Содержание к диссертации
Введение
ГЛАВА I. Экологические аспекты переработки органи ческих отходов 10
1.1. Основные направления утилизации отходов животноводства и птицеводства на современном этапе 10
1.2. Переработка белковых отходов животноводства и птицеводства методом компостирования 19
1.3. Микробиологические аспекты компостирования 25
ГЛАВА II. Объекты и методы исследований .32
2.1. Объекты исследований 32
2.1.1. Морфологическое описание и свойства серых лесных почв 32
2.1.2. Свойства пухо-перовых остатков (ППО) как объекта исследования 36
2.2. Основные методы исследований 41
2.2.1. Разработка способов закладки полевых и лабораторных экспериментов 41
2.2.2. Физико-химические и микробиологические методы исследования 44
ГЛАВА III. Изменение основных физико-химических свойств почвы при разложении пухо-перовых остатков 49
3.1. Изменение физико-химических свойств почвы при разных способах компостирования ППО 49
3.1.1. Изменение физико-химических свойств почвы при послойном компостировании пухо-перовых остатков
3.1.2. Оптимизация физико-химических свойств компостов в условиях механической гомогенизации Jl
3.2. Динамика изменения количества аммонийного и нитратного азота при разложении пухо-перовых остатков в почве "О
ГЛАВА IV. Межробные сукцессии при разложении пухо перовых остатков в почве 63
4.1. Влияние дополнительных компонентов на микробные сообщества при разложении пухо-перовых остатков
4.2. Изменение численности и видового состава микроорганизмов в процессе разложения ППО в лабораторных условиях
ГЛАВА V. Возможности применения обогащенного почвенного субстрата в практике сельского хозяйства ..79
5.1. Использование метода фитотестирования для проверки токсичности полученного продукта
5.2. Влияние продукта компостирования на урожайность сельскохозяйственных культур (на примере картофеля)
Выводы 91
Библиографический список
- Переработка белковых отходов животноводства и птицеводства методом компостирования
- Свойства пухо-перовых остатков (ППО) как объекта исследования
- Изменение физико-химических свойств почвы при послойном компостировании пухо-перовых остатков
- Изменение численности и видового состава микроорганизмов в процессе разложения ППО в лабораторных условиях
Введение к работе
Актуальность работы. Одной из острых современных проблем является утилизация органических отходов, которые при их накоплении служат источником экологической опасности. При их переработке преимущественно используются технологии, включающие физические методы воздействия на сырье, высокотемпературные режимы с использованием большого количества тепловой и электрической энергии. Такие технологии, в определенной степени перерабатывая одни органические отходы, образуют новые, порой более опасные для окружающей природной среды. Поэтому вопросы экологической безопасности являются приоритетными. С ростом обіьема продукции птицеводства заметно выросла и побочная продукция переработки птицы, к которой, по данным Всероссийского научно-исследовательского и технологического института птицеводства (ВНИТИП) наряду с птичьим пометом, сточными водами, непищевыми продуктами убойных цехов, павшей птицей, относят пух и перо. По информации Российской ассоциации перо-пуховых компаний, в стране производится 7 тыс. т пуха и пера в год. Особенности их химического состава и структурно-механических свойств требуют конкретизации подхода к способам обработки и переработки этого нетрадиционного вида отхода (Волик, 1990).
В настоящее время разработаны технологии преобразования органического сырья, например на основе ферментации (Рабинович, 2000), позволяющие получать экологически безопасные продукты - удобрения и кормовые добавки.
Однако мелкие пухоперерабатывающие предприятия в целях экономии прибегают к утилизации пуха и пера (отходов производства) сжиганием, что является грубым нарушением экологического законодательства. В этой связи необходим поиск рационального пути преобразования данного вида отходов, исключающий экологические правонарушения.
Знание биологических процессов, основанных на законах микробиологии, позволит установить закономерности изменения биологической активности и физико-химического состояния конкретных почв под действием разлагающихся в почве нетрадиционных отходов или удобрений, полученных на их основе.
Цели и задачи исследований. Целью данной работы явилось рассмотрение физико-химических и микробиологических особенностей разложения пухо-перовых остатков в почве с течением времени.
