Стосовно мінеральних добрив слід зауважити, що їх застосування має істотне застереження: вони забруднюють довкілля (щороку з ними на поля України надходить близько 130 тис. т досить небезпечного для здоров’я людей і тварин фтору, 1,5 тис. т цинку, міді й інших екологічно небезпечних елементів).
Щодо застосування органічних добрив, то за роки існування незалежної України воно зменшилося в рази й впало до 0,5 т/га при мінімальній нормі для бездефіцитного балансу гумусу залежно від ґрунтово-кліматичної зони 12–15 т/га.
Через це втрати родючого ґрунту в нас сягають біля 600 млн т, зокрема гумусу до 20 млн т, і площа деградованих земель щорічно збільшується на 100–120 тис. га і досягла на даний час 12 млн га, а вміст гумусу знизився до 2,6%. І, як результат, за оцінками економістів вартість втрат від недовнесених поживних речовин у нас має негативну динаміку й становила: у 2012 році — 13,5, у 2013 р. — 10,4, у 2014 р. — 19,9, у 2015 р. — 22,8 млрд грн. Така ситуація має місце до сих пір.
Найбільш реальним компенсатором цих процесів є використання природних засобів: рослинних решток, сидеральних культур, торфу й відходів тваринництва та у значній мірі — птахівництва. Проте використання останніх має певні застереження, зокрема, свіжий гній містить велику частину насіння бур’янів (до 700 тис. шт на 1 т гною), що при нормі 50 т/га призведе до забруднення 1 га до 35 млн насіння, які можуть винести з ґрунту більше поживних речовин, ніж містить саме добриво, а також зараженість яйцями та личинками гельмінтів і патогенною мікрофлорою, що створює за використання гною без підготовки загрозу розповсюдження хвороб через продукти споживання. Непідготовлений гній, крім того, містить значну (до 90%) частину води, особливо, якщо він у напіврідкому або в рідкому стані, що призведе до великих витрат енергії на транспортні операції і під час внесення в ґрунт.
До інших недоліків органічних матеріалів, які застосовуються в якості добрив, належить також негативна взаємодія вуглецю з азотом, яке призводить до суттєвих втрат поживних елементів під час зберігання та внесення матеріалів або до зниження їх ефективності. Тому необхідно зберігати гній чи послід шляхом змішування з вологопоглинаючими органічними матеріалами з високим вмістом вуглецю. Правильно підібрані співвідношення компонентів за достатньої міри їх перемішування різко знижують втрати азоту в процесі зберігання, а також дозволяють підняти температуру суміші за рахунок інтенсивної життєдіяльності термофільної мікрофлори, яка, в свою чергу, забезпечує дегельмінтизацію, знищення схожості насіння бур’янів, переведення поживних елементів, які важко засвоюються, в рухомі форми, а також покращення санітарно-гігієнічних та фізико-механічних властивостей добрив.
Основним способом приготування високоякісних добрив є компостування суміші гною, посліду або твердих продуктів їх обробки з вологопоглинаючими матеріалами, які забезпечують їм високі агрохімічні, санітарно-гігієнічні й фізико-механічні властивості. Найбільш ефективно процеси компостування протікають за певних температурних режимів, які створюються життєдіяльністю мезофільної та термофільної мікрофлори. Так, знищення схожості насіння бур’янів та дегельмінтизація органічної суміші на основі гною та посліду найбільш ефективно протікає при термофільному режимі (температура вище 53°С), а накопичення рухомих форм поживних елементів необхідно проводити в мезофільних умовах за температури — 25–35°С, які забезпечують мінімальні втрати. Таке становище зумовлює проведення компостування в двох режимах: спочатку в термофільному, а потім у мезофільному. За умови досягнення рівномірної по всьому об’єму суміші температури 55°С повна дегельмінтизація настає раніше, ніж через чотири доби, а втрата схожості насіння бур’янів — через добу. Внаслідок неоднакової температури по перерізу бурта в реальних умовах час дегельмінтизації збільшується до одного місяця влітку та до двох місяців взимку при періодичному перемішуванні. За цей час в умовах змішаного режиму в основному закінчується накопичення поживних елементів суміші в потрібній кількості.
