Микробиологические процессы при хранении навоза
Обновлено: 05.10.2024
В свежем навозе размножается огромная масса разнообразных микроорганизмов. В зависимости от условий хранения навоза и развитие имеет специфику. Главную роль в созревании холодного навоза играют неспорообразующие бактерии, а численность бацилл и актиномицетов здесь невелика В свежем навозе первоначально более половины микроорганизмом составляют кокковидные бактерии, число которых постепенно уменьшается. Большинство из них являются аммонификаторами, начинающими гнилостный процесс. Многие аммонифицирующие бактерии навоза могут вызывать распад мочевины. Общее число подобных форм микроорганизмом достигает 200—300 млн на 1 г навоза. Грибы существенного значения в созревании холодного навоза не имеют, так как для их развития нужен обильный доступ воздуха. Многочисленна в навозе группа аэробных микроорганизмов, разлагающих целлюлозу. Помимо окисления аммиака, некоторые из этих микроорганизмов разлагают в навозе пуриновые основания. В результате подъема температуры и удаления из навоза воздуха большая часть мезофильной микрофлоры отмирает. Абсолютная численность термофильных микроорганизмов и навозе даже в период разогревания не бывает высокой. Это можно объяснить тем, что хотя эти микроорганизмы быстро размножаются, индивидуальная жизнь их коротка. Сено готовят из скошенных трав, которые имеют влажность 70-80% и содержат большое количество свободной воды. Такую воду для своего развития используют микроорганизмы. В процессе сушки свободная вода испаряется, остается связанная, которая недоступна микроорганизмам.
При влажности сена 12-17% микробиологические процессы приостанавливаются, что прекращает разрушение высушенных растений. После высушивания в сене сохраняется большое количество эпифитов, которые находятся в анабиотическом состоянии, так как в такой среде нет условий для их размножения. При попадании воды внутрь скирды или стога деятельность микроорганизмов начинает усиливаться. Процесс характеризуется повышением температуры до 40-50 градусов и выше. При этом происходит гибель мезофилов, а деятельность микроорганизмов начинает усиливаться. Через 4-5 дней температура повышается до 70-80 градусов, происходит обугливание, растения становятся сначала бурыми, а затем черными. При 90 градусов микроорганизмы прекращают свою деятельность.
36. Силосование кормов. Микробиологические процессы при разных способах силосования. Это лучший способ консервирования зеленого корма, при котором растительную массу укладывают в силосные ямы, траншеи и другие сооружения. Существует два способа силосования: холодный и горячий. При холодном способе, имеющем наибольшее распространение, в созревающем силосе происходит умеренное повышение температуры - до 25- 30 °С. Растительная масса в этом случае укладывается в траншею одномоментно, утрамбовывается и изолируется слоем земли. При горячем способе силосная траншея заполняется по частям, без утрамбовки, с перерывами в 1-2 дня. При таком силосовании обеспечивается аэробиоз, более интенсивно идут микробиологические и ферментативные процессы, в результате которых температура корма повышается до 45-50 °С, затем укладывают второй слой толщиной до 1,5 м, третий, и так до полного заполнения траншеи. В процессе созревания зеленой массы при холодном силосовании различают три последовательные фазы: Первая фаза - бурное размножение эпифитной микрофлоры, кишечной палочки, дрожжей, молочнокислых и гнилостных бактерий. В это время силос разогревается и подкисляется, создаются анаэробные условия, в результате чего большая часть смешанной микрофлоры погибает. Вторая фаза - бурное размножение молочнокислых стрептококков, а затем молочнокислых палочек, продуцирующих молочную кислоту, которая подавляет размножение гнилостных и маслянокислых микроорганизмов. Третья фаза - постепенное отмирание возбудителей молочнокислого брожения, концентрация молочной кислоты достигает 60 % и более, рН силосной массы снижается до 4,2—4,5. Кроме молочной кислоты в силосе накапливаются уксусная кислота.
ИСПОЛЬЗОВАНИЕ ПРОДУКТОВ МИКРОБНОГО СИНТЕЗА ДЛЯ КОРМЛЕНИЯ ЖИВОТНЫХ.
1. СИНТЕЗ КОРМОВОГО БЕЛКА И АМИНОКИСЛОТ
Корма, содержащие недостаточно протеина, незаменимых аминокислот и витаминов, неэффективны и невыгодны. Расход их для получения той или иной животноводческой продукции повышается в несколько раз. В условиях интенсивного ведения хозяйства важно не только обеспечить достаточное валовое производство кормов, но и получать корма с высоким содержанием в них белка и сбалансированными по аминокислотному составу.
В существующих кормовых рационах далеко не всегда имеется достаточно белка, необходимых аминокислот и витаминов. Поэтому ставится вопрос о дальнейшем введении их в корм в виде тех или иных препаратов, в частности, полученных с помощью микроорганизмов. Так, большое внимание ученых привлекает вопрос получения кормового белка путем микробного синтеза. Вследствие быстрого размножения продуктивность микроорганизмов по сравнению с высшими организмами несопоставимо велика. Например, сравнительно небольшой дрожжевой завод в сутки выпускает около 30 т массы, содержащей 15 т белка, то есть 5,5 тыс. т в год. Чтобы получить такую продукцию от крупного рогатого скота, надо иметь стадо в несколько десятков тысяч голов
Освоено производство кормовых дрожжей на отходах спиртовой, сахарной промышленности, а также на целлюлозных гидролизатах. Использование в этих целях целлюлозных гидролизатов было начато в нашей стране в 1935 г. Этот метод применяется и сейчас, но он имеет существенные организационные недостатки. Так, сбор и транспортировка целлюлозосодержащего сырья на крупные заводы оказываются дорогостоящими, а мелкие заводы малорентабельны.
