Добавил:
ivanov666
Опубликованный материал нарушает ваши авторские права? Сообщите нам.
Вуз:
Предмет:
Файл:Рациональное использование земель сельскохозяйственного назначения Челябинской области. Монография
.pdf
Рис. 3.5. Агрегат CALMAC для аккумулирования теплоты фазового
перехода на Na2S2О3 или МgCl2-6H2О : 1 – съемная крышка;
2 – двигатель для перемешивания; 3 – вход воды; 4 – гидрат соли;
5 – пластиковый теплообменник; 6 – бак; 7 – выход воды
Рис. 3.6. Блок солнечных энергоаккумулирующих стержней с 2400 кг
СаСl2·6H2O (Tф=27,2 °С) в полиэтиленовых цилиндрах для отопления
квартиры
К
оллекторы солнечного тепла разделяются на активные и
пассивные
ционные детали здания, которые должны обл
вн
е
шними поверхностями (в виде окон или прозрачных покр
тий) и высокой э
н
ые с
войства сист
, роль последних
ффек
тивной тепло
емы Т
АЭ способствуют выравниванию темп
час
то выполняют
емкос
тью. Правильно выбран-
сами конс
ада
ть прозрачн
тру
ым
к-
и
ы-
е-
ратуры в помещении.
Ес
ли такие свойства солнечной сист
н
а
, теплопроводность и тепло
емкос
ть коллектора, выбраны пр
емы Т
АЭ,
как
толщи-
авильно, то проходящие через внешнюю поверхность солнечные
т
е
пловые потоки могут
вн
есе
т, таким образом, благоприятный вклад в тепловой баланс
по
мещения на режимах как нагрева
бы
ть з
адержаны
101
примерно на 12 ч, что
, так и охл
аждения
.
Глава 4
ПЕРСПЕКТИВНЫЕ МЕТОДЫ ПОЛУЧЕНИЯ
УДОБРЕНИЙ И МЕЛИОРАНТОВ
4.1. Классификация удобрений и методы, применяемые
для их производства
В области в последние годы значительно снизилась урожайность сельскохозяйственных культур не только по причине
загрязнения пашни тяжёлыми металлами и токсическими веществами, но и из-за низкого количества вносимых удобрений и
мелиорантов. В 2001 г. на гектар пашни в Челябинской области
было внесено не более 0,5 т/га органических удобрений при по
-
требности баланса гумуса 4,5–5,0 т/га, а с учётом состояния земель до 8 т/га [36].
При общей потребности земель области в ми-
неральных удобрений в 105 кг действующего вещества на один
гектар пашни (азота – 43 кг, фосфора – 46 кг, калия – 10 кг ),
фактически вносится 1,8–2,3 кг по сумме всех трёх элементов.
Большинство хозяйств не вносят минеральные удобрения из-за
высоких цен на привозные удобрения. Оптимальным является
достаточно простой и эффективный путь
. Необходимо активнее использовать для производства органических и минеральных
удобрений своё собственное сырьё – местные природные ресурсы и отходы промышленного производства.
Удобрения классифицируются главным образом по их агрономическому назначению, составу и условиям применения
[124]. По химическому составу применяется удобрения четырех типов: минеральные, органические, органно-минеральные и
бактериальные. Наибольшее применение находят минеральные
и органические удобрения. Состав наиболее распространенных
минеральных удобрений приведен в табл. 4.1.
Для получения удобрений применяется в основном природное
сырье: апатиты, фосфориты, калийсодержащее сырье
и т. д. Большая часть удобрений выпускается в измельченном
или в гранулированном виде. Согласно прогнозам на начало
2000 г., запасов фосфорного сырья должно хватить в мире на
100–300 лет [28].
102
Таблица 4.1. Содержание в минеральных удобрениях основных
питательных элементов, % масс.
