Органічні добрива - студопедія

Органічні добрива - гній, міські відходи, компости та ін. Сприяють інтенсифікації мікробіологічних процесів, оскільки вони є джерелом енергії і елементів живлення мікроорганізмів.

У свіжому гної розмножується величезна маса різноманітних мікроорганізмів. Спочатку більше половини микроорганиз-мов становлять кокковидной бактерії, число яких поступово зменшується. Більшість з них є амоніфікаторів, початківцями гнильний процес.

У гної досить багато бактерій роду Pseudomonas, предста-ставники групи кишкової палички та інших неспорообразующих паличковидних аммонификаторов. Деякі з них можуть викли-вать денітрифікацію. У гної присутні і гнильні спороутворюючі бактерії - Bacillus subtilis, В. mesentericus, В. megateri ит, В. mycoides і т. Д. Але при холодному способі приготування ці види розмножуються слабо.

Численна в гної група аеробних мікроорганізмів, що розкладають целюлозу. Серед них багато представників Cytophaga, кілька біднішими представлений рід Cellvibrio і ін. Виявлено також анаеробні руйнівники целюлози (Clostridium omelianskii). У холодному гної можна зустріти термофільну целлюлозоразлагаюшую бактерію Clostridium thermocellum. Але в цілому група термофільних і термотолерантних бактерій в холодному гної нечисленна і не перевищує 1-1,5 млн на 1 г маси.

У гної зустрічаються нітріфікатори, що проявляють актив-ність тільки в самому поверхневому його шарі, куди проникає необ-ходимо їм кисень. Крім окислення аміаку, деякі з цих мікроорганізмів розкладають в гної пуринові основи.

Інакше розвивається процес при гарячому способі дозрівання гною. У перший період дозрівання в пухко складеної масі бурхливо розвиваються різноманітні мезофільні мікроорганізми - аеробні неспороносні бактерії, гриби і частково актиноміцети.

В результаті підйому температури і видалення з гною віз-духу велика частина мезофильной мікрофлори відмирає. Деяка частина актиноміцетів і неспороутворюючих бактерій переносить підвищену температуру в анабіотичних стані. Активно розмножуватися в розігрівшись гної можуть лише термофільні і термотолерантні актиноміцети і бактерії. Останні пред-ставлені в основному спороутворюючими формами (Bacillus subtilis, В. mesentericus). Целюлозу в гарячому компості розкладає термо-профільними бактерія Clostridium thermocellum.

Абсолютна чисельність термофільних мікроорганізмів в гної навіть в період розігрівання не буває високою. Це можна пояснити тим, що хоча ці мікроорганізми швидко розмножують-ся, індивідуальне життя їх коротка. Обмін речовин в клітині тер-мофілов йде дуже інтенсивно, що призводить до сильного розігрів-ванию субстрату, в якому вони розмножуються.

Ступінь підвищення температури гною залежить не тільки від доступу кисню, а й від складу гною. Наприклад, при окисле-ванні містять азот органічних речовин виділяється більше теп-ла, ніж при розпаді вуглеводів. Тому кінський гній, в якому більше речовин, що містять азот, розігрівається сильніше, ніж гній великої рогатої худоби.

Швидкість мінералізації гною в грунті визначається цілою низкою чинників, але при інших сприятливих умовах вона залежить в ос-новному від співвідношення в гної С. N. Зазвичай гній викликає по-щення врожаю протягом двох-трьох років на відміну від азотних удоб-реній, які не мають післядії. Широко використовують так-же зелені добрива, або сидерати. Це рослинна маса, заорюють в грунт. Вона більш-менш швидко минерализуется в залежності від грунтово-кліматичних умов.

Солома. Останнім часом солому використовують як ор-ганическое добриво. Внесення соломи збагачує грунт гумусом. Крім того, в ній міститься близько 0,5% азоту і інші необхід-мі рослинам елементи. При розкладанні соломи виділяється мно-го діоксиду вуглецю, що також благотворно діє на посіви.

Ще на початку XIX ст. англійський хімік Ж. Деві вказував на можливість застосування соломи як органічного добрива.

Однак до останнього часу заорювати солому НЕ реко-мендовал. Це доводили тим, що в соломі велике соотно-шення С. N (близько 100: 1), і її закладення в грунт викликає биоло-ня закріплення мінерального азоту. Рослинні матеріали з меншим співвідношенням С. N такого явища не викликають. Рас-тенія, посіяні після оранки соломи, відчувають нестачу азоту. Виняток становлять лише бобові культури.

Недолік азоту після закладення соломи можна компенсує-вать внесенням азотних добрив з розрахунку 6-7 кг азоту на 1 т заорали соломи. При цьому положення не цілком виправляється, так як солома містить деякі речовини, токсичні для расті-ний. Потрібно деякий період часу для їх детоксикації, яку проводять мікроорганізми, які розкладають ці сполуки.

В умовах північної зони солому у вигляді різання доцільно заорювати в верхній шар грунту. Тут в аеробних умовах все токсичні для рослин речовини досить швидко розкладаються. При дрібної оранки через один-півтора місяця відбувається руйнуючої-шення шкідливих сполук і починає звільнятися биологиче-скі закріплений азот. На півдні, особливо в субтропічній і тро-пической зонах, розрив часу між закладенням соломи і посівом може бути мінімальним навіть при глибокій запашке. Тут все несприятливі фактори перестають діяти швидко.