Изучается возможность производства микробного белка на этиловом спирте, на котором получается более высокая биомасса дрожжей.
Большое внимание в нашей стране и за рубежом уделяют получению белка с помощью автотрофных водородных бактерий. Используя окисление водорода как энергетический процесс в качестве источников питания, они довольствуются лишь минеральными соединениями.
Многие микроорганизмы могут быть использованы для получения незаменимых кормовых аминокислот и витаминов. Только правильное сочетание всех компонентов корма дает наилучший результат, а недостаток хотя бы одного из них снижает эффективность остальных.
2. СИНТЕЗ МИКРООРГАНИЗМАМИ ВИТАМИНОВ И ФЕРМЕНТОВ
Витамины представляют собой группу низкомолекулярных органических соединений, необходимых для поддержания жизни животных, организм которых должен получать их с кормом. Отдельные витамины (например, витамин С) организм животного может синтезировать. У взрослых жвачных животных витамины комплекса В и витамин К синтезируются микрофлорой рубца в достаточном количестве. Животные-копрофаги (например, кролики) получают, витамины, поедая собственный кал в котором бактерии накапливают значительное количество витаминов.
Однако в ряде витаминов животные нуждаются, а в обычном корме их не хватает. Это относится прежде всего к витамину B12, каротину и в некоторой степени к витаминам группы В, которые особенно требуются для откорма свиней и птицы.
используя гриб Eremothecium ashbyi, можно получать препарат витамина В2 (рибофлавина). Как субстрат для производства рекомендуется питательная среда из соевой муки, кукурузного экстракта и мелассы. Ферментация идет около трех суток при 28°С. Культуральная жидкость сгущается в вакуум-аппарате при температуре не превышающей 80°С, а затем высушивается на вальцовой сушилке. Ведется работа по подбору более дешевой среды из непищевого сырья.
Гриб Blakeslea trispora продуцирует провитамин А (р-каротин). Процесс может проходить на гидролизате сои или на отходах пищевой промышленности. Брожение осуществляется 3 дня при 25°С, после чего мицелий гриба сепарируется или отделяется фильтрацией. Он подвергается сушке в вакууме и расфасовывается. Препарат представляет собой мелкопластинчатую массу или песчаную массу красного цвета.
Некоторые микроорганизмы (Str. aurantiaca), культивируемые на отходах животноводческих ферм или гидролизате древесины, позволяют получить массу, содержащую не только 0-каротин, но и витамины группы В и антибиотики.
Не представляет сложности получение витамина D (кальциферола), дефицит которого в кормах сельскохозяйственных животных наблюдается наиболее часто. Основным источником витамина D являются облученные кормовые дрожжи. Готовый препарат представляет собой мелкозернистый порошок, имеющий светло-желтый цвет.
За рубежом в настоящее время, кроме отмеченных препаратов, производят микробиологическим способом треанин, аланин и ают влияние различных ферментных препаратов, добавляемых в корм, на продуктивность сельскохозяйственных животных. Как добавки в корм используют амилазу, глюкоамилазу, липазу, пектиназу, целлюлазу и т. д. Стремятся выяснить возможность производства мультиэнзимных ферментов для различных видов и возрастных групп животных с учетом особенностей их кормления.
3. ИСПОЛЬЗОВАНИЕ АНТИБИОТИКОВ В КОРМЛЕНИИ ЖИВОТНЫХ
Введением в рацион молодых животных небольших количеств антибиотиков (5—10 г на 1 т) можно ускорить рост и уменьшить отход молодняка в период выращивания.
Куры-несушки при введении в корм антибиотиков дают значительно больше яиц.
Осуществляемое в последние десятилетия беспорядочное применение антибиотиков в животноводстве, которые используются в малом количестве как стимуляторы роста, а также в качестве превентивной меры против вызванных стрессом желудочно-кишечных расстройств у животных на фермах, приводят к все более широкому распространению в микробной популяции факторов устойчивости к антибиотикам(R-факторов), передающихся от одной бактериальной клетки к другой при конъюгации. Передача происходит через плазмиду- кольцевую экстрахромосомную молекулу ДНК, способную к репликации.
38.Микробные землеудобрительные препараты,их влияние на урожайность с/х культур. Биопрепарат Ризоторфин. Это высокоэффективный улучшающий структуру почвы препарат который помогает добиться отличного качества и высокой урожайности бобовых культур и некоторых видов зерновых. По мере своего роста почвенных мо благоприятно вождействуют на накопление питательных в-в в почве минерализуя орг. Компоненты перевоплощая их в различные пит.соед. легко доступные по степени усвояемости для растений. Ризоторфин стимулирует эти процессы и способствует обогащению полезными мо ризосферы растений. Он относится к наиболее известным широко применяемым в с/х. Препарат увеличивает концентрацию протеинов и аминокислот, снижает концентрацию нитратов. Использование позволяет экономить до 200 кг азотных удобрений на га. Одноразовое применение ризоторфина оказывает положит воздействие в течение 3-5 лет. Приготовление: подготавливают торф(сушат и перемалывают в порошок) облучают гамма-лучами затем заражают клубеньковыми бакт при помощи шприца.
Биопрепарат Азотобактерин. Это удобрение содержащее мо способные фиксировать до 20 мг азота на 1 г использованного сахара. Внесенные удобрения в почву бакт выделяют активные в-ва(гиббериллин,биотин,пиридоксин). Использовать его рекомендуется только на почвах содерж фосфор и микроэлементы. Применяют для бактеризации семян, рассады ,компостов. Азотобактерин используют обычно для оранжерейной и парниковой культуры растений.
