Классификация и физико-химические характеристики бесподстилочного навоза

Бесподстилочный навоз – это смесь кала и мочи животных с примесью воды и остатков корма. В зависимости от содержания в этой смеси воды различают следующие виды:

• полужидкий навоз (влажность до 90%);
• жидкий навоз (влажность 90–93%);
• навозные стоки (влажность более 93%).

Бесподстилочный навоз в общем балансе органических удобрений занимает около 14 %. Его получают на комплексах промышленного типа при бесподстилочном содержании животных.

Бесподстилочный навоз в зависимости от влажности представляет собой в различной степени текучую, полидисперсную суспензию с квазипластическими текучими свойствами. В недвижимом состоянии он застывает в виде геля, а при движении разжижается до состояния золя. Когда бесподстилочный навоз не движется, твердые частицы высокой плотности начинают осаждаться, он переходит в гелеобразное состояние и текучесть, т.е. его реологические свойства, ухудшаются.

Реологические свойства навоза зависят от содержания в нем сухого вещества и коллоидных частиц. Свиной навоз при одинаковом содержании сухого вещества более текуч, чем навоз крупного рогатого скота, что объясняется меньшим содержанием в нем коллоидных частиц. При скармливании кормов с высоким содержанием клетчатки и низким содержанием протеина вязкость навоза повышается. Состав бесподстилочного навоза зависит от вида животных (табл. 107; Васильев В.А., Швецов М.М., 1983).

Таблица 107 – Состав сухого вещества кала животных, %

В основном органическое вещество кала представлено структурными веществами с высоким содержанием углерода (целлюлоза, лигнин, пентозаны). В связи с этим отношение С:N в нем довольно широкое (около 18–20). Однако в смеси экскрементов оно сужается за счет азота мочи до 5–9. Кроме того, в моче содержится много мочевины, азот которой составляет примерно 80 % всего азота этого экскремента. Это повышает ценность бесподстилочного навоза как источника доступного азота для питания растений.

Химический состав навоза зависит от технологии хранения, степени разбавления водой, вида животных и корма (табл. 108; Городний Н.М., 1990). При одинаковой влажности перемешанный бесподстилочный навоз свиней содержит, как правило, больше азота и фосфора и примерно в 1,5–2 раза меньше калия, чем навоз крупного рогатого скота. При скармливании животным концентрированных кормов в навозе выше содержание питательных элементов.

В бесподстилочном навозе от 50 до 70 % азота находится в аммонийной форме, в которой он хорошо усваивается растениями в первый же год. Поэтому действие его на первую (удобренную) культуру несколько сильнее, чем подстилочного навоза, а последействие, наоборот, слабее. Азот белковых соединений по мере минерализации органического вещества становится доступным растениям. Фосфор и калий навоза используются растениями не хуже, чем из минеральных удобрений. В год внесения бесподстилочного навоза из него используется 30–50 % азота, 30–35 – фосфора и 60–70 % калия.

Таблица 108 – Химический состав бесподстилочного навоза различной влажности, % сырого вещества Питательное Влажность навоза, % вещество 88–90 92–94 96–98

 Крупного рогатого скота N 0,40–0,33 0,27–0,20 0,13–0,07 Р2О5 0,20–0,17 0,13–0,10 0,07–0,03 К2О 0,40–0,33 0,27–0,20 0,13–0,07 Свиней N 0,50–0,42 0,33–0,25 0,17–0,08 Р2О5 0,25–0,21 0,16–0,12 0,08–0,04 К2О 0,21–0,17 0,13–0,08 0,08–0,03

Количество и качество бесподстилочного навоза зависят от вида и возраста животного, типа кормления, продолжительности откорма или стойлового содержания, количества воды, расходуемой при уборке, и технологии его накопления. Годовой выход бесподстилочного навоза можно рассчитать по формуле:

Д с (К к  К м  К в  n)T

1000 где: А – выход навоза, т/г.;

Дс – стойловый период животных, сут.;

Кк, Км – соответственно количества кала и мочи, выделенные одним животным, кг/сут.;

Кв – суточная норма расхода воды на одно животное, л; n – суточная норма подстилки на одно животное, кг;

Т – количество животных, шт.;

П – потери навоза при хранении.

Средний выход бесподстилочного навоза от одной головы крупного рогатого скота составляет 50–60 л/сут. (30–35 л кала и 15–20 л мочи, 5 л технологических вод), от одной свиньи – 12 л/сут. (8 л кала, 2 л мочи и 2 л воды). В производственных условиях за счет технологических вод выход навоза по сравнению с количеством экскрементов животных может увеличиться на 25 %.

