19. Органічні добрива
19. ОРГАНІЧНІ ДОБРИВА
Органічні добрива (гній, торф,сапропель, компости, сеча, гноївка, пташиний послід, сидеральні культури) сприяють підвищенню врожаю та якості сільськогосподарських культур, родючості ґрунтів.
19.1. Гній
Основним органічним добривом є гній. Д. М. Прянишников вважав, що гній є важливим джерелом азоту, фосфору і калію як за абсолютною їх кількістю в ньому, так і за вартістю, рівномірністю розподілу по території сільськогосподарського використання. Із збільшенням застосування мінеральних добрив роль гною у підвищенні родючості ґрунтів, особливо легкого гранулометричного складу, значно зросте. Практика застосування добрив довела доцільність сумісного застосування органічних і мінеральних добрив. Це пояснюється тим, що застосування самих лише мінеральних добрив, особливо кислих і фізіологічно кислих у великих нормах, зумовлює погіршення властивостей ґрунтів, призводить до зниження врожайності та якості сільськогосподарської продукції.
Внесення органічних добрив та вапна було і є найбільш діючим заходом з усіх відомих для збереження і підвищення родючості ґрунтів. Систематичне застосування органічних добрив підвищує вміст поживних речовин, увібраних основ, поглинальну здатність та буферність, вологоємкість, пористість і водопроникність ґрунту, збагачує його на мікрофлору, посилює біологічну активність. Застосування гною зменшує кислотність ґрунту, поліпшує його фітосанітарний стан та підвищує біологічну активність.
Органічні речовини гною сприяють поліпшенню фізичних властивостей і структури ґрунту. Ґрунти глинистого гранулометричного складу при внесенні гною стають пухкішими, краще пропускають воду і повітря та краще обробляються механізмами. Піщані ґрунти стають більш зв’язними, вологоємкість їх підвищується.
Застосування гною в зернобуряковій сівозміні Миронівської дослідної станції збільшувало водостійкість агрегатів чорноземних
181
Землеробство з основами ґрунтознавства і агрохімії
ґрунтів — з 17,6 до 31%, капілярну вологоємкість — з 37,9 до 40,2%, водопроникність — із 100 до 130%.
При розкладанні органічних речовин гною виділяється теплота, що позитивно позначається на інтенсивності біологічних процесів. При цьому життєдіяльність мікроорганізмів та ферментів посилюється, в результаті вивільняється значна кількість вуглекислого газу, мінеральних елементів живлення рослин і мікроорганізмів. Отже, гній діє на ґрунт всебічно. Внесення органічних добрив приводить до нагромадження в ґрунті органічної речовини, гумусу, гумінових і фульвокислот.
Внесення органічних добрив — це найкращий спосіб збагачення ґрунту на органічну речовину, яка здатна перетворюватись на гумус, що значно підвищує родючість ґрунтів. Тому гній треба розглядати як джерело не тільки перегною, а й макрота мікроелементів, біологічно активних речовин.
Щорічне застосування 35 т/га гною, азоту N94 у складі мінеральних добрив під озиму пшеницю, яку вирощували беззмінно (100 років) на важкосуглинистих ґрунтах Ротамстедської дослідної станції (Англія), зумовило збільшення вмісту гумусу при застосуванні гною до 4,48%, мінеральних добрив — до 2,07% порівняно з 1,88% без застосування добрив. Урожайність озимої пшениці при цьому відповідно становила 27,7, 24,1 і 13,3 ц/га.
При вирощуванні культур без добрив живлення їх азотом відбувається за рахунок мінералізації гумусу, втрати якого досягають 0,9–1,5 т/га. Систематичне сумісне застосування органічних і мінеральних добрив у сівозмінах сприяє нагромадженню гумусу в ґрунті. Так, внесення гною та одинарної норми мінеральних добрив зумовило збільшення вмісту гумусу до 4,53% в лучночорноземних ґрунтах, а збільшення норми мінеральних добрив у 1,5 рази з такою самою кількістю гною зумовило збільшення вмісту гумусу до 5,31% порівняно з 4,29% без добрив. Із 1 т гною утворюється 35–50 кг гумусу. При цьому у ґрунті синтезуються гумінові і фульвокислоти, які мають підвищену обмінну здатність.