Биопрепарат на основе культур цианобактерий. Водоросли влаголюбивы и плохо растут на недостаточно влажной почве. В воде рисовых полей цианобактерии могйт размножаться долгое время. Это дает хороший эффект: мо накапливают довольно большое кол-во азота обогащают почву орг в-ми. За вегетационный период цианобактерии связывают до 50 кг азота на 1 га и более. Цианобактерии чувствительны к гербицидам применяемым в крупных хоз-х. Для условий южного климата существенный интерес представляет водный папоротник рода Азолла( растение образует большле кол-во орг в-ва удобряющего почву).
Биопрепараты на основе ассоциативных азотфиксирующих бактерий :Агрофил- чистая культура бакт рода Агробактериум рекомендуемый при выращивании капусты огурцов томатов перца салата моркови лука тыквы. Агробактерии вырабатывают антибиотики подавляющие развитие фитопатогенных грибов и бакт. Агрофор- применяется для ускорения детоксикации пестицидов в тепличных грунтах и в почве, стимулирует рост растений,улучшает кач-о рассады. Азоризин- при внесении в посевы пшеницы ячменя риса кормовых злаков. Биоплант-К- под овощные культуры( увеличивает урожайность огурцов и тыквы томатов и картофеля). Мирозин- порошковидный торфяной субстрат для посевов зерновых,корм трав, овощных культур. Миколин- устойчив у высоким концентр аммиака в почве. Это позволяет получить высокую эффективность при внесении в почву сульфата аммония и мочевины. Ризоагрин- повышает урожайность зерновых,кормовых злаков и др с\х культур. Ризозитерин- повышает урожайность риса озимой ржи и пшеницы. Флавобактерин- улучшает мин.питание водный обмен продуцирует фитогармоны и др. Эти биопрепараты безвредны для человека,животных и насекомых, не оказывают вредного влияния на окруж среду.
Фосфоробактерин содержит спороносную бактерию которая разрушает орг соед и переводит их в доступ для раст форму. Его наносят на семена перед посевом. Оказывает положит влияние и повышает урожайность.
Препарат АМБ для биодинамики окультуриваемых почв северной зоны. Готовят на основе измельченного низинного торфа . Рекомендуется применять в защищенном грунте. Нет широкого применения.
Микоризация растений это заражение растений грибами-микоризообразователями. Микоризация очень полезна при рекультивации земель. В таких случаях она нужна как древесной так и травянистой растительности. Искусственное культивирование этих грибов не удается и их них нельзя готовить соответ. препараты.
Актиномицеты— бактерии, имеющие способность к формированию на некоторых стадиях развития ветвящегося мицелия диаметром 0,4—1,5 мкм, которая проявляется у них в оптимальных для существования условиях. Имеют кислотоустойчивый тип клеточной стенки, которая окрашивается по Грамму как грамположительная. Наиболее распространены в почве: в ней обнаруживаются представители почти всех родов актиномицетов. Актиномицеты обычно составляют четверть бактерий, вырастающих на традиционных средах при посевах их разведённых почвенных суспензий и 5—15 % прокариотной биомассы, определяемой с помощью люминесцентной микроскопии. Их экологическая роль заключается чаще всего в разложении сложных устойчивых субстратов; предположительно они участвуют в синтезе и разложении гумусовых веществ. Могут выступать симбионтами беспозвоночных и высших растений. Ценозообразующую роль актиномицеты играют в местах первичного почвообразования, находясь в этих условиях в ассоциации с водорослью. Эти ассоциации формировали лишайникоподобный таллом. Актиномицеты (рода Streptomyces, Streptosporangium, Micromonospora, Actinomadura) являются постоянными обитателями кишечника дождевых червей, термитов и многих других беспозвоночных. Разрушая целлюлозу и другие биополимеры, они являются их симбионтами. Представители рода Frankia способны к азотфиксации и образованию клубеньков у небобовых растений (облепиха, ольха и др.). Есть патогенные формы, вызывающие актиномикоз. В организме человека обитают в ротовой полости, в кишечнике, в дыхательных путях, на коже, в зубном налете, в кариозных зубах, на миндалинах.
Микроорганизмы, развивающиеся на поверхности стеблей или листьев растений, получили название эпифитной микрофлоры . Микроорганизмы-эпифиты вынуждены довольствоваться минимальными источниками питательного субстрата, представленного выделениями растительных тканей и веществами-загрязнителями (пылью). Поэтому состав эпифитной микрофлоры весьма специфичен. Нередко 80% общего количества эпифитов составляют бактерии Erwinia herbicola. Второе место по численности занимают различные грибы (Penicillum, Mucor, Fusarium и другие). На поверхности многих тропических растений обнаружены азотфиксирующие бактерии рода Beiyerckia, поставляющие азот непосредственно в лист.
Разнообразная и обильная микрофлора находится на поверхности семян. Так, на 1г зерна ржи приходится не менее 2.500 тыс. микробных клеток, пшеницы – 1.500 тыс., риса – 250 тыс. Общая численность эпифитных микроорганизмов резко возрастает при повышении влажности воздуха и усиленном выделении продуктов обмена растительными тканями.
При жизни растения эпифитная микрофлора не оказывает на него вредного влияния. Наоборот, питаясь продуктами выделений растений, она способствует освобождению тканей от продуктов собственного обмена. Эпифитная микрофлора образует определенный биологический барьер, препятствующий заражению растительных тканей фитопатогенными микробами.