У випадку протікання біотермічних процесів з певних причин тільки в мезофільному режимі суміш дегельмінтизується тільки через 4–6 місяців компостування, а насіння бур’янів залишається схожим.
Вуглець та азот, а також їх співвідношення роблять основний вплив на процеси компостування суміші гною, посліду та продуктів їх обробки з вологопоглинаючими матеріалами, так як вуглець є джерелом енергії, а азот — матеріалом для побудови клітин мікроорганізмів. Надлишок вуглецю сповільнює розклад органічної речовини, а надлишок азоту приводить до більших втрат його у вигляді аміаку. Найбільш сприятливе для компостування початкове відношення С: N від 20 до 30.
Реакція середовища, за якого нормально протікає життєдіяльність більшості мікроорганізмів, рН-5,5–7,6. На цьому рівні й потрібно її підтримувати. Початкова величина рН-5–6 дуже гальмує біологічну активність, але розпад білків та виділення аміаку збільшує рН до 7–8 з наступним зниженням до 5,5–6,0 в процесі дозрівання компосту.
Вологість суміші при компостуванні багато залежить від властивостей компонентів і, перш за все, від розміру її частинок. Надлишкова вода заповнює вільний простір у суміші й перешкоджає вільному насиченню його повітрям. Найбільше розігрівання торфо-гноєвої суміші досягається за вологості 65%. Максимальна вологість її не повинна перевищувати 70%, в той же час під час примусової аерації ця вологість є оптимальною.
Однорідність змішування компонентів суміші оцінюється коефіцієнтом варіації її вологості, який не повинен перевищувати ±10%. Пористість суміші більш повно характеризує її здатність насичуватися повітрям і забезпечувати ефективне протікання процесів компостування. Величина пористості залежить від гранулометричного складу компонентів суміші й вмісту в ній вологи. У процесі компостування сміття оптимальними розмірами частинок вважають 25–50 мм. Торфо-гноєві суміші мають середній розмір частинок від 1 до 2 мм. Оптимальна величина пористості суміші 0,4–0,5 забезпечується шляхом додавання органічних матеріалів із більшими частинками або створенням зернистої структури під час змішування.
Насичення повітрям торфо-гноєвих і послідних сумішей недостатня через малий розмір частинок і швидке їх ущільнення. Потрібна примусова аерація. Найбільш простий метод — періодичне перемішування буртів.
Зменшення втрат азоту в процесі зберігання гною і компостуванні можна досягти шляхом хімічного зв’язування аміаку гною з порошкоподібним суперфосфатом, фосфоритним борошном, фосфогіпсом, який є відходом виробництва фосфорних добрив. Завдяки такому змішуванню втрати азоту за три місяці зберігання зменшуються у 2 рази, а за 6 місяців — у 3 рази, втрати органічних сполук відповідно в 2,5 і 2,0 рази. Крім того, завдяки прискоренню мікробіологічних процесів гумінові кислоти й гумати перетворюють фосфор у доступні для рослин фосфати амонію.
Для компостування гною і посліду в якості наповнювача можуть бути використані земля, солома, стебла кукурудзи, сидерати, торф, сапропель, тирса, деревна кора. Оптимальна вологість компостної суміші становить 70%, відношення вуглецю до азоту 20:1–30:1, рН-6–8. Вихідна вологість компонентів компосту повинна складати: гною і посліду — не більше 90%; торфу — не більше 60%, сапропелю — 50%; соломи, рослинних решток, сидератів — 25%, тирси — 30%; деревної кори — 60%. Розмір подрібнених решток рослин не повинен перевищувати 200 мм.
Юлій ВОЖИК, д-р техн. наук,
Національний науковий центр «Інститут механізації та електрифікації сільського господарства»
