. Основные
результаты исследований обработаны статистически с использованием
компьютерной программы Microsoft Exel и сопоставлением с критерием
Стюдента. В результате проведенных исследований соискатель сформулировал
заключение (выводы) и ответил на поставленные задачи.
Основные положения диссертации были представлены на выставке
«Золотая осень» (октябрь 2016, 2017) доложены на 6-ой Международной научнопрактической конференции «Актуальные проблемы науки XXI века» (Москва,
2016), а также на ежегодных отчетах аспирантов и соискателей ФГБОУ ВО
«Московская
государственная
академия
ветеринарной
медицины и
биотехнологии — МВА им. К.И. Скрябина».
2. Основное содержание работы.
2.1. Материалы, место проведения и методы исследований.
Ветеринарно-санитарная
оценка
технологии
производства
органоминерального удобрения на основе отходов животноводства и разработка
режимов его обеззараживания проводилась комплексно с использованием
современных физико-химических, микробиологических и гигиенических
методов исследований, а также метода вариационной статистики в лабораторных
и производственных условиях непосредственно на участках технологического
процесса, где осуществлялось получение гранулированного органического и
органоминерального удобрения пролонгированного действия на основе навоза
крупного рогатого скота.
Научно-исследовательская работа выполнялась в течение 2014-2017 гг. на
кафедре зоогигиены и птицеводства им. А.К. Даниловой Федерального
государственного бюджетного образовательного учреждения высшего
образования «Московская государственная академия ветеринарной медицины и
биотехнологии - МВА имени К.И. Скрябина» и в производственных условиях
ООО «Молоко Черноземья» Аннинского района Воронежской области.
Поставленные задачи решались исследованиями в лабораторных условиях и
в научно-производственных экспериментах согласно схеме проведения научноисследовательских работ, представленной на рисунке 1.
Материалом и объектом исследований служили навоз крупного рогатого
скота, исходный подготовленный органический субстрат из навоза, опилок,
мочевины (карбамид марки Б) и формалина.
Санитарно-бактериологическое состояние органоминеральных удобрений
на основе отходов животноводства определяли в соответствии с показателями,
регламентирующими национальным стандартом Российской Федерации ГОСТ Р
53117-2008 «Удобрения органические на основе отходов животноводства».
Для оценки степени обеззараживания органоминеральных удобрений на
7
основе навоза крупного рогатого скота с добавлением мочевины (карбамида
марки Б) и формалина (37%) проведены санитарно-бактериологические
исследования по определению жизнеспособности группы микроорганизмов,
различных по устойчивости к воздействию факторов внешней среды и
химических средств.
Опыты
по
определению
степени
и
сроков
обеззараживания
органоминеральных удобрений проводили непосредственно в смесителе и
резервуаре, загруженном исходным органоминеральным субстратом (навоз
крупного рогатого скота, мочевина и формалин), в который закладывали тестобъекты, контаминированные взвесью из микроорганизмов (E. Coli, Salm.
Dublin, St. Aureus, микобактерии В-5), отличающиеся различной степенью
устойчивости к действию неблагоприятных факторов.
Тест-объектами служили мешочки из бязевой ткани с навеской
органоминерального субстрата, контаминированного 2-х млрд. суспензией
энтеропатогенными культурами бактерий группы кишечных палочек (E. Coli –
O139), сальмонеллами (Salm. Dublin), стафилококком (St. Aureus – 209-Р) и
микобактериями — атипичный штамм В-5, в дозе 1 мл на 1 г навески. Тестобъект извлекали после окончания технологического процесса подготовки
органоминерального удобрения, через 3, 6, 9, 12, 15, 18, 21, 24, 27, 30, 33, 36, 39,
42 часа и подвергали микробиологическим исследованиям. Каждая серия опытов
сопровождалась контролем. Контролем служил навоз крупного рогатого скота,
контаминированный индикаторными микроорганизмами без формалина и
мочевины. Жизнеспособность микроорганизмов определяли по результатам
микробиологических исследований в соответствии с «Ветеринарносанитарными правилами подготовки к использованию в качестве органических
удобрений навоза, помета и стоков при инфекционных и инвазионных болезнях
животных и птиц» утвержденных Департаментом ветеринарии Минсельхозпрода
России,
1997
г.;
«Методическими
указаниями
по
санитарномикробиологическому исследованию почвы» МУ МЗ СССР № 2293-81 от
19.02.1981 г.; ГОСТ 17.4.4.02. – 84 «Охрана природы. Методы отбора и
подготовки проб для химического, бактериологического и гельминтологического
анализа»; «Методами анализов органических удобрений» М. 2003; ГОСТ 2671294 «Удобрения органические. Общие требования к методам анализа»;
«Правилами проведения дезинфекции и дезинвазии объектов государственного
ветеринарного надзора» № 13-5-02/0522 от 15.07.2002 г.