Таким образом, симбиотические взаимоотношения микроорганизмов с высшими растениями разнообразны. При таком контакте пользу получают оба организма, не нанося друг другу вреда.
Микробиологические процессы при подготовке органических удобрений
Органические удобрения (навоз, компосты, городские отходы и т. д.) способствуют созданию высокоплодородных, обогащенных гумусом почв. Минеральные же удобрения, увеличивая поступление в почву корневых и пожнивных остатков, лишь стабилизируют уровень гумуса.
Содержание органического вещества в навозе составляет 20—24%; количество питательных для растений веществ ограничивается долями процента: 0,5% азота, 0,2% Р2О5, 0,6% К2О; около 75% приходится на долю воды.
Органическая часть навоза в расчете на беззольную сухую массу содержит до 40% перегнойных соединений, около 30% целлюлозы и лигниноподобных веществ. В почву навоз вносят в довольно больших количествах.
При хранении навоза под скотом получается навозное удобрение высокого качества. Однако антисанитарные условия, создающиеся при таком способе хранения, заставляют отказываться от его применения.
При неурегулированном хранении навоз вывозят и сваливают на гноище. В зависимости от условий хранения он может получаться удовлетворительного или низкого качества. Уплотнение навоза, защита его от дождя, предупреждение стока жидкости и т. д. могут обеспечить получение навоза с хорошими удобрительными свойствами.
Горячий способ приготовления вызывает значительные потери питательных для растений веществ, и прежде всего азота. Предполагали, что при горячем способе погибают семена сорняков. Это считалось преимуществом способа. Однако в специальных опытах указанное предположение не подтвердилось, поэтому горячий способ приготовления навоза считают нерациональным:
Интенсивность разогревания навоза зависит не только от доступа воздуха, но и от состава навоза. Существенное влияние на разогревание навоза имеет и количество находящейся в нем подстилки. Чем больше в нем соломы, тем сильнее он разогревается. Солома способствует более рыхлой укладке навоза, лучшей аэрации его массы и развитию аэробных микробиологических процессов, выделяющих много тепла.
В свежем навозе размножается огромная масса разнообразных микроорганизмов. В зависимости от условий хранения навоза их развитие приобретает свою специфику. В таблице 22 приведены данные, характеризующие развитие сапрофитных мезофильных микроорганизмов при хранении смешанного навоза холодным способом. Они показывают, что главную роль в созревании холодного навоза играют неспорообразующие бактерии, а численность бацилл и актиномицетов здесь невелика. В свежем навозе первоначально более половины микроорганизмов составляют кокковидные бактерии, число которых постепенно уменьшается. Кокки относятся к аммонификаторам, начинающим гнилостный процесс.
В навозе довольно много бактерий рода Pseudomonas, представителей группы кишечной палочки и других неспорообразующих палочковидных аммонификаторов. Некоторые из бактерий рода Pseudomonas могут вызывать денитрификацию. Восстанавливать нитраты способны также многие другие встречающиеся в навозе бактерии. В навозе имеются и гнилостные спорообразующие бактерии: Bacillus subtilis, Вас. mesentericus, Вас. megaterium, Вас. mycoides и т. д., но при холодном способе его приготовления они размножаются слабо.
Многие аммонифицирующие бактерии навоза могут вызывать распад мочевины. Общее число подобных форм микроорганизмов достигает 200—300 млн. на 1 га навоза. Грибы существенного значения в созревании холодного навоза не имеют, так как для их развития нужен обильный доступ воздуха.
Многочисленна в навозе группа аэробных микроорганизмов, разлагающих клетчатку. Здесь много зародышей Cytophaga, несколько беднее представлен род Cellvibrio и др. В навозе обнаружены также анаэробные разрушители целлюлозы (Clostridium omelianskii). В холодном навозе можно встретить термофильную целлюлозоразлагающую бактерию Clostridium thermocellum. Вообще группа термофильных и термотолерантных бактерий в холодном навозе немногочисленна и не превышает 1—1,5 млн. на 1 г его массы.
В навозе встречаются нитрификаторы, проявляющие активность только в самом поверхностном его слое, куда проникает необходимый им кислород. Помимо окисления аммиака, они разлагают в навозе пуриновые основания.
Иначе развивается процесс при горячем способе созревания навоза. В первый период в рыхлосложенной массе бурно развивается разнообразная мезофильная микрофлора — аэробные неспороносные бактерии, грибы и частично актиномицеты. Через несколько дней, когда температура навоза поднимется до 60—70°С, его уплотняют. В результате подъема температуры и удаления воздуха из навоза большая часть
Мезофильной микрофлоры отмирает. Некоторая часть актиномицетов и неспорообразующих бактерий переносит повышенную температуру в анабиотическом состоянии. Активно размножаться в разогревшемся навозе могут лишь термофильные и термотолерантные актиномицеты и бактерии. Последние представлены в основном спорообразующими формами (Вас. subtilis, Вас. mesentericus). Целлюлозу в горячем компосте разлагает термофильная бактерия Clostridium thermocellum.
Абсолютная численность термофильных микроорганизмов в навозе даже в период разогревания не бывает высокой. Это можно объяснить тем, что если эти микроорганизмы быстро размножаются, то индивидуальная жизнь их очень коротка, и они быстро отмирают. Обмен веществ в клетке термофилов идет очень интенсивно, что приводит к сильному разогреванию субстрата, в котором эти микроорганизмы размножаются. Динамика численности микроорганизмов в горячем навозе приведена в таблице 23.