Для расчета выхода органических удобрений по хозяйству бесподстилочный навоз с помощью коэффициентов переводится в условный навоз влажностью 75 % (25 % сухого вещества). Коэффициент пересчета (К) устанавливается по формуле:

100  В факт

100  В усл где: Вфакт – фактическая влажность, %;

Вусл – условная влажность (75%).

Если влажность бесподстилочного навоза не определяется, можно пользоваться следующими коэффициентами пересчета в условный навоз: полужидкий – 0,5, жидкий – 0,2, навозные стоки – 0,06.

Сбор, удаление и хранение бесподстилочного навоза

Для агронома бесподстилочный навоз — это ценный источник питания растений, требующий четкой логистики. Физические свойства жидкого навоза близки к воде: его масса составляет около 1 т/м³. На крупных животноводческих комплексах объемы выхода этого удобрения огромны, поэтому проектирование систем удаления и хранения начинают с оценки масштабов производства.

• Объемная масса — 1 т/м³
• Выход на 1200 коров — около 30 тыс. т/год
• Выход на 10 тыс. бычков — около 110 тыс. т/год
• Выход на 100 тыс. свиней — около 100 тыс. т/год

Система очистки животноводческих помещений включает три обязательных этапа: уборку зоны содержания животных, транспортировку в промежуточный коллектор и последующую перекачку в навозоприемники и хранилища. Транспортировать сырье от животного до навозосборника можно механическим или гидравлическим способом. Для механической очистки ферм используют скребковые и штанговые транспортеры, скреперные установки или бульдозеры.

Гидравлический способ удаления навоза реализуется с помощью следующих систем:

• Гидросмыв — ежедневный смыв экскрементов водой по каналам из смывных бачков или бесканальный смыв струями высокого давления непосредственно из зоны дефекации.
• Самотечно-сливная система периодического действия (шиберная) — накопление массы в продольных каналах в течение 1–2 недель и ее последующий выпуск путем открытия задвижек.
• Самотечно-сплавная система непрерывного действия — постоянное удаление навоза через открытый конец канала под действием силы тяжести.
• Рециркуляционная система — сплав навоза с использованием осветленной жидкой фракции для промывки каналов.

Бесподстилочный навоз хранят от 2 до 6 месяцев в зависимости от почвенно-климатических и организационно-хозяйственных условий. Для этого используют прифермские закрытые резервуары емкостью 25–40 % от объема навоза, накапливаемого за 2–3 месяца, а остальные 75–60 % массы размещают в полевых хранилищах. Последние представляют собой открытые котлованы с пленочным покрытием дна и откосов, размещаемые в центре удобряемых массивов. Как прифермские, так и полевые хранилища должны быть надежно гидроизолированы, чтобы исключить загрязнение грунтовых вод.

Подготовка навоза к внесению и расчет норм

Жидкий навоз при хранении неизбежно расслаивается на три фракции: плотную плавающую корку сверху, осадок внизу и осветленную жидкость между ними. Без предварительной подготовки внести такое удобрение равномерно невозможно. Чтобы обеспечить однородность массы и не допустить забивания насосов, цистерн-разбрасывателей и дождевальных систем, навоз перед использованием подготавливают.

1. Удаление крупных частиц и посторонних инородных включений.
2. Измельчение остатков корма.
3. Систематическое перемешивание массы до однородного состояния.
4. Разделение на фракции (при необходимости).

Потери питательных веществ при хранении бесподстилочного навоза значительно ниже, чем у подстилочного, так как в нем не происходит процессов самосогревания. Температура массы в накопителях не поднимается выше 10–17 °С. Тем не менее естественные потери органического вещества и азота происходят и зависят от сезона.

Внесение подготовленного удобрения на поля проводят по одной из четырех технологических схем. При расчете конкретных норм внесения агроном учитывает потребность культуры в питательных веществах, тип и обеспеченность почвы элементами питания, предшественник, расстояние транспортировки и общий объем накопленного навоза. Правильный учет этих факторов гарантирует высокую окупаемость удобрения урожаем.

• Схема 1: прифермское хранилище → трубопровод → дождевальная установка (или цистерна-разбрасыватель) → поле.
• Схема 2: прифермское хранилище → цистерна-разбрасыватель → поле.
• Схема 3: прифермское хранилище → трубопровод → полевое хранилище → цистерна-разбрасыватель → поле.
• Схема 4: разделение навоза на твердую и жидкую фракции (твердая вносится по технологии подстилочного навоза, жидкая — по одной из первых трех схем, чаще с помощью дождевальных установок).

Сроки и способы внесения под основные культуры

При использовании бесподстилочного навоза на сенокосах и пастбищах необходимо учитывать состав травостоя. Если на участках растет много бобовых культур, норму внесения снижают. На пастбищах жидкое удобрение лучше вносить зимой до начала вегетации или осенью после ее окончания. При подкормке во время вегетации трава теряет вкусовые качества, поэтому навоз вносят строго после стравливания.

Крупным животноводческим комплексам важно организовать круглогодичное использование навоза. Однако в зимний период действуют жесткие ограничения: запрещено распределять удобрение на склонах и затапливаемых участках, откуда талые воды могут смыть его в водоемы.

• Остаток соломы на поле — 5–7 т/га
• Жидкий навоз по соломе — 80–100 т/га
• Пропорция в компосте (навоз : солома) — 3–4 : 1
• Срок до стравливания пастбищ — 25–30 дней

Ниже приведены нормы и способы заделки бесподстилочного навоза под основные сельскохозяйственные культуры. Все дозы рассчитаны на не разбавленный водой навоз с содержанием азота около 0,4 %.

* Примечание: годовую норму для лугов и многолетних травосмесей вносят частями в 2–3 приема.

Правила заделки и агротехнические требования

Для повышения плодородия почвы жидкий навоз целесообразно вносить по измельченной соломе, оставшейся после уборки зерновых (5–7 т/га). Солому измельчают комбайнами или косилками прямо в поле, распределяют навоз и заделывают смесь на глубину пахотного горизонта. Совместное применение жидкого навоза и соломы поставляет в почву в 1,5 раза больше органического вещества, чем использование стандартного подстилочного навоза. Другой эффективный вариант — приготовление компостов, где на одну часть соломы или торфа приходится 3–4 части жидкого навоза.

Эффективность удобрения напрямую зависит от соблюдения правил его внесения и заделки в зависимости от типа почв и технологии обработки:

• Сроки хранения. Не держите навоз в накопителях слишком долго. Переполнение емкостей ведет к потерям питательных веществ, загрязнению среды и распространению инфекций.
• Расчет доз. Устанавливайте норму внесения строго по выносу азота планируемым урожаем. Она не должна превышать реальную потребность растений. При этом учитывают содержание азота в самом навозе, коэффициент его использования и окультуренность поля.
• Учет типа почвы. Осенью жидкий навоз распределяют в первую очередь на почвах с высокой емкостью поглощения. На легких песчаных, супесчаных и легкосуглинистых почвах навоз вносят только вместе с соломой или под озимые промежуточные культуры, чтобы азот не вымывался в нижние горизонты.
• Особенности заделки. Вносите удобрение на те поля, где его можно быстро запахать. Если сразу провести вспашку невозможно, заделывайте навоз дисковыми боронами или лущильниками сразу вслед за разбрасывателем. На склонах зимнее внесение допускается только при условии моментальной заделки.
• Специфика обработки почвы. При углублении пахотного горизонта не запахивайте навоз глубоко. Правильнее нанести его на вывернутый малоплодородный слой перед перепашкой или дискованием. В хозяйствах с безотвальной обработкой навоз вносят под пропашные и зерновые, заделывая его под отвальную вспашку в те годы, когда она чередуется с безотвальным рыхлением.
• Удобрение паров. Под парозанимающие культуры навоз вносят под зяблевую вспашку. Если культуры убирают рано (например, вико-овсяную смесь на зеленый корм), то навоз запахивают сразу после их уборки.

При планировании системы питания бесподстилочный навоз используют как основной источник азота, но он не должен полностью закрывать потребности растений. Часть элементов питания необходимо компенсировать за счет минеральных туков. При этом важно соблюдать баланс, так как избыток азота в определенные фазы развития культур вредит качеству урожая.

• Доля азота за счет навоза — 50–80 %
• Минимум для зерновых — 15 т/га
• Минимум для пропашных — 25 т/га

Риски передозировки и технологические ограничения

Нарушение технологии внесения бесподстилочного навоза создает серьезную угрозу для экологии хозяйства. Существует высокая опасность загрязнения нитратами близлежащих водоемов, почвы и грунтовых вод. Из-за избыточных норм внесения концентрация нитратов резко возрастает и в самих растениях, особенно на ранних фазах их развития.

Систематическое использование жидких стоков на одних и тех же полях приводит к ухудшению физико-химических свойств пашни. В результате регулярных обработок почва накапливает избыточные объемы химических элементов и соединений. Это может существенно ухудшить свойства корнеобитаемого слоя и даже привести к засолению земель. В почве накапливаются:

• калий, кальций, магний и натрий;
• тяжелые металлы;
• ионы хлора и сульфат-ионы.

Основная причина низкой эффективности бесподстилочного навоза носит инфраструктурный характер. Из-за нерационального размещения животноводческих комплексов нарушается сбалансированный круговорот веществ в земледелии. Поголовье скота часто не соответствует площади пашни, доступной для нормативной утилизации стоков. Дополнительно ситуацию усложняет слабый уровень механизации процессов переработки и применения жидкой органики.