Уровень микробной контаминации нативного навоза крупного рогатого
скота, влажной органоминеральной смеси из навоза, мочевины, суперфосфата,
калий магнезии и высушенного органоминерального субстрата из навоза и
минеральных компонентов, а также гранулированного органоминерального
удобрения определяли общепринятыми методами, учитывая количество
мезофильных аэробных и факультативных анаэробных микроорганизмов
(КМАФАнМ), индекс санитарно-показательных микроорганизмов (колиформы,
энтеробактерии), наличие патогенных и болезнетворных микроорганизмов, в том
8
числе энтеробактерий (патогенных серовариантов бактерий группы кишечных
палочек, сальмонелл), энтерококков.
Одновременно при изучении санитарно-бактериологического состояния
определяли рН, влажность органического субстрата и температурные параметры.
рН определяли потенциометрическим методом в соответствии с ГОСТ 27979-88
с помощью рН-метра. Влажность определяли в соответствии с ГОСТ 26713-85.
Массовую долю влаги выражали в процентах. Температурные параметры
учитывались с помощью термометра и самопишущих суточного и недельного
термографов.
Изучение влияния органоминерального удобрения на основе отходов
животноводства на рост и развития овощных культур (на примере огурца)
проводили в вегетационном опыте в сосудах при выращивании рассады огурца в
фитотроне Федерального государственного бюджетного научного учреждения
«Всероссийский научно-исследовательский институт агрохимии имени Д.Н.
Прянишникова» в соответствии с принятыми методическими указаниями
Программы и методики исследований в географической сети полевых опытов по
комплексному применению средств химизации в земледелии (1990).
Схема опыта включала контроль без внесения удобрений, четыре варианта
(вар. 2, 3, 4, 5) с последовательно возрастающими дозами органоминерального
удобрения, составляющими по содержанию азота соответственно 100, 200, 300,
400 кг/га. Вариант с минеральными удобрениями в дозе Nобщ 200, который
эквивалентен по содержанию азота варианту 3 и вариант совместного
применения минеральных удобрений и испытываемого органоминерального
удобрения на основе отходов животноводства, также эквивалентный по
содержанию азота варианту 3.
Температура воздуха в период опыта поддерживалась на уровне 24-25°С
днем и 20°С – ночью. Световой режим обеспечивался люминесцентными
лампами. Освещенность составляла 12 люкс, а фотопериод 14 часов.
Почва
для
опыта
характеризовалась
как
дерново-подзолистая
тяжелосуглинистая и имела следующие агрохимические показатели: рН - 5,6,
содержание органического углерода – 1,19% (или 2,4 гумуса), содержание
подвижного фосфора (Р2О5) по Кирсанову 526 мг/кг, калия (К2О) 386 мг/кг, Nобщ
0,18%.
Полученный экспериментальный материал подвергнут математической
обработке методом вариационной статистики и вычислением средних
арифметических значений. Достоверность различий показателей определялась с
помощью критерия Стъюдента.
При выполнении научно-исследовательской работы по теме диссертации
проведено три серии экспериментов и более 900 санитарно-бактериологических,
400 физико-химических анализов проб нативного навоза крупного рогатого
скота, органоминерального субстрата и гранулированного органоминерального
удобрения.
9
2.2. Результаты исследований
2.2.1.
Изучение
санитарно-бактериологического
состояния
органоминеральных удобрений на основе навоза крупного рогатого скота
В качестве минеральных компонентов для получения органоминерального
удобрения на основе отходов животноводства были взяты мочевина (карбамид
марки Б), суперфосфата, калимагнезия. Использование в качестве минеральных
компонентов мочевины и формальдегида (формалина 37%) обосновано тем, что
продукты поликонденсации этих элементов превосходят стандартные удобрения.
Они создают наиболее оптимальный режим питания растений, характеризуются
высокой эффективностью действия на интенсивность микробиологических
процессов в почвах, благоприятно сказываются на интенсивность развития
важнейших физиологических групп микроорганизмов, принимающие участие в
трансформации азота и разлагающих труднодоступные растениями фосфаты
кальция, аммония и железа. Способствуют накоплению в почве аммиачных и
нитратных форм азота, а также подвижного фосфора, необходимых для
оптимального удовлетворения потребности растений в этих элементах,
следовательно, и обеспечивающих получение высоких урожаев.