Поставленная цель определила следующие задачи: 1. Изучить разные способы закладки отходов для разложения - послойное
распределение и применение гомогенизации.
-
Выявить зависимости физико-химических свойств почвы от длительности разложения в ней отходов и наличия дополнительных, способствующих разложению компонентов.
-
Изучить сукцессии микробного сообщества при разложении пухо-неровых остатков (далее - ППО) в почве.
-
Изучить влияние готового компоста на продуктивность картофеля.
Научная новизна работы: изучены изменения физико-химических свойств почвы при разложении в ней ППО; определена зависимость этих изменений от наличия дополнительных компонентов; впервые установлена структура миіфобного ценоза, участвующего в разложении ППО; расширены представления о микробиологической сукцессии при разложении отходов пуха и пера в серой лесной почве.
Практическая значимость работы. Впервые представляется способ использования пухо-перовых остатков в качестве компонента органического удобрения, что подтверждено получением патента [1]. Пухо-перовые отходы могут стать основой для получения ценного органического азотосодержащего удобрения, применяемого для повышения плодородия почв и продуктивности сельскохозяйственных культур. Результаты исследований позволят подойти к разработке промышленных методов дальнейшего использования пухо-перовых остатков в качестве органического удобрения, что снизит риск загрязнения окружающей среды отходами малых пухоперерабатывающих предприятий.
Материалы диссертации могут использоваться в учебном процессе в вузах биологических и сельскохозяйственных профилей при чтении общих и специальных курсов.
благодарности. Автор выражает глубокую признательность своему научному руководителю доктору сельскохозяйственных наук, профессору Е. П. Проценко за постоянное внимание к работе, ценные советы и рекомендации на всех этапах проведенного исследования. Особую благодарность автор выражает доктор рам биологических наук И. А. Архипченко и Н.В. Верховцевой за ценные научные консультации. Автор также благодарен всем сотрудникам кафедры общей биологии и экологии КГУ, оказавшим помощь в работе.
Апробация работы. Результаты исследования были представлены на научных конференциях «Медико-экологические информационные технологии -2008» (Курск, 2008 г.) и «Ломоносов - 2008» (Москва, 2008 г.); международной научной конференции «Проблемы и перспективы развития аграрного производства» (Смоленск, 2007г.); международных научно-практических конференциях «Теоретические и прикладные проблемы социально-правовых, медико-биолошческих, технико-экономических сфер жизни общества» (Курск, 2007 г.)
и «Актуальные проблемы экологии и охраны труда» (Курск,, 2009 г.), «Экологические проблемы природопользования на современном этапе...» (Харьков, 2009 г.), а также международном научно-техническом конгрессе «Экология и безопасность жизнедеятельности промышленно-транспортных комплексов» ELPIT -2009 (Тольятти, 2009 г.).
Публикации. По материалам диссертации опубликовано 11 печатных работ.
Объем и структура работы. Диссертация изложена на 112 страницах печатного текста, включает 15 таблиц и 19 рисунков, состоит из введения, 5 глав, выводов и предложений производству. Библиографический список включает 182 наименования, в том числе 15 зарубежных авторов.
Переработка белковых отходов животноводства и птицеводства методом компостирования
В настоящее время, в связи с постоянным ростом производства, все более остро встает проблема переработки разного рода органических отходов, а также особое внимание уделяется вопросам их вторичного использования (утилизации от английского utilize — использовать ).
Отходы промышленного животноводства и особенно птицеводства сильно загрязняют окружающую среду. Во многих странах действуют общегосударственные и региональные программы по уменьшению отрицательного действия этих отходов на природу. К отходам животноводства и птицеводства относят навоз, птичий помет, кишки, мясо, тушки, кости, шерсть, шкуры, кожу, перо, пух, скорлупу и др.