Наименование удобрения Азотные Фосфорные Калийные
Аммиачная селитра 34,0-35,0 - -
Кальциевая селитра 15,5-17,0 - -
Сульфат аммония 19,5-28,0 - -
Мочевина 46,0-46,5 - -
Суперфосфат простой - 14,0-21,0 -
Суперфосфат двойной - 40,0-52,0 -
Приципитат - 27,0-40,0 -
Фосфоритная мука - 14,0-20,0 -
Фосфоритные шлаки - 20,0-28,0 -
Хлорид калия - - 50,0-62,0
Смешанные калиевые
соли: КСl+NaCl
КСl+ MgSO4
Аммофос 11,0-14,0 46,0-55,0 -
Нитрат калия 13,5 - 46,5
Нитрофос 14,0-20,0 14,0-20,0 -
-
-
-
-
30,0-40,0
48,0-52,0
Основными органическими удобрениями являются удобрения, получаемые с использованием навоза, куриного помета, торфа и т. д. Навоз – механическая смесь твердых и жидких выделений животных. Обычно состав навоза на соломенной подстилки
содержит, % масс.: воды – 75; органического вещества – 21; азота –
0,5; фосфора – 0,25 и калия – 0,6. В последние годы начали широко
применяться органические удобрения на
основе куриного помета,
торфа, опилок и др.
Органо-минеральные удобрения – это сложные комплексные удобрения, получаемые из минерального сырья с добавкой
органических веществ. Наиболее распространенными бактериальные удобрениями являются: нитрогин – препарат, содержащий клубеньковые бактерии; азотобактерин; фосфоробактерин,
103
содержащие культуру микроорганизмов, расщепляющий органические фосфаты и др.
4.2. Характеристика минерального сырья Челябинской
области, пригодного для производства удобрений
и мелиорантов
В Челябинской области имеются приведенные ниже минеральные руды, путем переработки их на специальном оборудовании (мельницы грубого и тонкого измельчения, сепараторы,
классификаторы и др.), применение которого позволяет получать
из
различного состава удобрения и мелиоранты [25]. Наиболее
ценной рудой является Ашинское месторождение фосфоритов,
стоящее на государственном балансе. Месторождение расположено на юго-восточной окраине г. Аша, отработка которого производилась в период 1960–1972 гг. Ашинским фосфоритовым
заводом. На 01.01.2012 г. остаток балансовых запасов фосфоритов категорий В+С1 составлял 3604 тыс. т руды, содержащихся
833
тыс. т пятиокиси фосфора, 25 тыс. т руды категории С2 и
3 тыс. т пятиокиси фосфора, забалансовые запасы – 4 т руды. Ме-
сторождение законсервировано и числится в госрезерве [83].
В этом же Ашинском районе находятся еще два месторождения фосфоритов с предварительно оцененными запасами руды:
Симское – 2,7 млн т и Кукашкинское – 0,7 млн т.
В Челябинской
области на коксохимических производствах получают азотные удобрения – сульфат аммония высокого качества.
В Челябинской области имеются значительные запасы природных ресурсов, пригодных для изготовления мелиорантов [83].
На 01.01.12 г. балансом учтено 12 месторождений флюсовых известняков с суммарными балансовыми запасами в количестве
1 034 633 тыс. т, категории С2- 236136 тыс. т и забалансовыми запасами
в количестве 31 340 тыс. т. К разрабатываемым относятся
4 месторождения: Аргаяшское, Тургоякское, Черемшанское и
часть Сухореческого с балансовыми запасами категорий А+В+С1
в количестве 1102678 тыс. т и категории С2-40095 тыс. т.
В 2006 г. добыто на всех месторождениях 4458 тыс. т флюсовых известняков. Государственным резервом учтены запасы девяти месторождений с балансовыми
104
запасами категорий
А+В+С1 в количестве 621955 тыс. т , категории С2 -1960110 тыс. т
и забалансовыми запасами 31340 тыс. т.
На 01.01.2012 г. государственным балансом учитываются
4 месторождения доломита с балансовыми запасами категорий
А+В+С1 в количестве 146 546 тыс. т, категории С2 – 110 836 тыс.
т и забалансовыми запасами в количестве 11 149 тыс. т. Кроме
того, в спецотвалах Саткинского месторождения
заскладировано
157 086 тыс. т металлургического доломита. В 2011 г. разраба-
тывались Лисьегорское и Саткинское месторождения. Лисьегорское месторождение разрабатывается ОАО ММК в 2011 г. было
добыто 740 тыс. т доломитов и 50 тыс. т известняков, потери составили соответственно 5 и 2 тыс. т. Обеспеченность запасами
65 лет. На Саткинском месторождении магнезитов попутно добыто 338 тыс. т
доломитов.