При дотриманні наведених рекомендацій грунт збагачені-ється органічною речовиною і в ній активізуються мобілізації-ційні процеси, в тому числі діяльність азотфіксуючих мік-роорганізмов. Залежно від ряду умов внесення 1 т соломи призводить до фіксації 5-12 кг молекулярного азоту.

Компост. Деякі господарства прагнуть повністю перейти на «біологічне» землеробство, відмовившись від використання мі-ральним добрив і хімічних засобів захисту рослин. Це пов'язано з охороною навколишнього середовища. Однак для високих врожаїв потрібні досить високі дози органічних добрив.

В даний час для отримання органічних добрив використовують метод компостування різних органічних відх-дов. Відходи, що піддаються компостування, варіюють від місто-ського сміття, що представляє собою суміш органічних і неорг-нічних компонентів, до більш гомогенних субстратів, таких як гній, відходи рослинництва, сирої активний мул і нечистоти.

Актиноміцети ростуть набагато, повільніше, ніж більшість бактерій і грибів, і на ранніх стадіях когось постірованія Не є їм конкуренції. Вони більш помітні на наступних стадіях процесу компостування. Їх чисельність нижче чисельні-ності бактерій і становить величину порядку 10 5 -10 6 клітин на грам вологого компосту.

Гриби відіграють важливу роль в деструкції целюлози, і стан компостируемой маси має регулюватися таким чином, щоб опти-мізіровать активність цих організмів. Важливим фактором є темпе-ратура, так як гриби гинуть, якщо вона піднімається вище 55 ° С. Після зниження температури вони знову поширюються з більш холодних зон по всьому об'єму компостируемой маси.

Віруси - ультрамикроскопические облігатні паразити, викликаю щие захворювання рослин, тварин і людини. Якщо заражений рости-них матеріал піддається компостування, кількість патогенних вірусів в ньому різко знижується переважно завдяки температурно-часовим впливів.

Найпростіші - одноклітинні організми, які харчуються бактеріями, водоростями і іншими найпростішими. Вважають, що саме найпростіші управляють чисельністю бактеріальної популяції.

Після того як досягнуто максимуму температури, компост, остигаючи, стає доступним для широкого ряду ґрунтових тварин. Вони по-едают інших тварин, їх екскременти і органічні залишки. Багато грунтові тварини вносять великий вклад в переробку компостируемой-го матеріалу завдяки його фізичній дробленню. Ці тварини також сприяють перемішуванню різних компонентів компосту. Тканини орга-низмов, що належать макрофауни, багаті азотом і легко руйнуються. Маса цих організмів є безупинно поповнюваний і опус-Тоша запас сполук азоту.

Органічні відходи. Органічні відходи промислово-го, сільськогосподарського або комунального походження перед- являють собою суміш цукрів, білків, жирів, геміцелюлози, цілий-люлози, лігніну і неорганічних солей в широкому інтервалі концентрацій.

Склад фракцій рослинних відходів залежить від воз-раста рослини, його типу і середовища. Свіже рослинна сировина содер-жит багато водорозчинних речовин, білків і солей. При збільшен-ня віку солі повертаються в ґрунт і низькомолекулярні со-єднання перетворюються в більш високомолекулярні, особливо гемицеллюлозу, целюлозу та лігнін. Склад відходів тваринно-ництва залежить від типу тваринного і від його корму. У процесі компостування прості низькомолекулярні сполуки легко метаболізуються мікроорганізмами, а полімерні сполуки - після їх гідролізу екзоферменти.

Коли органічні відходи складають для компостірова-ня, то завдяки изолирующему впливу субстрату зберігається теп-лота, що утворюється внаслідок біологічної активності, і темпе-ратура підвищується. Процес компостування можна раз-бити на чотири стадії: мезофільна, термофільна, охолодження, дозрівання.

У початковій мезофильной стадії мікроорганізми, присутні в відходах, починають швидко розмножуватися, темпе-ратура піднімається до 40 ° С, середа подкисляется за рахунок освітньої-ня органічних кислот.

При збільшенні температури вище 40 ° С починають гинути вихідні мезофіли і переважати термофіли. Це піднімає температуру до 60 ° С, при якій гриби стають неактивними. Далі процес триває спороутворюючими бактеріями і актиноміцетами; рН середовища підвищується. Протягом тер-мофільной фази найбільш легко розкладаються субстрати, такі як цукру, крохмаль, жири, білки, швидко споживаються, і швидкість процесу починає падати після того, як в нього залучаються більш стійкі субстрати. При цьому швидкість тепловиділення стано-вится рівній швидкості тепловтрати, що відповідає досягненню температурного максимуму.

Потім компост вступає в стадію ос-вання. Протягом стадії охолодження рН повільно знижується, але середовище залишається лужної. Термофільні гриби з більш холодних зон знову захоплюють весь обсяг компостируемой маси і разом з актиноміцетами споживають трудноразложімие полісахариди, гемицеллюлозу і целюлозу, руйнуючи їх до моносахаридів, кото-які потім можуть бути використані широким колом мікроорга-низмов.

Перші три стадії компостування - мезофільна, термо-профільними, охолодження протікають дуже швидко, за дні або тижні, в залежності від використовуваної системи компостування. Заклю-ве стадія - дозрівання е, протягом якої втрати маси і тепловиділення малі, триває кілька місяців. У цій стадії відбуваються складні реакції між залишками лігніну з відходів і білками відмерлих мікроорганізмів, що призводять до утворення гумінових кислот. Кінцева реакція компосту - слаболужна.