По данным Всероссийского научно-исследовательского и технологического института птицеводства (ВНИТИП), птицефабрика на 400 тыс. несушек получает в год такое количество помета, что при разложении его выделяется около 700 т биогаза, в том числе 450 т метана (65%), 208 т углекислого газа (30%), 35 т водорода, индола, скатола, сероводорода, аммиака и других соединений (5%) (Лысенко В.П., 1998). Ущерб экосистеме от такого выброса огромен, поэтому как никогда актуален поиск альтернативных методов утилизации отходов и сегодня предложены следующие способы: вывоз на поля нативного помета, навоза или стоков, компостирование, переработка навоза и помета на корм, применение биоэнергетических методов и новых технологий утилизации помета, создание рыбоводно-биологических прудов и др. Многосторонняя деятельность человеческого общества сопровождается образованием огромного количества отходов, в том числе органических. Использование их в качестве источника органических веществ для почвы, как правило, затруднено по двум причинам — из-за высокого содержания токсичных элементов и малой доступности для разложения почвенными микроорганизмами. В то же время после соответствующей переработки данное сырье может служить источником органических веществ для почвы.
Существуют «старые» способы утилизации, которые на современном этапе развития производства и экологической науки не могут считаться оптимальными. К ним относятся захоронения на полигонах, сжигание, вывоз на поля.
При захоронении отходов на полигонах каждый их слой засыпается слоем почвы; образуется как бы «слоеный пирог». У такого способа утилизации отходов есть некоторые положительные стороны. Например, относительно невысокая энергоемкость процесса, незначительные затраты труда и относительно невысокая стоимость оборудования полигона. Однако минусов, как экономических, так и экологических, множество. Полигоны занимают значительные территории, которые выводятся из использования на десятки лет. Пыль от полигона разносится ветром на многие километры, загрязняя все вокруг. В результате нарушения технологии эксплуатации полигона часто происходят самовозгорания (как результат повышения температуры и выделения метана в ходе микробиологических и химических процессов), которые невозможно или очень сложно потушить. Длительное горение отходов на полигоне приводит к выбросу в воздух значительных количеств вредных газов и других веществ (окислы азота, серы, угарный газ, аморфный углерод, т.е. сажа, бензапирен и т.п.), самыми опасными из которых являются поли-хлорированные диоксины и дибензофураны. Кроме того, на отдельных участках полигона в почву и воздух может выделяться ртуть. Жидкий фильтрат, сочащийся из "тела" полигона, содержит значительные количества раствори мой органики и тяжелых металлов; при переполнении резервуара для фильтрата, разрушении оградительного вала, длительных сильных дождях в районе полигона фильтрат может попасть в грунтовые воды и отравить все вокруг. Одной из самых существенных проблем является большая длительность рекультивации полигона — полигон продолжает «жить» и отравлять все вокруг еще десятки лет после закрытия и прекращения захоронения отходов на нем.
Сжигание отходов - дорогостоящий и экологически грязный процесс. Сжигание происходит на мусоросжигающих заводах (МСЗ) обычно при температурах не выше 800С. При этом, несмотря ни на какие технологические ухищрения в воздух выбрасываются огромные количества (многие тысячи тон в год от одного крупного МСЗ) опасных веществ — результат совместного сжигания бумаги, пластиков, металлов, пищевых отходов и многого другого. Практически весь «букет» химических элементов в виде газов и сажи с сорбированными на ней тяжелыми металлами оказывается в воздухе. Очистить окружающую среду от этих веществ невозможно, а периоды их полураспада очень велики - десятки лет. В результате сжигания на МСЗ образуется твердая фракция - шлак, содержащий в концентрированном виде многие минеральные вещества (в том числе и тяжелые металлы), а также вещества ароматического ряда, диоксины и им подобные. Шлак МСЗ - весьма опасная смесь как для окружающей среды, так и для человека. Его невозможно никак использовать далее и поэтому шлак захоранивают так же, как и отходы. Однако химические, биологические и геологические процессы в шлакохранилищах идут значительно медленнее, чем на полигонах, что также создает экологическую угрозу.
Вывоз на поля отходов применяли в старину, при экстенсивном ведении хозяйства, когда коров с небольшими удоями содержали прежде всего для получения навоза. Концентрация скота на единицу земельных угодий была очень низкой. Навоз накапливали около фермы или вывозили на поля, где он постепенно превращался в перегной. Сегодня при таком способе вне сения возникает ряд проблем. Во-первых, перевозка громадного количества стоков (содержание сухого вещества 2—5%) требует немалых средств, во-вторых, почва, подземные и поверхностные воды заражаются инвазионными, инфекционными и токсическими элементами, в-третьих, это ведет к накоплению нитратов, меди и цинка в зерне, траве и водных источниках.