К тому же формальдегид в виде газа или водных растворов способен
оказывать губительное действие на споровые формы микробов, на
неспорообразующие микроорганизмы, на вирусы и на некоторые плесневые
грибы, что позволяет его использовать как дезинфицирующее средство. Он
весьма эффективен не только для дезинфекции животноводческих помещений,
но и для обеззараживания навоза и навозных стоков при соответствующей
экспозиции и гомогенизации.
Результаты санитарно-бактериологических исследований показали, что
использование при производстве органоминеральных удобрений на основе
навоза крупного рогатого скота, мочевины и формалина в количестве 0,1% к
объему массы инактивация бактерий группы кишечных палочек (E. Coli – O139) и
рода сальмонелл (Salm. dublin) происходит в органоминеральном субстрате через
36 часов, а кокковая микрофлора (St. aureus – 209-Р) и микобактерии (атипичный
штамм В-5) не обнаруживается в органоминеральном субстрате через 39 часов.
При увеличении расхода этих компонентов в субстрате до 0,2% к его массе
бактерии группы кишечных палочек и сальмонеллы не были выделены в
компосте из органоминерального субстрата через 30 часов экспозиции, а
кокковая микрофлора и микобактерии не обнаружены через 36 часов.
Наиболее эффективный для инактивации тест микроорганизмов в
органоминеральной смеси на основе навоза крупного рогатого скота является
использование мочевины и формалина в количестве 0,3% к объему массы.
Так в органоминеральных смесях с указанной концентрацией мочевины и
формалина тест-микроорганизмы (бактерии группы кишечных палочек,
сальмонеллы, кокковая микрофлора и микобактерии) погибают через 12 часов
компостирования.
10
На основании изучения продолжительности выживаемости индикаторных
санитарно-показательных микроорганизмов в органоминеральном субстрате на
основе навоза крупного рогатого скота установлено, что смешивание
минеральных компонентов мочевины и формалина в компостной смеси в
количестве 0,3% от ее объема обеспечивает инактивацию санитарнопоказательной микрофлоры после 12 часов экспозиции.
2.2.2. Определение химического состава свежего навоза крупного
рогатого скота и гранулированных органоминеральных удобрений
пролонгированного действия на его основе.
Химический состав навоза (свежего) крупного рогатого скота определяли с
учетом технологических особенностей содержания и кормления животных на
молочно-товарных фермах.
Проведено сравнительное изучение химического состава нативного навоза
крупного рогатого скота на соломенной подстилке, переработанного навоза и
гранулированного органоминерального удобрения.
Химический состав свежего, переработанного подстилочного навоза и
гранулированного органоминерального удобрения приведен в таблице 1.
Таблица 1
Химический состав свежего и переработанного подстилочного навоза и
гранулированного органоминерального удобрения
Химический
состав
Влажность, %
Сухое вещество, %
pH
Навоз на соломенной
подстилке
Переработанный навоз
(компост)
Гранулилированное
органоминеральное
удобрение
77,3+ 1,5
22,7+ 0,9
7,1 + 0,8
45,5+ 1,8
54,5+ 2,1
7,3 + 0,9
2.0+ 0,6
98,0+ 2,4
6,8+ 0,7
79,7+ 2,1
20,3+ 1,4
44.9+ 1.9
55.1+ 1,7
19,50+ 0,9
80,5+ 2,6
0,45+ 0,2
0,28+ 0,3
0,14+ 0,1
0,23+0,1
0,50+ 0,1
0,84+ 0,3
0,02+ 0,001
0,11+ 0,05
1.03+0,15
0,76+ 0,2
2,4-4,0+ 1,5
0,6+ 0,8
0,8+ 0,5
5,1+0,9
7,9+ 1,1
Содержание в сухом
веществе:
Зола, %
Органическое
вещество
Азот:
общий
белковый
аммиачный
Фосфор (Р2О5)
Калий (К2О)
Результаты исследований, представленные в таблице 1 показывают, что
переработанный навоз крупного рогатого скота имеет влажность 45,5%, это в 1,7
11
раза меньше, чем влажность навоза на соломенной подстилке. Оба органические
субстрата характеризуются низким содержанием органического вещества,
которое составляет 20,3% и 55,1% соответственно. В сухом веществе навоза на
соломенной подстилке содержится 0,45% общего азота, в том числе аммиачного
0,14%, против 0,84% общего азота и 0,11% аммиачного у переработанного
навоза. В этих органических смесях содержание общего фосфора (Р 2О5)
составило 0,23% и 1,03%, а общего калия (К2О) - 0,5% и 0,76% соответственно.