Для підтримання бездефіцитного балансу гумусу багато вчених вважає, що необхідно вносити на орних землях, на дерново — підзолистих ґрунтах — 12–15 т/га органічних добрив, на чорноземах — 9–13 т/га.
182
19. Органічні добрива
Значення гною, за висловом Д. І. Менделєєва, підтверджене віками, тому що він діє швидко й ефективно, поліпшує фізичні властивості ґрунтів, придатний для застосування в усіх сівозмінах є повним добривом за хімічним складом. Поступове вивільнення поживних речовин з гною не призводить до підвищення концентрації ґрунтового розчину, яке може негативно позначитись на рості і розвитку рослин, особливо на ґрунтах з незначним вмістом органічних речовин. Органічна частина ґрунту адсорбує мінеральні поживні речовини і таким чином регулює їх засвоєння. Великий позитивний вплив органічних добрив виявляється не тільки в їх прямій дії, а й у післядії.
Склад гною. Гній поділяється на підстилковий (твердий) і безпідстилковий (рідкий). Гній — це суміш екскрементів і сечі, перемішаних з підстилкою, що містить у собі всі речовини, необхідні для живлення рослин. Поживні речовини в гної містяться в такому співвідношенні, яке необхідне для рослин.
Склад гною залежить від виду тварин та їх віку, кількості і якості кормів та підстилки, способу зберігання гною тощо (табл. 30).
Таблиця 30
Склад свіжого гною (за В. А. Васильєвим, Н. В. Філіповою)
|
Гній на солом’яній підстилці |
Гній на підстилці |
||||
|
|
|
|
|
з торфу |
|
Склад гною |
великої |
коней |
овець |
свиней |
великої |
коней |
|
рогатої |
|
|
|
рогатої |
|
|
худоби |
|
|
|
худоби |
|
Вода |
77,3 |
71,3 |
64,6 |
72,4 |
77,5 |
67,0 |
Органічна речовина |
20,3 |
25,4 |
31,8 |
25,0 |
– |
– |
Азот |
|
|
|
|
|
|
загальний |
0,45 |
0,58 |
0,83 |
0,45 |
0,60 |
0,80 |
білковий |
0,28 |
0,35 |
– |
– |
0,38 |
0,68 |
аміачний |
0,14 |
0,19 |
– |
0,22 |
0,18 |
– |
Фосфор (Р2О5) |
0,23 |
0,28 |
0,23 |
0,19 |
0,22 |
0,25 |
Калій (К2О) |
0,50 |
0,63 |
0,67 |
0,60 |
0,48 |
0,53 |
Вапно (СаО) |
0,40 |
0,21 |
0,33 |
0,18 |
0,45 |
0,44 |
Магній (MgO) |
0,11 |
0,14 |
0,18 |
0,09 |
– |
– |
Сірка (SO4) |
0,06 |
0,07 |
0,15 |
0,08 |
– |
– |
Хлор (Сl) |
0,10 |
0,04 |
0,17 |
0,17 |
– |
– |
Кремній (SiO2) |
0,85 |
1,77 |
1,47 |
1,08 |
– |
– |
Залізо й алюміній |
0,05 |
0,11 |
0,24 |
0,67 |
– |
– |
183
Землеробство з основами ґрунтознавства і агрохімії
Для практичних розрахунків приймають такий склад гною: 0,5% N, 0,25% Р2О5 і 0,6% К2О. Із загальної кількості азоту (0,5%) на легкозасвоюваний (аміачний, амонійний, нітратний) припадає 0,1–0,2%. Фосфор у гної міститься у вигляді засвоюваних сполук. Близько 30% фосфору перебуває у водорозчинній формі. Калій також перебуває у легкодоступній формі, крім того, 70–75% його — у водорозчинній формі.