В настоящее время в большей степени используются методы утилизации отходов животноводства и птицеводства, характеризующиеся наименьшей экологической опасностью.
На современном этапе особое распространение получил такой метод утилизации, как компостирование отходов, который обычно требует специальных площадок, техники и большого количества торфа, соломы и других материалов, снижающих содержание влаги. При соблюдении технологии получают удобрение хорошего качества, однако до 30-40% питательных веществ теряется в виде газов (Никольский К.С., Захарова Е.Б. и др., 1991, 1993, 1994; Патент РФ 2028998, 1995; Патент РФ 2062261, 1996; Патент РФ 2197453, 2003 и др.).
Свойства пухо-перовых остатков (ППО) как объекта исследования
Все микробиологические, исследования проводились с применением;газогхроматографичёского-масс-спектрометрического метода: Пробы анали зировалисьс помощью хроматогмасс-спектрометра НР-5 973 SMART» фирмы Agilent Technologies (США); на базе лаборатории кафедры Агропочвоведения МЕУ им: Ломоносова. При изучении микробоценоза опытных образцов использовали метод масс-спектрометрии микробных маркеров — нечетных, разветвленных и цик-лопропановых жирных: кислот (ЖК) и;высших жирных гидрооксикислот, а также некоторых жирных альдегидов, которые, встречаются исключительно у бактерий. К настоящему времени состав жирных кислот большинства микроорганизмов изучен, показана его воспроизводимость, доказана родо- и ви-доспецифичностьЖК(ВерховцеваН.В., ОсиповГ.А., 2008);
Методика анализа заключается - в извлечении, липидньгх компонентов проб методом кислого метанолиза (КМ) из измельченной и усредненной воздушно-сухой навески 100 мг в 600 мкл ЇМ НС1 в:метаноле в течение одного часа при 80С. Параллельно на четырех пробах с малым количеством микробной составляющей сделан анализ из 200 мг материала. На стадии метано-лиза происходит освобождение жирных кислот и альдегидов из сложных ли-пидов мембран клеток микроорганизмов. В результате получали жирные кислоты в виде метиловых эфиров (МЭЖК), а альдегиды в виде диметилацета-лей. Их экстрагировали из реакционной смеси в 400 мкл гексана с добавлением внутреннего стандарта - тридейтерометилового эфира тридекановой кислоты. Экстракт высушивали и обрабатывали в 25 мкл Ы,0-бис(триметилсилил)-трифторацетамида (БСТФА) в течение 15 мин при 80С для получения триметилсилильных эфиров окси-кислот, спиртов и сте-ринов. В реакционную смесь добавляли 40 мкл гексана. Из полученного раствора по 1,6 мкл вводили для анализа в инжектор хромато-масс-спектрометра (далее-ГХ-МС).
Масс-спектрометр квадрупольный с диапазоном масс 2 - 1000 аем имеет разрешающую способность 0,5 аем во всем рабочем диапазоне. Ионизация электронами 70 эв. Чувствительность прибора составляет 1нг по ме-тилстеарату в режиме непрерывного сканирования и 10 пг в режиме селективных ионов. Для хроматографического разделения пробы использовали капиллярную колонку из плавленного кварца длиной 30 м и внутренним диаметром 0,25 мм. Неподвижная фаза HP-5ms с толщиной слоя 0,2 мкм. Хроматографирование проводили в режиме программирования температуры от 135 до 320 С со скоростью 7 град/мин. Температура инжектора 280, интерфейса 250 С.
Для поиска минорных биогенных химических компонентов использовался метод масс-фрагментографии (МФ). Была применена программа муль-тиионного детектирования с накоплением сигналов 85 специфических ионов жирных кислот, альдегидов и стеринов - маркерных веществ микроорганизмов. Масс-спектрометр работал в режиме периодического сканирования от пятнадцати до 20 ионов в пяти интервалах времени. Интервалы и ионы выбирали таким образом, чтобы селективно детектировать маркеры определяемых видов микроорганизмов. В том числе использовали сильный ион m/z = 87 в спектрах жирных кислот (ЖК) для детектирования малых количеств микробных кислот С12-С15, С17, С19, а ион 75 — для детектирования диме-тилацеталей. Ион 175 взят постоянно в каждом режиме для детектирования Р-оксикислот, для которых он специфичен и интенсивен в спектре. Ионы 301, 315 и далее через 14 единиц массы - это свидетели (М-15) молекулярного иона оксикислот тридекановой, тетрадекановой и следующих в гомологическом ряду. Ион 312, как молекулярный, был взят для выявления изомеров нонадекановой кислоты. Такой алгоритм детектирования масс-спектральных параметров биологической пробы позволяет определять около двухсот известных ЖК, альдегидов и стеролов микроорганизмов, что достаточно для" выявления и количественного определения более 170 таксонов микроорганизмов на уровне рода или вида.