Органоминеральные удобрения при влажности 2,0% содержали свыше 80%
органического вещества. Общий азот в этих удобрениях составлял 2,4-4,0%, где
одна четвертая часть этого количества азота была представлена доступной для
растений формой в виде аммонийного азота. Содержание фосфора было более
5%, а калия более 7,9%.
В расчете на 1 тонну органоминерального удобрения приходится от 146 до
195 кг основных питательных веществ (N, P, K), необходимых для роста и
развития растений, что по суммарному запасу основных биогенных веществ
выше в 3,0-3,2 раза по сравнению с переработанным подстилочным навозом.
По химическому составу гранулированные органоминеральные удобрения
отвечают национальному стандарту Российской Федерации ГОСТ Р 53117-2008.
Удобрения органические на основе отходов животноводства.
Не менее важным для экологической оценки органоминеральных
удобрений является определение тяжелых металлов. Поэтому нами параллельно
проведены исследования по определению уровня содержания тяжелых металлов
в органоминеральных удобрениях.
Содержание тяжелых металлов в гранулированных органоминеральных
удобрениях на основе навоза крупного рогатого скота показано в таблице 2.
Таблица 2
Содержание тяжелых металлов (валовые содержания) в
органоминеральных удобрениях, мг/кг
Наименование
показателя
Кадмий (Cd)
Медь (Cu)
Свинец (Pb)
Никель (Ni)
Цинк (Zn)
Кобальт (Co)
Хром (Cr)
Марганец (Mn)
Содержание в
органоминеральном
удобрении
Нормативные требования по
СанПиН 2.1.573-96
2,36+ 0,9
27,15+ 2,1
6,05+ 0,7
13,22+ 1,1
337,6+ 10,5
1,11+ 0,3
29,78+ 2,4
371,3+ 11,5
30
1500
1000
400
4000
5
1200
700
Данные таблицы 2 показывают, что уровень содержания тяжелых металлов
в гранулированных органоминеральных удобрениях не превышает предельно
12
допустимых концентраций, предусмотренных действующими нормативными
документами (Сан ПиН 21.573-96).
2.2.3.
Определение
санитарно-бактериологического
состояния
гранулированного
органоминерального
удобрения
пролонгированного
действия по технологическим этапам его получения в производственных
условиях.
Санитарно-бактериологическую оценку проводили с учетом технологии
получения органоминерального удобрения, включая основные этапы подготовки,
переработки органического субстрата на основе навоза крупного рогатого скота с
использованием минеральных компонентов, а также после их сушки и
гранулирования
при
получении
органоминерального
удобрения
пролонгированного действия.
Влажность навоза крупного рогатого скота, используемого для
приготовления компоста составляла 85,6-86,0%, влажность соломы - 75,2-76,3%,
влажность опилок - 48,3-49,2%. Влажность исходного субстрата находилась в
пределах 63,1-64,6%.
Перед закладкой в смеситель органические и минеральные компоненты:
навоз, опилки и солома перемешивались, а затем подготовленная для
ферментации смесь загружалась в резервуар-смеситель.
Смеситель оборудован тензодатчиками для взвешивания смешиваемого
сырья и компонентов. С ленточного конвейера сырьё перемещается в резервуар
для хранения в течении 9-12 часов. Далее органический субстрат (смесь)
загружается в бункер приема сырья с помощью подвижных элементов.
После шнековый транспортёр перемещает сырьё в загрузочное устройство
сушильного барабана.
Сушка сырья происходит во вращающемся однопроходном сушильном
барабане под воздействием агента сушки. Сырьё постоянно перемешивается и
меняет направление движения, конструкция барабана позволяет перемешивать и
разбивать комья сырья, что позволяет иметь на выходе гомогенизированную
смесь. Температура на входе в сушильный барабан составляет не менее плюс
200ºС, а на входе из барабана не менее плюс 90ºС.
Показания температуры регистрируются автоматически на пульте
управления с помощью приборов от датчиков термопар, установленных на
загрузочном и выгрузном патрубке сушильного барабана.