Із 30 т/га гною у ґрунт вноситься 150 кг азоту, 80 кг Р2О5, 180 кг К2О, 500 кг СаСО3 і MgCO3, 80 г мангану, 100 бору, 60 міді, 12 молібдену, 60 кобальту, 10–15 г йоду. Поживні речовини з гною вивільняються поступово протягом усього періоду вегетації рослин, забезпечуючи їх життєві потреби.
Підстилковий гній. Для підстилки використовують матеріали, для яких властиві велика вологоємкість і поглинання рідин та газів, що містять значну частину азоту, фосфору, калію, кальцію (табл. 31).
Таблиця 31
Поглинальна здатність підстилки і її склад, % (за В. А. Васильєвим, Н. В. Філіповою)
|
100 частин під- |
|
Склад підстилки |
|
|||
Підстилка |
стилки погли- |
Вода |
N |
Р |
О |
К O |
СаО |
|
нає частин води |
|
|
2 |
5 |
2 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
Солома |
|
|
|
|
|
|
|
пшениці |
170–300 |
14,0 |
0,57 |
0,20 |
0,90 |
0,28 |
|
жита |
300 |
14,3 |
0,45 |
0,26 |
1,00 |
0,29 |
|
Торф |
|
|
|
|
|
|
|
низинний |
500–700 |
60,0 |
0,90 |
0,05 |
0,04 |
1,00 |
|
верховий |
1000–1500 |
50,0 |
0,60 |
0,04 |
0,05 |
0,15 |
|
Тирса |
400–445 |
30,0 |
0,04 |
0,02 |
0,04 |
– |
|
Основними видами підстилки є солома й торф. Інші вологоємкі матеріали (тирса, стружка тощо) використовують рідко.
Вихід гною значною мірою залежить від виду тварин, їхнього стійлового періоду, застосування підстилки. Так, від 1 голови великої рогатої худоби за 220–240 діб стійлового періоду нагромаджується 9–10 т гною, за 200–180 діб — 6–8 т. За ці періоди вихід гною від однієї свині становить відповідно 2,2 і 1,5 т. Збільшення використання соломи, торфу на підстилку дає змогу підвищити виробництво гною та продуктивність тварин (табл. 32).
184
19. Органічні добрива
Таблиця 32
Вплив кількості підстилки на вихід гною (за І. П. Мамченко)
|
Вихід гною |
Втрати гною за |
||
Підстилка |
|
за 200 діб |
||
на одну корову |
3 міс. збері- |
|||
стійлового пе- |
||||
|
за добу, кг |
ріоду, т |
гання, % |
|
|
|
|
||
Солома житня |
2 |
6,8 |
44 |
|
те саме |
4 |
8,2 |
31 |
|
те саме |
6 |
9,4 |
12 |
|
Торф |
|
|
|
|
низинний |
6 |
10,4 |
13 |
|
верховий |
20 |
12,2 |
3 |
|
На підстилку використовують подрібнену солому, а також торф з вологістю до 50% і ступенем розкладання не більш як 25%.
Зберігання, виробництво, застосування. Підстилковий (твердий) гній із ферм транспортують у гноєсховища або на місце майбутнього внесення, де його зберігають у буртах. Для зберігання гною і збільшення виробництва органічних добрив при використанні соломи, торфу та відходів господарства повинні мати гноєсховища наземні або заглиблені (котлованні).
Транспортування підстилкового гною безпосередньо з ферми до поля для буртування має деякі недоліки, наприклад нераціональне використання транспорту.
Зберігання гною у невкритих гноєсховищах, пухких буртах призводить до значних втрат поживних речовин. Втрати органічної речовини й азоту протягом 4 міс. відповідно досягають 40 і 30–44%. Особливо великі втрати поживних речовин спостерігаються з малих куп гною.