Площади пиков маркеров на масс-фрагментограммах интегрировали автоматически и контролировали вручную по штатным программам прибора. Затем эти данные вводили в программу расчета, подготовленную в электронных таблицах EXCEL. Подтверждение веществ по масс-спектрам проводили с использованием штатной библиотеки NIST. (Осипов Г.А., Демина A.M., 1996; Патент 2086642 РФ, 1997).
Таким образом, основным объектом исследования являются получаемые на пухоперерабатывающих предприятиях пухо-перовые остатки, которые относятся к кератинсодержащему сырью. В ходе экологической оценки разложения ППО в почве был проведен ряд полевых и лабораторных опытов с применением в качестве основы серых лесных почв. По результатам опытных серий проводились анализы, позволяющие установить физико-химические и микробиологические особенности рассматриваемого процесса разложения.
Изменение физико-химических свойств почвы при послойном компостировании пухо-перовых остатков
Итак, достоверных различий содержания гумуса во всех вариантах по сравнению с контролем не выявлено. Некоторое увеличение наблюдается в случае внесения навоза, наименьший показатель отмечен в варианте, содержащем только почву и пух.
По сравнению с контролем вариант с добавлением НПО отличается повышенным содержанием нитратного азота, подвижного фосфора. В то время как по показателям содержания подвижного калия, аммонийного азота, гумуса и суммы поглощенных оснований 1 вариант уступает контролю. Пониженное, по сравнению с 0 вариантом, содержание гумуса и аммонийного азота свидетельствует о том, что в почве (контроле) процессы гумификации находятся в стабильной стадии, тогда как в варианте с добавлением ППО эти процессы только начинают активизироваться. И уже при повторном измерении данных показателей после 12 месяцев разложения можно наблюдать обратную картину. Здесь уже видно преимущество варианта с внесением ППО. Все это свидетельствует о том, что ППО способны обогатить почву доступными формами азота и других элементов, а также повышают плодородие почв (судя по количеству гумуса) именно за счет постепенного разложения. После 12 месяцев также видно, как уменьшается гидролитическая кислотность, что тоже положительно сказывается на состоянии почвы. Количество нитратного азота по сравнению с шестимесячным вариантом уменьшается, что естественно при продолжении разложения, так как начинает преобладать процесс аммонификации. Также увеличивается содержание щелочногидро-лизуемого азота, который смогут в дальнейшем использовать растения для своего развития.
Мы можем наблюдать, что в контроле после 12 месяцев компостирования все показатели остаются на прежнем уровне, что свидетельствует о завершенности процессов почвообразования и пребывании микробиоценоза в стационарной фазе. В то время как в варианте с ППО микроорганизмы находятся в стадии интенсивного роста (экспоненциальной). Таким образом, можно говорить о том, что ППО - ценный субстрат для жизнедеятельности микроорганизмов, которые в процессе биоредукции ППО способны повысить содержание гумусовых веществ за счет постепенного их разложения, а также обогатить почву доступными формами элементов и повысить содержание потенциально доступных.
При добавлении во втором варианте извести наблюдается увеличение содержания калия (максимальное значение по вариантам) после 12-месячного разложения и уменьшение количества нитратного азота. При этом количество аммонийного и щелочногидролизуемого азота также сокращается, что свидетельствует о низкой активности нитрификаторов второй фазы и аммонификаторов. Возможно, это связано с большим содержанием ионов калия и фосфора или с действием других факторов, значения которых не фиксировались в данном исследовании.