Влажность сырья на выходе из сушильного барабана составляет не более
15%, размер фракции не более 5 мм.
Далее высушенное сырье поступает в дозатор. Он осуществляет
равномерную подачу сырья для гранулирования.
Сырьё подаётся питателем в пресс-узел, затягивается между вращающейся
матрицей и пресс-вальцами и выдавливается через фильеры, принимая форму
гранул.
13
Производительность установки составляла 7-10 тонн гранулированного
органического или органоминерального удобрения пролонгированного действия
в сутки.
Санитарно-бактериологическое
состояние
гранулированного
органоминерального удобрения на основе навоза крупного рогатого скота
показано в таблице 3.
Таблица 3
Санитарно-бактериологическое состояние гранулированного
органоминерального удобрения по технологическим этапам его получения
Наименование технологического этапа и органического
субстрата
№№
Наименование
пп микробиологическог
о показателя
Единицы
измерения
Количество
мезофильных
аэробных
факультативно
анаэробных
микроорганизмов
(КМАФАнМ)
КОЕ/г
и
Индекс
санитарнопоказательных
микроорганизмов
- колиформы
энтеробактерии
(энтерококки)
Нативный
свежий навоз
После
смешивания
(влажная
органоминеральная
смесь)
После сушки
После
(высушенная
гранулирования
органомине- (гранулированная
ральная смесь)
органоминеральная смесь
1,43 · 106
8,4 · 105
3,1 · 103
1,1 · 102
1,0 · 105
1,0 · 104
1,0 · 104
1,0 · 103
1,0 · 102
1,0 · 102
Не более 10
Не более 10
отсутствуют
отсутствуют
отсутствуют
отсутствуют
отсутствуют
отсутствуют
КОЕ/г
Наличие патогенных
микроорганизмов:
- эшерихии выделены
КОЕ/г
О139; О142
О139; О142
сероварианты
- микобактерии
отсутствуют отсутствуют
- сальмонеллы
КОЕ/25,0 г отсутствуют отсутствуют
Данные, представленные в таблице 3, свидетельствуют, что пробы
органического субстрата на основе нативного навоза крупного рогатого скота не
содержат микобактерии и бактерии из рода сальмонелл, но выделены патогенные
эшерихии: сероварианты О139; О142 и характеризуются высоким коли-индексом и
индексом энтерококков, который составлял 1,0 · 105 и 1,0 · 104 соответственно
при общем уровне микробной контаминации (КМАФАнМ) более 1,4 · 106 КОЕ/г,
что в соответствии с действующими нормативными документами: ГОСТ Р
53117-2008 «Удобрения органические на основе отходов животноводства.
Технические условия»; «Методические рекомендации по технологическому
14
проектированию систем удаления и подготовки использования навоза и помета»
(РД-АПК 1.10.15.02.-17); «Методические рекомендации по проектированию
систем удаления, обработки, обеззараживания, хранения и утилизации навоза и
помета» (РД-АПК-3.10.15.01.-17); «Ветеринарно-санитарные правила подготовки
к использованию в качестве органических удобрений навоза, помета и стоков
при инфекционных и инвазионных болезнях животных и птицы»; «Санитарноэпидемиологические требования к качеству почвы. Сан ПиН 2.1.7.1287-03» не
отвечают
ветеринарно-санитарным
и
экологическим
требованиям,
предъявляемым к навозу, как органическому удобрению, используемого для
повышения плодородия почвы.
На технологическом этапе смешивания нативного органического субстрата
(навоза крупного рогатого скота) с минеральными компонентами в образующей
влажной органоминеральной смеси общее микробное число (КМАФАнМ)
снижается до 8,4 · 105 КОЕ/г, а индекс санитарно-показательных
микроорганизмов: колиформ до 1,0 · 104 КОЕ/г, энтеробактерии (энтерококки) до
103 КОЕ/г. Вместе с тем в пробах влажной органоминеральной смеси выделены
патогенные сероварианты бактерий группы кишечных палочек О139 и О142, что
также не отвечает ветеринарно-санитарным требованиям, предъявляемым к
органическим удобрениям в соответствии с ГОСТ Р 53117-2008.