Для зберігання і виготовлення гною використовують два способи: холодний (щільний) і гаряче-пресований (пухкий спосіб зберігання з наступним ущільненням). При щільному способі зберігання гній укладають щільно в гноєсховищах або буртах (до 2,5–3 м висоти), вкривають зверху соломою, торфом або 5–10- сантиметровим шаром ґрунту. Доцільно в період зберігання гною зволожувати його гноївкою, сечею та стоками тваринницьких комплексів. Для боротьби з бур’янами застосовують гербіциди. За гаряче-пресованого способу зберігання гній складають пошарово
185
Землеробство з основами ґрунтознавства і агрохімії
(пухко) з наступним ущільненням. Поверхню гноєсховища (бурту) вкривають соломою, торфом або шаром ґрунту. У дослідах при холодному зберіганні гною протягом 4 міс. Утворилося 170 л гноївки, при гаряче-пресованому — 450 л. Отже, при зберіганні гною на дно гноєсховища (бурту) треба класти шар соломи або торфу. Гарячий період зберігання гною (при 55–60°С) сприяє знешкодженню насіння бур’янів і збудників хвороб. Через 3–4 міс. зберігання у буртах втрачається 15–25% органічної речовини. У масі гною видно бурі рештки соломи, що легко руйнуються. Такий гній називається напівперепрілим. Після 6–8 міс. зберігання втрачається половина органічної речовини. Гній перетворюється на однорідну масу. Такий гній називається перепрілим.
Підстилковий гній використовують за двома технологіями: прямоточною (ферма — поле) або перевалочною (ферма — бурт — поле).
Гній з буртів навантажують на гноєрозкидачі, за допомогою яких його розподіляють по поверхні поля. Використання перевалочної технології застосування гною призводить до значних втрат поживних речовин та забруднення навколишнього середовища. Гній потрібно заробляти у ґрунт одразу після розподілу його по поверхні.
Краще гній вносити під зяблеву оранку. Весняне внесення гною менш ефективне. У районах надмірного зволоження гній вносять навесні при переорюванні зябу. Заробляння гною дисковими боронами сприяє більш інтенсивній його мінералізації, значним втратам газоподібного азоту.
Норми внесення підстилкового гною залежать від ґрунтовокліматичних умов, окультурення поля, сівозміни, біологічних особливостей культури, насичення сівозміни добривами.
Оптимальними нормами гною (т/га) є: на Поліссі і в Лісостепу під просапні культури — 30–50, під озимі — 20–30, у Степу — відповідно 30–40 і 20–35, при зрошенні — до 60.
Під цукрові буряки, картоплю, кукурудзу, овочеві культури застосовують більші норми гною, ніж під зернові. Найбільша оплата одиниці гною на Поліссі (табл. 33).
Найбільший приріст урожаю від внесення гною отримують при застосуванні його під картоплю, овочеві культури, коренеплоди, коноплі. Добре оплачується застосування гною зерновими
186
19. Органічні добрива
Таблиця 33
Оплата органічних добрив додатковим приростом урожаю сільськогосподарських культур
(зернові одиниці, О. О. Бацула та ін.)
Зона |
Пряма дія |
З урахуванням після- |
|
дії у сівозміні |
|||
|
|
||
Полісся |
0,69 |
1,23 |
|
Лісостеп |
0,44 |
0,75 |
|
Степ |
0,26 |
0,55 |
культурами та багаторічними травами. Післядія гною на ґрунтах піщаного і супіщаного гранулометричного складу триває 3–4 роки, суглинистого — 6–8 років і більше.
Безпідстилковий гній. При застосуванні на фермах гідрозмиву отримують безпідстилковий гній. Це суміш твердих і рідких виділень тварин, розбавлених водою. До його складу входять залишки кормів, невелика кількість підстилки. Надлишкове використання для гідрозмиву води приводить до утворення тваринницьких стоків.
Залежно від вмісту води безпідстилковий гній поділяють на напіврідкий (вологи не менш як 92%), рідкий (вологи 92–97%) і стоки (вологи понад 97%). У рідкому гної із вмістом 6–8% сухої речовини 0,25–0,34% загального азоту, в тому числі 0,13–0,15% NH3, фосфору — 0,11–0,15%, калію — 0,27–0,35%.