Кроме того, на 01.01.12 г. по области учтено 5 месторождений карбонатных пород для обжига на известь с суммарными балансовыми запасами категорий А+В+С1 в количестве 50 258 тыс.
т. Разрабатывается одно Ухановское месторождение, на котором
добыто 45 тыс. т известняка для обжига на известь.
На 01.01.12 г. по области учтено 3 месторождения гипса и
ангидрита с балансовыми запасами по категории В+С1 в количестве
26118 тыс. т и категории С2 – 4402 тыс. т. Разрабатывается Каринское месторождение гипса и ангидрита, в стадии подготовки к
освоению находятся Усть-Карабольское и Миньярское месторождения. В 2006 г. было добыто 599 тыс. т гипса и ангидрита.
В области находятся
крупные месторождения глауконитов,
обладающих высокими сорбционными свойствами. В частности, в Кунашакском районе запасы глауконита составляют более
50 млн т, на Каринской и Актобинской площадках, в глауконитовом песке содержание глауконита от 60 до 95% при мощности
горизонта 7–11 м и глубине его залегания от 0,5 до 5 м [24].
4.3. Особенности получения удобрений из
торфа и бурого
угля
В последние годы зарубежными фирмами и в нашей стране ведутся большие исследования по созданию эффективных
комплексных удобрений на основе органо-минерального сырья
и отходов различных производств. Так, например, применение в
105
качестве органического удобрения торфа в значительной степени повышает урожайность сельскохозяйственных культур, что
подтверждено приведенными ниже данными исследований.
Торф – вид твердого топлива, являющегося геологически
наиболее молодым среди твердых горючих ископаемых [169]. Химический состав торфа в зависимости от группы изменяется, %.:
битума – 2,0–8,0; легкогидролизуемых веществ – 17–56; гуминовых кислот – 8–48; целлюлозы – 1–14, содержание гумуса – 60,0.
Торф имеет преимущественно
объемный и специфический характер сорбции вследствие наличия большого количества в нем функциональных групп -СООН и -ОН. Азотсодержащие группировки
придают торфу свойства амфотерности [119].
Исследование ионообменных равновесий ионов торфа различной породы показало его высокую селективность объемного
действия, проявляющую зависимость объемной емкости торфа
от природы иона и концентрационных констант обмена
Ме-Н.
Это создает предпосылки к использованию торфа для разделения
и улавливания разнообразных ионов. Химический состав и наличие в нем битума, гуминовых кислот и гумуса позволяют торф,
особенно компост на его основе, использовать в качестве органического удобрения. Компосты торфа наиболее эффективно
действуют на гумус и плодородие сельскохозяйственных культур
, особенно при обработке торфа с добавкой извести, что под-
тверждается приведенными данными в табл. 4.2 [36, 96].
Таблица 4.2. Влияние торфяного компоста на урожайность
сельскохозяйственных культур, ц/га
Наименование
культуры
Картофель 120,1 113,3 197,0 217-235
Ячмень 11,8 11,1 15,3 15,6-16,3
Многолетные травы 16.8 17,6 46,6 39,2-51,0
Яровая пшеница 9,9 10,7 - 16,2
Без
добавок
Добавка
торфа
Добавка
Добавка
торфа
компоста
и извести
Эффективным удобрением являются также препараты на
основе углегуминовых соединений. Так, проведенные испыта-
106
ния влияния трех типов углегуминовых препаратов на свойства
почв, приведенных в табл. 4.3, подтвердило наибольшую эффективность препарата УГ1 при внесении его в почвы в количестве
200 кг/га почвы [143, 152] .