Внесение навоза в третьем варианте резко увеличивает, по сравнению с предыдущими вариантами и контролем, значения практически всех показателей, что, однако, нельзя рассматривать как положительное, ведь после 12 месяцев все показатели выравниваются, что говорит о непродолжительном влиянии навоза как компонента компоста. Но, тем не менее, внесение навоза может активировать процессы микробной ферментации и активный рост микроорганизмов, что, по-видимому, и происходило, так как спустя 12 месяцев наблюдается в 3 варианте максимальное (по вариантам) количество аммонийного азота.
Внесение селитры (вариант 4) на 6-месячном сроке дает заметное увеличение гидролитической кислотности, которая к 12 месяцам все же уменьшается до допустимых значений. Кроме того, после 12 месяцев наблюдается максимальное значение по вариантам щелочногидролизуемого азота. Содержание гумуса уменьшается с течением времени. Также наблюдается сокращение количества нитратного и аммонийного азота. В 5 варианте на протяжении как 6, так и 12 месяцев по кислотности и содержанию гумуса зафиксированы наиболее оптимальные значения, а содержание всех форм азота после 12 месяцев уменьшается. Незначительное увеличение наблюдается в содержании калия и обменных оснований. Возможно, сочетание именно таких дополнительных компонентов способствует оптимизации условий для деятельности микроорганизмов. В сравнении с вариантом 1 (с внесением только НПО) на сроке 6 месяцев можно наблюдать высокие значения всех показателей, кроме актуальной и гидролитической кислотности (что, естественно, является положительным). И через 12 месяцев 5 вариант уступает 1 лишь в значениях щелочногидролизуемого азота и под вижного фосфора. Все это также подтверждает, что сочетание компонентов варианта 5 приводит к более высокой активности микроорганизмов. Но, судя по данным 12 месяцев, вариант с НПО (1 вариант) «нагоняет» по скорости разложения, а следовательно, и по активности микроорганизмов 5 вариант.
В варианте 6, с добавлением и селитры и извести, наблюдается понижение кислотности (однако меньшее, чем в варианте 5), возможно за счет действия извести. И, соответственно, после 12 месяцев можно видеть максимальное по вариантам значение поглотительной способности по кальцию и магнию. Что касается остальных показателей, то со временем они уменьшаются и к 12 месяцам являются минимальными по вариантам, за исключением содержания гумуса, значение которого не изменяется. Варианты 7 и 8 схожи между собой по показателям, особенно на этапе 6 месяцев. К 12-ти месяцам наблюдается некоторое уменьшение кислотности в варианте 7 и сильное уменьшение количества нитратного азота при сокра щении и других его форм. Все это свидетельствует о нецелесообразности ис пользования селитры как дополнительного компонента компоста, призванно го улучшить свойства почвы и повысить скорость микробной ферментации.
Изменение численности и видового состава микроорганизмов в процессе разложения ППО в лабораторных условиях
Для обоих вариантов компостов 5-недельной длительности компостирования имеет место проявление эффекта торможения, причем по мере разбавления оно незначительно увеличивается. В вариантах, компостировавшихся 10 недель, напротив, наблюдается стимуляция роста растений, показатели которой возрастают по мере разбавления исходного экстракта.
Таким образом, увеличение сроков компостирования с пяти до десяти недель приводит к полному созреванию компостов, о чем и свидетельствует уменьшение фитотоксического действия вплоть до полного его исчезновения. В целом же, результаты, полученные в обоих экспериментах, не противоречат друг другу, что говорит о достоверности полученных данных.
Содержания тяжелых металлов в вариантах компостов на основе серых лесных почв с добавлением различных компонентов дано в приложении 4. По всем анализируемым химическим элементам (медь, цинк, марганец, кадмий, никель, свинец, кобальт) их содержание в компостах не превышает ПДК, что также подтверждает нетоксичность полученного после разложения ППО субстрата.
Для выявления зависимости качественных и количественных характеристик повышения продуктивности сельскохозяйственных культур от состава вносимого удобрения, полученного на основе ППО, был заложен полевой эксперимент, с использованием картофеля сорта «Невский», как одной из важнейших продовольственных и кормовых культур.