Сушка органоминеральной смеси в барабане при температуре на входе в
сушильном барабане до 200°С, а на выходе 90,0+10,0°С обеспечивает гибель
патогенной вегетативной микрофлоры (E.coli, сероварианты О139 и О142) и
позволяет добиться получения высушенной органоминеральной смеси
свободной от патогенной вегетативной микрофлоры. Тем не менее другие
микробиологические показатели, такие как индекс санитарно-показательных
микроорганизмов: индекс колиформ и индекс энтеробактерий составлял 100
КОЕ/г и был выше аналогичного показателя, предусмотренного Национальным
стандартом Российской Федерации ГОСТ Р 53117-2008 «Удобрения
органические на основе отходов животноводства» (не более 10,0 КОЕ/г).
Технологический процесс гранулирования высушенной органоминеральной
смеси позволяет получить продукт переработки органических отходов и, в
частности,
навоза
крупного
рогатого
скота
–
гранулированное
органоминеральное удобрение пролонгированного действия по санитарнобактериологическим показателям, соответствующим требованиям действующего
нормативного документа ГОСТ Р 53117-2008 «Удобрения органические на
основе отходов животноводства. Технические условия».
В пробах гранулированного органоминерального удобрения индекс
санитарно-показательных микроорганизмов (колиформы, энтеробактерии) не
превышал 10 КОЕ/г, не выделены патогенные микроорганизмы, в том числе
эшерихии, сальмонеллы, микобактерии, а количество мезофильных аэробных и
факультативных анаэробных микроорганизмов составило 1,1 тыс. КОЕ/г.
Санитарно-бактериологическая оценка процесса вовлечения отходов
животноводства и, в частности, навоза крупного рогатого скота по их
15
переработке и получению безопасного в санитарном и экологическом отношении
органического и органоминерального удобрения для нужд агропромышленного
комплекса является важнейшим элементом совершенствования и модернизации
технологии производства, контроля качества получаемой продукции.
2.2.4. Изучение влияния органоминеральных удобрений на основе навоза
крупного рогатого скота на рост и развитие овощной культуры (на примере
огурца).
Не менее важным при эколого-гигиенической оценке органоминеральных
удобрений на основе отходов животноводства является изучение их влияния на
рост и развитие сельскохозяйственных культур. В качестве объекта нами была
использована овощная культура — огурец.
Изучение влияния органоминеральных удобрений на основе навоза
крупного рогатого скота на рост и развитие овощных культур (на примере
огурца) проводили в фитотроне ФГБНУ «Всероссийский научноисследовательский институт агрохимии имени Д.Н. Прянишникова» при
консультативной помощи заведующей лабораторией агрохимии органических и
известковых удобрений, доктора сельскохозяйственных наук, профессора,
заслуженного деятеля науки РФ Г.К. Мерзлой.
Результаты
исследований,
проведенные
по
изучению
влияния
органоминеральных удобрений на рост и развития рассады огурца представлены
в таблице 4 и на рисунке 2.
Таблица 4
Влияние органоминерального удобрения на накопление надземной
биомассы огурца, выращиваемого для рассады
Варианты опыта
1. Контроль
2. ОМУ- 1 доза (N100)
3. ОМУ- 2 дозы N200)
4. ОМУ- 3 дозы N300)
5. ОМУ- 4 дозы N400)
6. Минеральные удобрения
N200P200K200
7. ОМУ N100 + минеральные
удобрения N100P100K100
НСР05, г/сосуд
Биомасса,
г/сосуд
Прибавка
г/сосуд
%
2,0
3,0
5,2
8,8
9,1
5,2
1,0
3,2
6,8
7,1
3,2
50
160
340
355
160
Отношение
надземная
биомасса/корни
3,8:1
2,5:1
2,9:1
3,5:1
4,1:1
3,2:1
6,0
4,0
200
3,5:1
1,8
16
Биомасса огурца, г/сосуд
7
6
6
5.2
5.2
ОМУ
NPK
5
4
3
2
2
1
0
Контроль
NPK+ОМУ
Рис. 2. Накопление биомассы растений огурца
при внесении различных видов удобрений
Анализ данных, представленных в таблице 4 показал, что накопление
биомассы рассады огурца находится в прямой зависимости от вносимых доз
органоминеральных удобрений.
Следует отметить, что разница между дозами вносимых удобрений в
вариантах с трех и четырех кратной дозами была несущественной и составляла
0,3 г/сосуд или 15 %, что позволило нам сделать заключение об эффективности
трехкратной дозы при выращивании рассады огурца, которая по содержанию
азота составляла 300 кг в расчете на 1 га.
Динамика накопления биомассы расстений огурца, показанная на рисунке 2
свидетельствует, что в варианте при внесении в почву одних минеральных
удобрений (вар. 6), а также при применении органоминеральных удобрений (вар.