Таблица 4.3. Химический состав углегуминов при содержании
в них компонентов, %
Тип образца рН NCCгк Сфк Сгк:Сфк
УГ1 6,35 1,01 38,4 11,5 3,54 3,25
УГ2 6,38 0,86 40,2 10,4 3,87 2,7
УГ3 5,32 4,26 22,2 4,86 3,40 1,48
Очень эффективны полученные в Иркутске гуматы калия, которые дают положительный результат при внесении в
почву в количестве 10–50 кг/га, что в 2000 раз меньше, чем
перегноя и в 100 раз ниже, чем биогумуса. Особенно они эффективны в смеси азота, фосфора и калия при соотношении:
гумат+N80Р60К90 [76].
Известно применение органо-минерального
удобрения, полученного на основе бурого угля, способствующего накоплению
в почвах нитратов. При внесении в почву 1 т/га такого удобрения
на второй год количество нитратов в слое 0–5 см в три раза выше,
чем в контрольном образце на фоне сульфата аммония [74].
Наличие в Челябинской области значительных запасов
торфа и бурого угля
и их тонкодисперсных отходов позволит,
применяя приведенные технологии, организовать производство
указанного типа комплексных удобрений. Эффективность применения такого типа удобрений подтверждена проведенными
исследованиями в лаборатории ЧНИИСХ по применению аналогичных органических ферментированных удобрений – Фермвэй и Петрикс. Внесение таких удобрений в почвы в количестве
15 т/га повысило продуктивность пашни по
выходу зерновых
единиц с 18,3 до 20,7 ц/га [117, 129].
В последние годы зарубежными фирмами и в нашей стране
ведутся большие исследования по созданию эффективных комплексных удобрений на основе органо-минерального сырья, в
том числе и с использованием отходов различных производств.
107
Так, например, проведенные испытания компостов многоцелевого
назначения, приготовленных из приведенных в табл. 4.4 и 4.5 видов
сырья и отходов, показали положительные результаты [36, 109].
Таблица 4.4. Химический состав сырья и отходов, применяемых
для получения удобрений, %
Наименование сырья рН Собщ.Nобщ. Р2 О
Навоз полужидкий (Н ) 7,6 28,7 1,8 2,5 2,3
Помет жидкий ( П1) 6,9 21,9 2.1 2,1 2,4
Помет сухой (П2) 6,5 23,6 2,8 1,8 1,8
Торф низинный (Т) 5,4 28,6 2,1 0,1 0,05
Опилки (О) 4,9 43,0 0,2 0,01 0,08
5
К2 О
Таблица 4.5. Химический состав компостов на основе торфа,
навоза, опилок и лигнина, %
Состав компоста,% рН Собщ.Nобщ. Р2 О5К2 О Лигнин
КМН(Т11+Н43+О46) 5,8 22,0 1,5 14,0 1.0 0,4
КМН2(Н42+О42+Л12) 5,6 25,3 1,7 15,0 0,8 0,3
КМН3(П57+О15=Л28) 7,3 24,0 2,8 8,0 3,1 0,5
КМН4 (Т31+П139О30) 7,2 24,3 2,2 1,0 1,8 0,4
КМН5(П60+О40) 7,2 28,9 2,0 15,0 2,2 1,0
КМН6(Т60+П140) 6,5 26,8 2,0 9,0 2,9 1,0
КМН7(Т55+Н45) 5,8 22,0 2,3 10,0 0,9 1,4
КМН 8(Т50++П240) 5,6 25,3 2,3 10,0 0,6 2,7
КМН9 (Т50+П240) 7,3 24,0 24,0 14,0 1,5 1.1
КМН10(Т31+Н110+Л28) 7,3 24,3 24,3 14,0 1,5 1,2
КМН11(Т39+Н30+П31) 7,3 29,0 29,0 17,0 1,4 1,2
По результатам испытаний наилучшие показатели были
установлены при использовании составов КМН3, КМН4, КМН6
и КМН7. Компосты рекомендуются применять в зависимости от
структуры и свойств почв. Положительные результаты были также получены при испытании компостов КМН, которые рекомендованы для широкого внедрения в производстве нечерноземной
зоны выращивания ячменя.
Наличие в Челябинской области
значительных запасов тон-
кодисперсных отходов торфа и бурого угля позволяет с учетом
108
приведенных технологий организовать производство указанного
типа комплексных удобрений. Эффективность применения такого
типа удобрений подтверждена приведенными выше результатами,
проведенными исследованиями в лаборатории ЧНИИСХ [109, 122].