Степень повышения температуры навоза зависит не только от доступа кислорода, но и от состава навоза. Например, при окислении содержащих азот органических веществ выделяется больше тепла, чем при распаде углеводов. Поэтому конский навоз, в котором больше веществ, содержащих азот, разогревается сильнее, чем навоз крупного рогатого скота. Данные Д. Н. Прянишникова, характеризующие энергию разогревания навоза, приведены в таблице 24.
Таким образом, навоз разного происхождения имеет неодинаковую быстроту и продолжительность разогревания. Если, например, для парникового хозяйства нужно получить более равномерное и продолжительное разогревание почвы, то можно использовать смесь навоза разных животных.
Рассмотрим характер изменений основных компонентов, входящих в состав навоза, при его созревании. До 40% азота находится в навозе в виде гиппуровой и мочевой кислот, но большая часть входит в состав мочевины. Мочевина легко гидролизуется уробактериями и многими сапрофитными бактериями. При этом образуется углекислый аммоний, легко диссоциирующийся на NH3 и СО2. Если атмосфера насыщена углекислотой, то диссоциация углекислого аммония не происходит. Это способствует сохранению аммиака, так как после диссоциации он улетучивается из навоза. Поэтому при рыхлом состоянии навоза потери азота сильно возрастают. Плотная укладка навоза способствует насыщению всей его массы углекислотой, образуемой бактериями при разложении разных углеродсодержащих веществ, а также мешает испарению содержащегося в навозе свободного аммиака.
При повышенной температуре распад мочевины и (NH4)2CO3 усиливается. Поэтому при горячем способе приготовления навоза потеря азота возрастает, достигая 30%. Правильное приготовление навоза холодным способом резко снижает потери азота. Если вместо соломенной подстилки применяют торфяную, хорошо поглощающую аммиак, то эти потери могут уменьшиться до нескольких процентов.
В аммиак постепенно превращаются и другие содержащие азот соединения — гиппуровая и мочевая кислоты, а также белковые вещества. Все эти соединения подвергаются микробиологическим трансформациям в начальный период созревания навоза.
При аэробных условиях азот в навозе частично может теряться вследствие развития процесса нитрификации. Если аммиак окисляется до азотной кислоты, то она вымывается из поверхностных слоев навоза в более глубокие и там подвергается разрушению денитрифицирующими бактериями. Нитриты, образующиеся при нитрификации, также могут реагировать с аминокислотами, и при этом выделяется свободный азот.
Для уменьшения потерь азота из навоза в него рекомендуется вносить гипс, который, реагируя с аммиаком, дает нелетучий сульфат аммония.
Убыль сухого вещества при созревании горячего навоза достигает 40%, а холодного — 20—25%. При этом основные потери определяются разложением углеродсодержащих соединений. Распаду подвергаются пентозаны, пектиновые вещества, клетчатка и другие соединения. Пентозаны и пектиновые вещества сбраживаются легче, чем клетчатка и особенно лигнин. В процессе приготовления навоза соотношение С: N постепенно суживается.
Значительная часть растительных остатков и других компонентов навоза во время его созревания подвергается гумификации. Гумусовые соединения медленно минерализуются в почве, вследствие этого азот навозного удобрения (частично и фосфор) действует не только в первый год после внесения навоза, но и в последующие годы, по крайней мере, в течение двух лет.
В хозяйствах обычно используют полуперепревший навоз, в котором достаточно доступного растениям азота. Слабо перепревший навоз может вызвать в почве закрепление имеющегося там азота, а навоз с большой степенью гумификации (сыпец) обеднен подвижными формами азота.
В процессе приготовления навоза теряется часть фосфора, что может быть объяснено образованием его летучих соединений, в частности фосфористого водорода. Однако это мнение оспаривается.
При анаэробном созревании навоза, кроме углекислоты, выделяются другие газы — метан и водород. Это используется в практических целях для получения горючего газа.
Перевод животноводства на промышленную основу связан с применением бесподстилочного метода уборки экскрементов. Они удаляются механическими или гидравлическими средствами, а иногда самотеком. Рекомендуется жидкий навоз собирать в карантинные навозохранилища и в случае необходимости обезвреживать химическими средствами. Затем его перекачивают в основные навозохранилища.
Перед использованием жидкого навоза на полях его разделяют на твердую и жидкую фракции. Твердую часть используют после компостирования в качестве органического удобрения. Жидкую неразбавленную массу применяют как удобрение во вневегетационный период. В качестве удобрительно - увлажнительного полива ее можно применять во время вегетации растений при разбавлении водой в 2—10 раз.
В бесподстилочном навозе значительная часть азота (до 40—60%) содержится в форме аммиака. Поэтому при его использовании целесообразно применять ингибитор нитрификации.
Нередко в качестве удобрения используют низовой торф. Он обладает огромной влагоемкостью (полная влагоемкость достигает 90%). В сухом веществе его содержится до 80—93% органических соединений, 3/4 которых состоят из гумусовых и лигниноподобных соединений. Содержание азота колеблется в пределах 1,5—4%, причем он минерализуется крайне медленно.
Большой экспериментальный материал свидетельствует о том, что даже огромные дозы торфа (100—200 т/га) не дают существенного удобрительного эффекта. В то же время торф — незаменимый подстилочный материал, в качестве которого его следует использовать.
Вблизи городов скапливается большое количество бытовых отбросов, часть которых на специальных заводах перерабатывается на удобрения. Обычно используют установки, обеспечивающие сильное самонагревание отбросов. Это ускоряет процесс компостирования и обеспечивает обеззараживание материала от гельминтов и патогенных микроорганизмов.
