Органічне добриво як ланка рециклінгу поживних речовин

Органічне добриво – добриво, що складається переважно з вуглецевих матеріалів рослинного та/чи тваринного походження[1]. Найбільш поширеними видами органічних добрив сільськогосподарського походження є всі види гною та посліду, пожнивні рештки, сидерати. Дигестати з біогазових установок також є органічним добривом, яке може містити усі перераховані види органічних матеріалів у перетвореному виді.

Рециклінг органічних матеріалів у ґрунт вважається у більшості випадків найкращим екологічним підходом, що дає змогу замикати колообіги природних поживних речовин та вуглецю. Органічні матеріали є цінним джерелом основних поживних речовин (таких як азот – N, фосфор – P2O5, калій – K2O та сірка – SO3), які мають важливе значення для росту рослин, а значить сталого виробництва продукції рослинництва. Органічні матеріали також є цінним джерелом органічних речовин, що сприяють водонасиченню ґрунтів, полегшують механічну обробку та стійкість ґрунту до ерозії тощо.

Разом із тим, повернення органічного матеріалу в землю має бути контрольованим з точки зору як агротехнічного ефекту (внесення повинне бути збалансованим відповідно типу та стану ґрунту, культури, що вирощується, тощо), так і екологічного ефекту (внесення не повинне призводити до погіршення санітарно-епідеміологічного стану, забруднення ґрунтів та ґрунтових вод, тощо). Відтак застосування технологій попередньої обробки органічних матеріалів є доцільним, а в ряді випадків і необхідним.

Технологія анаеробного зброджування є одним із найбільш раціональних способів біоконверсії різних типів органічних матеріалів, зокрема сільськогосподарського походження.

Внесення дигестату знижує потенціал ерозії ґрунту та підвищує його продуктивність, збільшуючи вміст органічної речовини у ґрунті та покращуючи його родючі властивості, в т.ч. завдяки постачанню поживних речовин. Технологія анаеробного зброджування є по суті важливою ланкою в рециклінгу органічної сировини в сільському господарстві (рис. 1).

Рис. 1 – Цикл «Органічна сировина – Дигестат»[2]

Дигестат зазвичай використовується як добриво для сільськогосподарських культур без додаткової обробки, замінюючи тим самим промислові мінеральні добрива. Однак потреба в ефективному поводженні з поживними речовинами, з огляду на обмежені можливості внесення гною в районах з високою щільністю тварин, а також виснаження світових природних запасів фосфору та калію, робить виділення та реціклінг поживних речовин з гною та інших потоків відходів дедалі важливішим для фермерів, постачальників технологій, інвесторів та осіб, які приймають рішення[3].

Ефективне використання органічних матеріалів, зокрема і дигестату на їх основі, є вкрай актуальним і в умовах України. Розвинений агропромисловий сектор економіки України з великою кількістю сільськогосподарських земель потребує значних обсягів добрив. Форми господарювання і власності на землю за роки незалежності України негативно позначилися на родючості ґрунтів, що проявляється у втраті значної частини гумусу, незбалансованості вмісту поживних елементів, підкисленні та залуженні ґрунтів, дефіциті рухомих форм фосфору, калію та ряду мікроелементів, переущільненні, хімічному та радіаційному забрудненні, ерозії[4]. Причини такого стану ґрунтів криються зокрема в інтенсивному виробництві за домінуючого використання мінеральних добрив та критичного падіння обсягів використання органічних добрив.

Збільшення надходження органічних добрив в ґрунт можливе за такими основними напрямами:

  • Збільшення обсягів внесення гною/посліду, що в свою чергу потребує збільшення поголів’я тварин.
  • Збільшення частки пожнивних решток, що вносяться в ґрунт.
  • Повернення поживних речовин з потоками залишків/відходів перетвореної первинної аграрної продукції (міські харчові відходи, побічна продукція харчової переробної промисловості, некондиційний урожай тощо).
  • Використання потенціалу деградованих земель, непридатних для ведення традиційного агровиробництва, для продукування рослинної біомаси (багаторічні трави), що буде направлятися для удобрення ріллі.
  • Використання потенціалу лугових земель, газонів, для збору рослинної біомаси, що буде направлятися для удобрення ріллі.

Збільшення поголівʼя тварин з огляду на наявні тенденції на ринку тваринництва в Україні на сьогодні малоймовірне. Використання залишків/відходів перетвореної первинної аграрної продукції як органічного добрива може бути можливим лише після попередньої обробки різними методами біоконверсії, в т.ч. компостування та анаеробного зброджування, виробництва комплексних органо-мінеральних добрив. Використання біомаси з деградованих земель та трав’яних покривів також доцільне за умови попередньої обробки (компостування, анаеробне зброджування).

Внесення значних обсягів пожнивних решток в ґрунт як спосіб удобрення має певні обмеження, що полягають в необхідності внесення азотних добрив для збалансування C:N співвідношення та необхідності регулювання закисленності внаслідок виділення органічних кислот під час розпаду соломи в ґрунті. Згідно з даними МінАПК[4] 1 т пожнивних решток за удобрювальною цінністю еквівалентна внесенню близько 3 т гною, втім для азотної компенсації необхідно внести на кожну тонну пожнивних решток 22-25 кг діючої речовини азотних добрив. Поліпшення гуміфікації рослинних решток та гною можливе як агротехнічними заходами, що реалізуються безпосередньо в ґрунті, а також шляхом попередньої обробки методами біоконверсії, в т.ч. компостуванням та анаеробним зброджуванням.

Автори: Петро Кучерук, Юрій Матвєєв – експерти Біоенергетичної асоціації України

 

[1] Національний стандарт України: ДСТУ 4884:2007 «Добрива органічні та органо-мінеральні. Терміни та визначення понять» / Держспоживстандарт України. – Київ, 2010. – 34 с.

[2] Digestate as fertilizer. German Biogas Association. Deutsche Gesellschaft für Internationale Zusammenarbeit (GIZ) GmbH. – November 2018.

[3] Bernhard Drosg et al. Nutrient Recovery by Biogas Digestate Processing / IEA Bioenergy, 2015

[4] Національна доповідь «Про стан родючості грунтів України» / МінАПК України, 2010 www.iogu.gov.ua/wp-content/uploads/2013/07/stan_gruntiv.pdf