4.4. Подготовка к применению навоза и куриного помета
4.4.1. Свойства навоза и особенность подготовки
его к применению
Навоз в зависимости от способа содержания животных
может быть с подстилкой (подстилочный), в
качестве которой
применяется солома, опилки и т.д., и без применения подстилки (безподстилочный). Обычно навоз на соломенной подстилке содержит, % масс.: органических веществ – 21,0; азота –0,5;
фосфора – 0,25; калия – 0,5. Отсутствие стабильных условий накопления и хранении навоза, а также отсутствие нормированного количества вводимой подстилки, содержание питательных
веществ в подстилочном навозе постоянно изменяется
[36, 56].
Для повышения эффективности использования органических удобрений на основе подстилочного навоза и соломы рекомендуется организовать хранение и приготовление навоза на
открытых площадках в буртах в соответствии с ГОСТом ОНТП
17-18 МСХ ССССР вблизи удобряемых полей со сроком приготовления и хранения подстилочного навоза в течение 4–6 месяцев, укладывая его на
площадке в бурты высотой до 2 м и шириной по веху 2–2,5м послойно с фосфористой мукой или торфом
в соотношении 3:1, а также с жидким безподстлочным навозом
или ботвой.
Готовый к употреблению полуперепревший навоз вносить в
почву под основную обработку пара или под перепашку пара, не
допуская раскладки навоза на поле
кучами.
Жидкий навоз наиболее эффективно вносить тракторными
жижевозо-разбрызгивателями при ширине захвата от 7–11 до
10–15 м в количестве 50–100 т/ га, регулируя равномерность
полива, шириной захвата и мощностью струи выброса. Вывозку
жидкого навоза необходимо производить круглосуточно в зимнее время при температуре до минус 10 ºС и высоте снежного
покрова до 20 см, а
на пастбища – после окончания выпаса или
зимой.
109
Жидкий свиной навоз наиболее рационально вносить в почву в смеси с содержащим кальций мелиорантом, количество которого зависит от содержания кальция в почве.
4.4.2. Особенности переработки куриного помета в удобрения
В свежем птичьем помете содержится около 50–70 % влаги,
0,7–1,9 % азота, 1,5–2,0 % фосфорной кислоты, 0,8–1,0 % оксида
калия, до 2,4 % оксида кальция, 0,8 % оксида магния, 0,5 % серы.
В курином
помете содержатся также такие ценные микроэлементы, как медь, марганец, цинк, кобальт, бор, а также биоактивные
вещества (регуляторы роста – ауксины). В птичьем помете содержится азота и фосфора в четыре-пять раз больше, чем в навозе крупного рогатого скота [87].
Изготавливаемое на основе птичьего помета высокоэффек-
тивное биоудобрение обладает полифункциональными свойствами, внесение которого в количестве 1–2 т/га не только повышает урожайность культур на 70–80% в течение 2–3 лет, но
и оздоравливает почвы, подавляя микрофлору, вызывающую болезни растений. Рентабельность биоудобрений на крупных птицефабриках составляет 60–80%.
По данным Всероссийского научно-исследовательского, конструкторского и проектно-технологического института
органических удобрений и торфа (ВНИПТИОУ), в России функционирует
более 600 птицефабрик. Каждая птица ежедневно производит в
среднем от 100–150 г. помета. Одна средняя по мощности птицефабрика ежедневно вывозит со своей территории до 50–80 т помета. В
общей сложности, каждый день в стране производится более 50 тыс.
т помета, который занимает при хранении
более 2 млн га земли.
Однако наряду с положительными характеристиками, птичий помет, по данным Всемирной организации здравоохранения
(ВОЗ), является передатчиком более 100 возбудителей инфекционных и инвазионных болезней. Важной особенностью помета
является также и то, что его патогенная микрофлора длительное время способна сохранять жизнеспособность, особенно в
органических отходах птицефабрик. Так,
например, возбудители
сальмонеллеза и колибактериоза сохраняют жизнеспособность в
курином помете в течение 12 месяцев, а возбудители туберкулеза – 18 месяцев.
110
Соседние файлы в предмете [НЕСОРТИРОВАННОЕ]