Навоз, особенно не прошедший стадию самонагревания, обычно засорен значительным числом семян сорняков. Для борьбы с ними рекомендована обработка навоза, разбросанного в поле, гербицидами с учетом культуры, под которую отведено поле.
Обезвредить от патогенов жидкую фракцию бесподстилочного навоза можно хлорированием или обработкой другими препаратами. Твердую фазу целесообразно компостировать в смеси с соломой, обеспечивая самонагревание до 55—60°С, что обезвреживает навоз.
Способность созревающего навоза к самонагреванию известна чрезвычайно давно.
На этом основании навоз используют в парниковом хозяйстве, где он является началом, согревающим грунт, на котором произрастают растения.
Без сомнения, можно утверждать, что самонагреванием навоза пользовались в те времена, когда не возникали предположения о сущности данного явления. Еще в древности крестьяне обкладывали жилища навозом для утепления. Разогревание навоза в хранилищах используется и в настоящее время для обогревания скотных дворов.
При разложении хранящегося навоза по внешним признакам могут быть установлены три стадии (Вильямс).
В течение первой стадии навоз сильно разогревается, на все его форменные элементы сохраняют еще свою структуру. В частности, солома не теряет своего блеска и выдергивается из кучи, не разрываясь. Эта фаза обычно длится около двух недель.
Для следующей стадии характерно понижение температуры, которое продолжается от нескольких недель до нескольких месяцев. Навоз за это время превращается в полуперепревшую массу. Солома теряет блеск и цвет. Она легко обрывается при выдергивании из навоза.
В последующую, третью, стадию навоз превращается в черную плотную массу, не содержащую форменных элементов.
При достаточно интенсивном разогревании навоза в нем уничтожаются неспороносные возбудители различных заболеваний (паратифов, сана, ящура, рожи свиней, чумы свиней, холеры кур и т. д.). В некоторых случаях наблюдалась гибель даже спорообразующих бактерий, вызывающих инфекции у животных и человека. Это позволяет использовать самонагревание навоза для его обеззараживания.
Переходя к разбору условий, имеющихся в навозе для микроорганизмов, мы прежде всего должны отметить богатство его питательными веществами. Это обеспечивает размножение в навозе весьма разнообразных по физиологическим требованиям микроорганизмов.
Навоз различных животных неодинаково богат легкоподвижными органическими материалами. Например, конский навоз содержит значительно больше азотистых веществ, чем навоз рогатого скота. Это объясняет, почему конский навоз легче и сильнее разогревается; его температура нередко повышается почти до 80°. Напомним, что о роли азотсодержащих веществ в явлениях термогенеза мы говорили в соответствующем месте.
Разогревание навоза, как и других органических материалов, в сильнейшей степени зависит от доступа к нему воздуха. Это было чрезвычайно наглядно показано в старых опытах Гейона. Он хранил одну партию навоза в уплотненном состоянии, поместив ее в плотный ящик. Другая же партия этого навоза была положена в аналогичный по размеру, но продырявленный со всех сторон ящик.
В практических условиях разогревание навоза в значительной степени определяется плотностью его укладки. Так, если навоз хранится под скотом, то он сильно уплотняется и греется меньше. Разогревание навоза в навозохранилищах также зависит от того, насколько он плотно уложен.
Как уже отмечалось, конский навоз, более богатый азотом, разогревается быстрее и дает более высокую температуру. Смешивая навоз от различных животных, можно обеспечить в парниках равномерный длительный нагрев.
Как указывает Прянишников, в плотно сложенном навозе накопляется больше аммиачных солей, определяющих эффективное действие навоза в первый год его применения. Это также говорит о нецелесообразности использования метода Кранца, который и в техническом отношении сложнее обычного способа хранения навоза. К горячему методу приготовления навоза по Кранцу рекомендуют прибегать лишь в случае необходимости обезвреживания навоза от гельминтов и некоторых патогенных микробов. Способ Кранца оправдывает себя также при наличии в хозяйстве соломистого навоза, который быстрее перепревает при известном повышении температуры.
Семена сорняков погибают в горячем навозе примерно так же, как и при обычном приеме его хранения. По данному признаку способ Кранца каких-либо существенных преимуществ не имеет.
Говоря об условиях, создающихся в различных слоях плотно хранящегося навоза, следует упомянуть о данных Дегерена по газовому составу воздуха навозных куч. Кислород во всех слоях навоза полностью потребляется, замещаясь углекислым газом. В нижних слоях не имеется азота, что косвенно показывает на отсутствие проникновения туда воздуха. Метаном, как и следовало ожидать, более богаты нижние слои навоза.
Термофильные микроорганизмы навоза были изучены Буррилем (Burrill) в 1884 г. Он выделил из навоза два вида термофильных бактерий, развивавшихся еще в интервале 60—70°.
О значительной роли термофилов при созревании навоза и самонагревании сена было указано Шлезингом (Schloesing, 1892). В лабораторных опытах он показал, что еще при 72.5° могло идти анаэробное брожение. При 80° оно останавливалось. Собранные им газы состояли на 50% из метана и на 50% из углекислоты.
Дюпон (Dupont, 1902) выделил из навоза Bac. thermophilus grignoni, имевшего оптимум развития около 50°. В греющемся навозе он нередко находил термофильные формы Bac. subtilis и Bac. mesentericns.
Значительно позднее появилось исследование Гетерса (Goeters, 1927), отметившего нарастание термофилов в навозе, который выдерживался при повышенной температуре в термостате.