При посадке картофеля производилось внесение удобрений по рядам в двукратной повторности следующего состава: почва+ППО; почва+ППО+ навоз; почва+1 И Ю+селитра; сухие ППО. Все варианты прошли стадию компо 87 стированя в ямах в аэробных условиях в течение года. В качестве контроля рассматривался ряд без внесения удобрения и других компонентов.
При сборе урожая картофеля клубни каждого отдельного растения взвешивались, затем рассчитывалось среднее арифметическое значение массы по отдельным вариантам. Кроме того, впоследствии на основе лабораторного исследования сравнивалось содержание крахмала в картофеле. Данный метод основан на определении удельного веса клубней картофеля. Так как картофель содержит около 80 % воды, а остальные 20 % почти все состоят из крахмала, то удельный вес картофеля зависит главным образом от содержания в картофеле крахмала. Определив удельный вес картофеля, можно с довольно большой точностью выявить и содержание крахмала в нем (по составленным для этого таблицам). Так как удельный вес равен весу 1 кубического сантиметра в граммах, или отношению веса к объему, то для определения удельного веса картофеля надо узнать его вес и объем. Вес измеряется обычным взвешиванием, а объем - по потере веса (при взвешивании в воде). Затем по таблице, составленной на основании многочисленных аналитических определений, произведенных Меркером, Берендом и Моргеном, узнается соответствующее содержание крахмала в клубнях ["Инструкция № 2 Mkt. 4410-4-96 июль 1996" изд. Датским управлением ЕС, Министерства сельского хозяйства и рыболовства, вст. в силу 1 июля 1996].
По результатам полевого эксперимента (рис. 18) можно сделать вывод о том, что влияние удобрений на основе 11110 на количественный выход продукта незначительно по сравнению с контролем (приложение 5). Однако внесение сухих НПО (не подвергавшихся компостированию) увеличивает урожайность на 28,6% по сравнению с контролем. Также наблюдалось увеличение продуктивности на 12,7% в варианте с добавлением удобрения, содержащего селитру. Вероятно, это увеличение происходит благодаря наличию дополнительного источника азота (селитра).
Средняя урожайность клубней картофеля (2007-2008 гг) в опытной серии: 1 - контроль; 2 - почва +ППО; 3- почва+ППСн- навоз; 4- почва+ППСН селитра; 5-сухие ППО, т/га
В вариантах с внесением удобрений, содержащих почву, ППО и с добавлением навоза, по-видимому, содержится недостаточное количество питательных элементов, повышающих продуктивность картофеля.
Можно говорить о том, что резких различий содержания крахмала в вариантах с внесением удобрений разного состава не наблюдается (рис. 19). Тем не менее, можно заметить, что в варианте с добавлением удобрения, содержащего ППО, почву и навоз, наблюдается минимальное количество крахмала, а варианте с сухими ППО - максимальное. (Приложение 6). 12 3 4 5
В следующем полевом производственном опыте в 2009 г на площади 2 га проводили испытания действия сухих ППО на урожайность картофеля. В качестве контроля рассматривался вариант без внесения ППО. Полученные данные о количественном выходе картофеля не выявили достоверных различий с контролем. Так же как и содержание крахмала: в контроле - 38,8 %; с добавлением сухих ППО - 41,3%.
В лаборатории ВНИИЗ и ЗПЭ картофель исследовали на содержание общих форм азота, фосфора, калия общепринятыми методами. Общий азот определяли методом Кьельдаля путем мокрого озоления с последующей отгонкой в аппарате Кьельдаля. Содержание общего фосфора и калия после мокрого озоления по Гинзбургу находили методами спектрофотометрии и пламенной фотометрии соответственно. В результате было выявлено незначительное увеличение содержания азота в образцах с добавлением ППО в сравнении с контрольными образцами: в контроле — 1,79%; в опытных образцах - 1,85%. Показатели фосфора и калия в обоих вариантах практически идентичны: фосфора — по 0,82%; калия - 2,03%.
На основе полученных результатов был произведен расчет энергетической эффективности удобрения, полученного на основе ППО, который показал, что на единицу энергетических затрат получено 496,72 единицы энергии, содержащейся в прибавке урожая от удобрения.
Примерные расчеты экономического эффекта для малого пухоперераба-тывающего предприятия от утилизации пухо-перовых отходов методом предложенного нами способа компостирования представлены в приложении 7.