У безпідстилковому гної від 50 до 70% азоту міститься у розчинній формі. Фосфор органічних сполук гною засвоюється рослинами краще, ніж фосфор мінеральних добрив. Калій перебуває в розчинній формі. Наведені дані свідчать про те, що вміст загального азоту, фосфору і калію у безпідстилковому гної удвічі менший, ніж у підстилковому.
Рідкий гній і стоки тваринницьких комплексів, крім азоту, фосфору і калію, містять значну кількість інших елементів живлення (табл. 34).
Застосування надлишку води для видалення гною з ферм збільшує затрати на його гомогенізацію, зберігання і внесення. На свинокомплексах, що вирощують 108000 голів свиней за рік, нагромаджується до 1 млн м3 тваринницьких стоків. Без підстилковий гній видаляють з допомогою механічних засобів та
187
Землеробство з основами ґрунтознавства і агрохімії
Таблиця 34
Вміст елементів живлення у рідкому гної свиней, мг/л (УкрНДІГІМ)
Елемент живлення |
Рідка фракція |
Тверда фракція |
|
|
|
Залізо |
16,2 |
9,5 |
Манган |
1,6 |
1,9 |
Нікель |
0,05 |
0,01 |
Молібден |
0,01 |
– |
Цинк |
– |
0,19 |
Мідь |
0,16 |
1,00 |
гідравлічних систем (самотічна безперервної дії, самотічна періодичної дії).
При механічній системі використовують бульдозери, підбирачі, конвеєри. Гній зберігається у прифермських і польових гноєсховищах. Прифермські сховища поділяють на карантинні та основні. У карантинному гноєсховищі відбувається знезараження гною, яке триває 3–4 доби. Якщо за цей час знезараження гною не відбулося, то проводять хімічне його знезараження. Основне гноєсховище вміщує 1–6-місячний вихід тваринницьких стоків. Прифермські гноєсховища бувають відкритого та закритого типу, польові — відкритого. Із прифермських гноєсховищ стоки транспортують у польові.
Стоки і рідкий гній доцільно поділяти на тверду і рідку фракції. Вологість твердої фракції гною — до 75%. Зберігають тверду фракцію гною пухко у буртах, як і підстилковий гній. Процеси розігрівання відбуваються повільніше. Рідку фракцію гною (стоки) зберігають у польових сховищах.
Зберігання, виробництво, застосування. Втрати азоту та органічної речовини при безпідстилковому утриманні тварин, правильному видаленні, зберіганні і використанні рідкого та напіврідкого гною менші порівняно з втратами підстилкового гною.
Очищають і знезаражують рідкий гній трьома способами: 1) природне біологічне очищення при тривалому витримуванні стоків у відстійниках-накопичувачах з наступним очищенням та утилізацією на полях зрошення; 2) штучне біологічне очищення; 3) виготовлення компостів.
188
19. Органічні добрива
При вирощуванні 108000 голів свиней за рік у процесі гідрозмиву безпідстилкового гною щодоби мають 5–5,5 тис. м3 стоків, які після механічного та біологічного очищення поділяють на тверду фракцію, стічну воду і надлишкове активний мул. Склад стоків складний (табл. 35).