К этому же времени относятся пространные исследования Рушмана (Ruschmann, 1927) по микробиологии навоза. По его данным, наибольшее количество термотолерантных и термофильных микроорганизмов, развивающихся при 55°, находится в навозе в период его разогревания. После снижения температуры обсемененность навоза бактериями, склонными к термобиозу, сильно уменьшается. Аналогичную картину мы отмечали, разбирая вопрос о динамике термофилов в компостах. Рушман установил, что из числа теплолюбивого микробного населения в навозе явно преобладают термотолерантные формы; облигатных же термофилов имеется немного. При 52° в навозе могли еще развиваться некоторые разновидности Bac. mesentericus, Bac. vulgatus и Bac. subtilis.
В Советском Союзе обстоятельная работа по микробиологии навоза была проведена в Институте сельскохозяйственной микробиологии ВАСХНИЛ. Эти исследования, на которых мы останавливаемся более подробно ниже, также показали богатство навоза термофильной микрофлорой.
Несколько позднее были опубликованы материалы Ваксмана с сотрудниками (1939). В них значительное внимание было уделено термофильной микрофлоре навоза.
Динамика термофильных микроорганизмов в навозе была прослежена в работах Былинкиной и Макаровой, а также Рушмана. Они пришли по существу к тождественном выводам, и мы остановимся лишь на исследованиях первых из упомянутых микробиологов.
Былинкина и Макарова учитывали термофилы в навозе, делая высевы его болтушки на М. П. А. и проращивая бактерии при 54—55°. Из их данных следует, что свежий навоз содержит ничтожное число бактерий, растущих при 55°. При повышении температуры числа этих бактерий значительно увеличивается, достигая 6—7 млн. на 1 г навоза. Обогащение навоза термофилами стоит в прямой зависимости от степени его разогревания. Поэтому более беден термофилами навоз, хранящийся под ногами сельскохозяйственных животных.
Изучая весьма многие образцы навоза, Былинкина и Макарова пришли к заключению, что большая часть теплолюбивых бактерий навоза относится к термотолерантным формам. На самом деле, если на чашках Петри при 55° вырастало 3—9 млн. бактерий, то высев этих же болтушек, выращенный при 65°, давал только 50—90 тыс. бактерий на ту же навеску. Из термотолерантных бактерий в навозе особенно часто обнаруживался Bac. mesentericus. Аналогичное соотношение температурных групп бактерий мы отмечали и в компостах.
Мы исследовали значительное число образцов навоза, взятого из различных хозяйств. Число термофилов в них колебалось обычно от 1 до 10 млн. на 1 г.
Совокупность приведенных материалов показывает, что с навозом и компоста ми в почву вносится большое число термофильных микроорганизмов. Если мы возьмем весьма скромную цифру бактериального населения навоза в 100 млн. бактерий на 1 г, то, исходя из наших данных, можно ожидать среди них наличия примерно 1 млн. теплолюбивых микроорганизмов. С навозным удобрением в 32 т на га вносится 3 200 000 млрд. бактерий, в том числе 32 000 млрд. термофилов. Если принять вес пахотного горизонта за 5 000 000 кг, то на каждый грамм земли придется 600 тыс. бактерий, из которых 6 тыс. термофилов.
Если считать, что в неудобренной почве термофилов вовсе не содержится, то после унавоживания их число должно возрасти примерно до 0.3% от состава мезофильной микрофлоры почвы. Более интенсивное удобрение почвы навозом может привести к значительной обсемененноети ее теплолюбивыми микроорганизмами. В силу этого, например, в огородных почвах содержание термофилов возрастает до 3% и даже до 9% от числа общего сапрофитного микронаселения.
Роль термофильных микроорганизмов в навозе совершенно очевидна. При повышенной температуре, когда мезофильные микробы оказываются не в состоянии развиваться и активно проявлять биохимическую деятельность, всевозможные процессы проводятся теплолюбивой микрофлорой. Мы уже отмечали, что эти живые существа чрезвычайно быстро размножаются, поэтому вызываемые ими трансформации органических и минеральных веществ протекают гораздо быстрее, чем процессы, осуществляемые мезофилами. Навоз, как правило, хранящийся в относительно уплотненном состоянии, теряет меньше органических веществ при созревании, чем компосты. По данным Помаского, убыль сухого вещества в навозе за 6 месяцев его хранения составляет 17—21%. При созревании навоза в нем значительно возрастает содержание перегнойных соединений. Так как минеральных веществ при хранении навоза теряется меньше, чем органических, то он относительно обогащается основными питательными для растения соединениями (особенно калием и фосфором).
В заключении следует отметить, что при изготовлении искусственного навоза из соломы, удобренной минеральными солями, широко пользуются методом Кранца, обеспечивающим при наличии повышенной температуры быстрое получение полноценного удобрительного материала.
Если вы нашли ошибку, пожалуйста, выделите фрагмент текста и нажмите Ctrl+Enter.
Навоз – экскременты животных, перемешанные с соломой, торфом и опилками. Состав и удобрительные свойства навоза зависят от вида животных, корма, подстилки, системы уборки и хранения.