7) биомасса рассады огурца составила соответственно 5,2 и 6,0 г/сосуд и была
практически одинаковой. В варианте, где применяли органоминеральное
удобрение (в дозе N100) в сочетании с минеральными удобрениями N100P100K100 (вар. 7) по биомассе достоверно не отличался от варианта, где
вносили только одни органоминеральные удобрения в эквивалентной дозе (вар.
3).
Три варианта, где использовались удобрения, внесенные в эквивалентных
дозах, а именно, варианты 3, 6 и 7, или органическая, минеральная и
органоминеральная системы (причем органическая и органоминеральная
системы применялись с использованием органоминерального удобрения), характеризовались практически одинаковым воздействием на накопление
биомассы растениями огурца (при НСР05=1,8).
Следует отметить, что увеличение доз органоминерального удобрения (за
исключением варианта 5 с максимальной дозой) улучшало обеспеченность
почвы доступными питательными элементами по сравнению с контролем, о чем
свидетельствует такой показатель, как соотношение надземной биомассы и
17
корней растений огурца. Улучшились условия минерального питания растений
также в варианте внесения минеральных удобрений и в варианте их сочетания с
изучаемым органоминеральным удобрением.
Согласно
проведенным
исследованиям
с
учетом
величины
сформировавшейся биомассы рассады огурца рекомендуемыми дозами
органоминерального удобрения на основе навоза крупного рогатого скота для
выращивания рассады огурца являются дозы 200 - 300 кг азота в расчете на 1 га
(6-9 т/га удобрения, или 0,6-0,9 кг/м2).
При этом биомасса растения огурца составляет 7-11 г, что на 5-8 г
превышает этот показатель у растений — аналогов в контроле без внесения
удобрений.
Органоминеральное удобрение, созданное на основе навоза крупного
рогатого скота и минеральных удобрений по своему химическому составу
отвечает нормативным требованиям ГОСТ Р 53117-2008 «Удобрения
органические на основе отходов животноводства. Технические условия»,
содержит в расчете на 1 т сухой массы свыше 139 кг NPK и является
высокоценным в агрономическом отношении.
Результаты экспериментальных исследований, проведенные в фитотроне,
свидетельствуют, что органоминеральные удобрения, полученные на основе
навоза крупного рогатого скота, оказывают положительное действие на рост и
развитие растений огурца при выращивании рассады. Установлено, что высокая
эффективность органоминерального удобрения на дерново-подзолистой
суглинистой почве достигается при его применении в дозах по содержанию
азота от 200 до 300 кг/га, что соответствует внесению удобрения в дозах от 0,6
до 0,9 кг/м2 или от 6 до 9 т/га. Использование предлагаемых доз удобрения
обеспечивает достоверное повышение биомассы рассады огурца, которая у 26суточных растений составляет от 5,2 до 8,8 г/сосуд, что в 1,5-3,4 раза выше
аналогичного показателя контроля растений-аналогов, выращенных на почвах
без внесения удобрений.
Использование органоминерального удобрения для выращивания рассады
овощных культур, наряду с агрономическим, является важным экологическим
приемом, так как при этом достигается сельскохозяйственная утилизация навоза
повышенной влажности, накапливающегося в больших объемах и
представляющего угрозу окружающей среде.
3. ЗАКЛЮЧЕНИЕ
На основании проведенных научных исследований и полученных результатов
сформулированы следующие выводы:
1. Дана санитарно-гигиеническая и экологическая оценка гранулированного
органоминерального удобрения пролонгированного действия на основе навоза
18
крупного рогатого скота;
2. Изучена
выживаемость
индикаторных
санитарно-показательных
микроорганизмов в органоминеральном субстрате на основе навоза крупного
рогатого скота. Установлено, что смешивание минеральных компонентов
мочевины и формалина в компостной смеси в количестве 0,3% от ее объема
обеспечивает инактивацию санитарно-показательной микрофлоры после 12
часов экспозиции;
3. Проведена санитарно-бактериологическая оценка технологии получения
гранулированного органоминерального удобрения пролонгированного действия,
включая основные этапы подготовки, переработки органического субстрата на
основе навоза крупного рогатого скота.
4. В пробах гранулированного органоминерального удобрения индекс
санитарно-показательных микроорганизмов (колиформы, энтеробактерии) не
превышает 10 КОЕ/г, отсутствуют патогенные микроорганизмы, в том числе
эшерихии, сальмонеллы, микобактерии, а количество мезофильных аэробных и
факультативных анаэробных микроорганизмов составляет не более 1,1 тыс.
КОЕ/г., что соответствует требованиям Национального стандарта Российской
Федерации ГОСТ Р 53117 — 2008. «Удобрения органические на основе отходов
животноводства»
5. Гранулированное органоминеральное удобрение на основе навоза
крупного рогатого скота при влажности 2-4% содержит органического вещества
свыше 80%, общего азота от 2,4 до 4,0%, фосфора 5%, и калия 7,9%, что в
пересчете на 1 т органоминерального удобрения составляет от 146 до 195 кг
основных питательных веществ (N, P, K), необходимых для растений.
6. Гранулированное органоминеральные удобрение пролонгированного
действия, полученное на основе навоза крупного рогатого скота, оказывает
положительное действие на рост и развитие растений огурца при выращивании
рассады. Оптимальная доза внесения органоминерального удобрения для
повышения плодородия дерново-подзолистой суглинистой почвы, которая
составляет по содержанию азота от 200 до 300 кг/га, что соответствует внесению
удобрения в дозах от 0,6 до 0,9 кг/м2, или от 6 до 9 т/га. Применение
рекомендуемых доз внесения органоминерального удобрения обеспечивает
достоверное повышение биомассы рассады огурца в 1,5-3,4 раза по сравнению с
растениями-аналогами, выращенными без внесения удобрений.
4. ПРЕДЛОЖЕНИЯ ДЛЯ ПРАКТИКИ
Санитарно-бактериологическая оценка процесса вовлечения отходов
животноводства и, в частности, навоза крупного рогатого скота по их
переработке и получению безопасного в санитарном и экологическом отношении
органического и органоминерального удобрения для нужд агропромышленного
комплекса является важнейшим элементом совершенствования и модернизации
технологии производства, контроля качества получаемой продукции.
19
С этой целью:
1. При производстве органоминерального удобрения обеззараживание
органической смеси на основе навоза крупного рогатого скота от вегетативной
патогенной микрофлоры использовать мочевину и формалин в количестве 0,3% к
объему массы после 12 часов компостирования.
2. В технологический процесс переработки навоза крупного рогатого скота в
гранулированное органоминеральное удобрение пролонгированного действия
включить этапы смешивания органического сырья и минеральных компонентов
для получения гомогенизированной смеси с последующей её сушкой и
гранулированием.
3. Сушку органоминеральной смеси проводить при температуре на входе в
сушильном барабане +200ºС, а на выходе +90ºС, что будет обеспечивать её
обеззараживание от вегетативной патогенной микрофлоры.
5. СПИСОК РАБОТ, ОПУБЛИКОВАННЫХ ПО ТЕМЕ ДИССЕРТАЦИИ
1. Тюрин В.Г., Бирюков К.Н., Кротков А.С. «Санитарно-гигиенический
режим при утилизации отходов в животноводстве и птицеводстве». //Сб. статей
международной исследовательской организации «Cognito» по материалам II
международной научно-практической конференции «Актуальные проблемы
науки XXI века». 1 часть. - Москва — Сборник со статьями. - С. - П.
Международная исследовательская организация «Cognito». - 2016. - С.61-64.
2. Патент РФ №2602626 «Органическое удобрение и способ его получения».
Опубликовано 20.11.2016. Бюл. №32. Зарегистрировано 26 октября 2016 г.
3. Патент РФ №2602627 «Органоминеральное удобрение и способ его
получения». Опубликовано 20.11.2016. Бюл. №32. Зарегистрировано 26 октября
2016 г.
4. Тюрин В.Г., Кротков А.С. «Санитарно-гигиеническая оценка
органоминеральных удобрений на основе отходов животноводства».
//Российский журнал «Проблемы ветеринарной санитарии, гигиены и экологии»,
- №1. – 2017. С.63-68/*.
5. Кочиш И.И., Кротков А.С., Тюрин В.Г. «Выживаемость индикаторных
санитарно-показательных микроорганизмов в органоминеральных удобрениях
на основе помета». //ж. Ветеринария, зоотехния и биотехнология, – №12 – 2016.
– С.92-96/*.
*Научные работы, опубликованные в изданиях, рекомендованных ВАК.
20
Документ
Категория
Без категории
Просмотров
9
Размер файла
732 Кб
Теги
эколог, животноводство, оценки, отходов, гигиенические, органоминеральных, основы, удобрений
1/--страниц
Пожаловаться на содержимое документа