Таблиця 35
Хімічний склад відходів тваринницьких комплексів (І. І. Омельченко)
|
Рідкий гній, г/л |
Гнойові стоки, мг/л |
Стічні води, |
|||
|
(механічне очищення) |
|||||
Інгредієнти |
|
|
|
|
мг (біологіч- |
|
великої |
|
великої |
|
|||
|
|
не очищен- |
||||
|
рогатої |
свиней |
рогатої |
свиней |
||
|
ня) |
|||||
|
худоби |
|
худоби |
|
||
|
|
|
|
|||
рН |
6,9–7,2 |
6,5–8,2 |
8,4–8,6 |
6,7–7,2 |
7,6–8,2 |
|
НСl |
0,4–4,4 |
0,28–4,2 |
600–2410 |
2257–3240 |
823–1891 |
|
Сl– |
0,1–0,5 |
0,2–0,6 |
58–610 |
218–412 |
234–355 |
|
SO2− |
0,1–0,4 |
0,09–0,4 |
45–115 |
73–360 |
68–321 |
|
4 |
|
|
|
|
|
|
Ca22+ |
0,3–0,6 |
0,2–0,5 |
56–420 |
60–240 |
73–200 |
|
Mg2+ |
0,07–0,4 |
0,06–0,2 |
37–214 |
84–124 |
66–108 |
|
Na+ |
0,3–0,6 |
0,15–0,6 |
71–510 |
100–440 |
184–375 |
|
К+ |
0,1–0,4 |
0,17–0,7 |
145–617 |
81–360 |
50–282 |
|
Р2О5 |
0,3–0,6 |
0,07–0,4 |
118–322 |
25–185 |
26–138 |
|
NO− |
сл. – 0,08 |
сл. – 0,06 |
2,5–24,5 |
– |
Сліди – 2,6 |
|
3 |
|
|
|
|
|
|
NH+ |
0,7–1,1 |
0,6–0,9 |
324–820 |
225–570 |
57–306 |
|
4 |
|
|
|
|
|
|
Азот загаль- |
0,9–1,5 |
0,9–1,2 |
335–980 |
233–607 |
64–560 |
|
ний |
||||||
|
|
|
|
|
||
Сухий зали- |
3,4–7,7 |
2,1–5,5 |
1680–4840 |
3021–5724 |
1479–2576 |
|
шок |
||||||
|
|
|
|
|
||
Мінеральний |
2,2–4,2 |
2,5–3,5 |
1215–4350 |
1662–3610 |
1316–2198 |
|
залишок |
||||||
|
|
|
|
|
||
Надлишково активний мул вносять під кормові і технічні (300 м3/га) та під зернові культури (100–150 м3/га). Безпідстилковий гній вносять насамперед під просапні та кормові культури.
Тверду фракцію безпідстилкового гною вносять тими самими машинами, що й підстилковий. Рідкі фракції вносять мобільними машинами і поливною технікою (табл. 36).
Коефіцієнт використання прямої дії та післядії азоту безпідстилкового гною становить 30–50%, фосфору — 60–50% Р2О5, калію 60–70% К2О.
189
Землеробство з основами ґрунтознавства і агрохімії
Таблиця 36
Норми внесення безпідстилкового гною, т/га (О. О. Бацула та ін.)
Культура |
Рідкий гній |
Рідка фракція гною |
|
|
|
Зернові ярі |
40–60 |
200–250 |
Озима пшениця |
40–60 |
200–250 |
Картопля |
60–80 |
300–400 |
Цукрові буряки |
80–100 |
500–600 |
Однорічні трави |
60–80 |
300–400 |
Пасовища |
100–120 |
600–800 |
Неправильне зберігання та застосування безпідстилкового гною призводить до забруднення навколишнього середовища, підґрунтових вод і водойм. Безпідстилковий гній використовують для основного і передпосівного удобрення, підживлення, удобрювальних поливів.
Норму внесення (м3/га) визначають з урахуванням мінімального вмісту азоту або фосфору чи калію за формулою
Н = А/ N · К · 10,
де А — винос азоту культурою, кг/га; N — вміст азоту в стоках, %;
К— коефіцієнт використання елемента живлення (для N =
=0,6... 0,7; Р2О5 = 0,6; К2О = 0,6).
Для перерахунку різних видів органічних добрив на умовні одиниці використовують коефіцієнти: для підстилкового гною, твердої фракції безпідстилкового гною, компостів на основі гною, осаду стічних вод з вологістю до 76% — 1,0; для безпідстилкового напіврідкого гною з вологістю до 76–92% — 0,5; для безпідстилкового рідкого гною з вологістю 93–97% — 0,2; для стоків гною з вологістю 93–97% — 0,2; для стоків гною з вологістю понад 97% — 0,1; для сухого пташиного посліду з вологість до 20% — 7,0; для напіврідкого пташиного посліду з вологістю 76– 92% — 1,4.
190