В навозе содержится много органических соединений, поэтому он является благоприятной средой для развития различных микроорганизмов. Содержание бактерий в навозе может доходить до огромных величин, особенно при благоприятных условиях (аэрация, температура). В навозе всегда находятся микроорганизмы, принимающие участие в почвообразовательных процессах, такие как аммонифицирующие, нитрифицирующие, денитрифицирующие, клетчаткоразлагающие или целлюлозоразлагающие, азотфиксирующие, актиномицеты, плесневые грибы. Кроме перечисленных микроорганизмов, в навозе всегда есть представители нормальной микрофлоры желудочно-кишечного тракта животных, такие как кишечная палочка, энтерококки, большая группа молочнокислых бактерии, клостридий. Следовательно, с навозом в почву попадает огромное количество полезных микроорганизмов, что значительно усиливает микробиологические процессы в почве. Навоз приобретает свойства органического удобрения благодаря жизнедеятельности микробов. Состав навоза непостоянен, он зависит от соотношения в нем твердых и жидких выделений, количества и качества корма, вида животных и других факторов. Так, конский и овечий навоз по сравнению с навозом крс и свиней бывает богаче азотом, фосфором и калием. При скармливании животным концентрированных кормов получается навоз более высокого (как удобрение) качества.
Различают навоз: жидкий, полужидкий и твердый – чаще с подстилочным материалом. Жидкий навоз получается при гидравлическом методе уборки помещения (влажность до 93%). Полужидкий (пастообразный) с влажностью до 85% получается при содержании крупного рогатого скота и свиней без подстилки. Для получения твердого навоза животных содержат на подстилке из соломы или сфагнового торфа – влажность такого навоза 70-80%.
Предупредить потери ценных веществ в навозе и частично обезвредить его можно путем правильного хранения. Существует несколько способов хранения навоза: под скотом, плотный (анаэробный), рыхло-плотный (аэробно-анаэробный) и рыхлый (аэробный).
Хранение навоза под скотом. При таком методе хранения навоза он уплотняется, создаются анаэробные условия, вследствие чего исключаются бурные процессы жизнедеятельности бактерий – виновников потерь азота, благодаря чему в навозе сохраняется большое количество ценных веществ. Но при таком методе хранения навоза в воздухе помещений накапливаются аммиак и другие газы, которые раздражают слизистые оболочки животных. Не убранный навоз может быть источником бактериальных и вирусных возбудителей, т.е. создает антисанитарные условия в помещениях, поэтому их лучше очищать от навоза.
Плотное (анаэробное) хранение навоза. Навоз укладывают в специально отведенном месте – навозохранилищах. Навоз укладывают плотно в штабеля шириной 3-4 м, высотой до 2,0 м, произвольной длины.
Сверху навоз герметизируют слоем торфа или земли толщиной 10-15 см. При этом создаются анаэробные условия, в которых медленно развиваются микробиологические процессы и происходит незначительное повышение температуры (до 25-35 0 С). При такой укладке навоз перепревает только через 7-8 месяцев.
При рыхло-плотном (аэробно-анаэробное) хранении навоз в штабеле вначале укладывают рыхлым слоем, чтобы создать аэробные условия, при которых идут энергичные микробиологические процессы, температура повышается до 50-60 0 С и разогревшийся навоз уплотняется. Через несколько дней следующий слой навоза снова укладывается рыхло и так до образования штабеля высотой 2 м. При этом азота теряется больше, чем при холодном способе.
При рыхлом (аэробном) хранении навоза создаются аэробные условия, что способствует бурному развитию микробиологических процессов. Аммонификаторы разлагают белковые вещества до аммиака, используемый аэробными нитрифицирующими бактериями, которые окисляют его до нитритов и нитратов, т.е. создают пищу для денитрификаторов. При создании анаэробных условий в глубоких слоях навоза денитрификаторы восстанавливают соли азотистой и азотной кислот до молекулярного азота, который улетучивается. Благодаря деятельности последних, за 3-4 месяца хранения в таком навозе сохраняется 30-40% органических веществ.
Микробиологические процессы интенсивно протекают на поверхности при достаточной аэрации. В глубоких слоях перепревание навоза идет медленно. В разогретой массе температура достигает 70-80 0 С, что приводит к гибели и сапрофитных, и патогенных форм бактерий. При интенсивно протекающих микробиологических процессах происходят потери ценных веществ и среди них важных для растений – азота и фосфора.
Таким образом, в зависимости от эпизоотической обстановки в хозяйстве, можно направленно вести микробиологические процессы в навозе и тем самым улучшать эпизоотическую обстановку.
Биотермическое обеззараживание навоза. Навоз, полученный от больных животных, может содержать возбудителей многих опасных болезней сельскохозяйственных животных и быть фактором передачи возбудителей инфекции и инвазии. Навоз служит защитой для микробов, вирусов и яиц гельминтов от различных вредных внешних воздействий. В естественных условиях возбудители инфекционных и инвазионных заболеваний животных длительно выживают в навозе.
При заболеваниях, вызванных бактериями не образующими спорами, вирусами, а также при инвазионных болезнях навоз подвергают биотермическому обеззараживанию в навозохранилищах. Для обеззараживания навоза отводят и подготавливают специальный участок: глубиной 25 см, шириной до 2,5 м и произвольной длины. Перед укладкой навоза в штабель на дно расстилают слой соломы или торфа толщиной 30-40 см, а затем на него укладывают навоз высотой до 2 м от больных животных без подстилочного материала или твердую фракцию разжиженного навоза. Уложенный в штабель навоз, обкладывают со всех сторон незараженным навозом, торфом или соломой слоем 10 см, а сверху наносят такой же слой земли. В зависимости от устойчивости возбудителя, обезвреживание навоза биотермическим способом проводят в течение 2-6 месяцев. При температуре, создаваемой микробами (70-80 0 С), погибают возбудители сальмонеллеза, колибактериоза, рожи свиней, бруцеллеза, ящура и другие возбудители. Навоз, полученный от животных, больных и подозреваемых по заболеванию сибирской язвой, эмкаром, бешенством, паратуберкулезным энтеритом и чумой крупного рогатого скота сжигают.
Читайте также: