Збереження аміаку в гної

Вступ

Аміак (NH3), що виділяється з гною для худоби, викликає не лише запах; він представляє фінансові збитки через збільшення вартості добрив і становить загрозу для навколишнього середовища та здоров'я людей. Аміак в атмосфері є попередником кількох парникових газів і утворює тверді частинки (РМ2,5), які можуть загрожувати здоров’ю. Фермери багатьох європейських країн та операцій з годівлі концентрованих тварин у США зобов’язані дотримуватися практик пом’якшення аміаку. Більше половини вмісту азоту в гної може бути у формі аміаку, який легко втрачається при випаровуванні в гарячих провітрюваних умовах. Правильне управління раціоном тварин, утриманням, зберіганням гною та внесенням земель дозволить максимізувати утримання азоту для використання сільськогосподарських культур із зменшенням забруднення повітря. Погодні умови, а також фізичний та хімічний склад гною також повинні враховуватися при виборі практики пом'якшення аміаку. Наприклад, деякі методи управління є економічно вигіднішими, ніж інші; наступні екологічні умови як показники строків внесення гною на землю не мають додаткових витрат на інфраструктуру для фермера, тоді як встановлення біофільтрів у житлових приміщеннях та підкислення гною може бути дуже дорогим.

Кращі практики управління

Різні види тварин, житло, зберігання гною та землекористування впливають на методи управління зменшенням летючості аміаку. Пташиний гній містить удвічі більше аміаку, ніж молочний гній великої рогатої худоби. У порядку найбільшого вмісту аміачного гною до мінімуму: кури, свині, молочні корови та м’ясні корови. Більший вміст сухої речовини збільшує потенціал летючості аміаку в гної, і до 90% вмісту аміачного азоту в гною може бути втрачено під час внесення землі. На рисунку 1 наведені оцінки EPA США за 2005 рік щодо середніх втрат аміаку від різних операцій з тваринництвом:

Ці оцінки демонструють різницю втрат аміаку між різними видами тварин, видами тваринницької діяльності та практикою господарювання. Зразок гною для вмісту поживних речовин перед внесенням на землю для забезпечення належних поживних речовин для росту рослин. На північному сході зразки можуть бути надіслані для перевірки в аналітичну лабораторію Університету Мен (http://anlab.umesci.maine.edu/soillab_files/forms/Manure.pdf) або лабораторію DairyOne (). Щоб мінімізувати загальні втрати азоту, керуйте гноєм для зменшення викидів аміаку, а також іншими формами азоту, такими як нітрат, який можна втратити вимиванням та іншими поживними речовинами (Р) у поверхневому стоці.

Зменшення споживання сирої білка худобою зменшує загальний вивід азоту. Практикуючи фазу годівлі, засновану на стадії росту тварини, можна зменшити аміак у гною без шкоди для виробництва м’яса або молока. Молочні корови, зокрема, мають низький коефіцієнт споживання азоту та білка молока, що означає, що лише близько 14–40% споживаного азоту перетворюється на молочний білок, а решта виводиться з калом та сечею.

Житло

Для здоров'я та безпеки фермера та тварин концентрація аміаку в житлових приміщеннях ніколи не повинна перевищувати 25 ppm. Рівень аміаку можна досить недорого перевірити за допомогою смужок аміаку (http://www.microessentiallab.com/). Біофільтри - це один із способів фільтрувати аміак із вентиляційного повітря за допомогою органічного матеріалу, такого як деревна тріска. Ці фільтри можуть бути дорогими в установці і вимагають постійного обслуговування для забезпечення належної роботи. Вони, як правило, встановлюються в більших операціях з годівлі тварин, щоб допомогти утримати тварин (та фермерів) від пошкодження легенів через аміачну основу PM2,5 та зменшити атмосферні викиди. Використовувати пористі матеріали для підлоги не рекомендується, оскільки вони затримують і виділяють аміак у житло. Часте промивання житлових приміщень і зберігання гною водою зменшить летючість, але використовує велику кількість води. Забезпечення достатнього підстильного матеріалу, такого як соснова стружка, солома або подрібнені газети, а також часто миючі ручки - це простий спосіб зменшити випаровування аміаку шляхом захоплення аміаку в органічні речовини та створення стабільної форми азоту для використання сільськогосподарськими культурами.

Зберігання

Проникні та непроникні кришки - це два варіанти вмісту аміаку під час зберігання. Проникні покриття з подрібненої соломи або іншого легкодоступного органічного матеріалу на фермі є хорошим варіантом для покриття резервуарів для гною або лагун, створюючи біологічно активну зону, де аміак розкладається мікроорганізмами. Ці кришки необхідно періодично замінювати або поповнювати через погодні умови. Проникні покриття менш ефективні при контролі викидів, ніж непроникні покриття, але вони більш економічні. Непроникні покриття з дерева, склопластику або цементу зменшать летючість при зберіганні, довго служать і здатні зменшити викиди аміаку на 80-95%. Заповнення великих резервуарів для зберігання знизу дозволяє утворити скоринку гною, що також зменшить втрати аміаку.

Підкислення гною добавками, такими як фосфорна кислота (H3PO4), сірководень (H2S) та сірчана кислота (H2SO4), зменшить потенціал леткості, оскільки мікроби, які перетворюють складніші форми азоту в аміак, віддають перевагу основному рН (> 7). Підвищення кислотності ґрунту та гною не завжди ефективно зменшує летючість, і потенціал може створювати та виділяти інші забруднюючі речовини, крім аміаку. Посадка буферної смуги дерев або високих трав під вітром та навколо житлових приміщень та складських приміщень може допомогти контролювати запах, захоплюючи аміак перед тим, як залишити ферму.

Заявка на землю

Умови навколишнього середовища

Екологічні умови, такі як холодна температура, низька швидкість вітру та деякі опади, є найкращим часом для внесення гною на поля. Якщо можливо, застосовуйте гній для вирощування сільськогосподарських культур або вкритих культур, оскільки вже встановлені навіси та коренева система допоможуть стримувати вимивання нітратів та стікання поживних речовин. Рекомендований час внесення гною на пасовища - в холодні, спокійні дні пізньої осені або дуже ранньої весни. Не вносити гній на заморожену землю з ухилом, оскільки це значно збільшує шанси стоку поживних речовин. Деякі дощі можуть допомогти гною проникнути в грунт; однак насичені умови збільшать стік і вимивання.

Умови ґрунту також впливають на летючість аміаку. Ферменти уреази, що знаходяться в грунті та фекаліях, утворюючи амоній із сечовини, уповільнюють свою активність нижче 10 ° C (10 ° C) і нижче рН 7. Грунти з високою здатністю до обміну катіонів (CEC) здатні утримувати негативно заряджені іони NH4 в холодних грунтах протягом пізніше використання рослинами.

Найкращі умови для внесення гною на землю

Негайне включення або ін’єкція
Високий CEC та органічні речовини ґрунту
рН ґрунту та гною нижче 7
Вітер невеликий або зовсім відсутні
Холодні температури, але не мерзлий грунт
Вологі, але не насичені ґрунти
Застосовувати до зростаючої культури

Висновок

Збереження аміачного азоту з гною має економічні та екологічні переваги. Внесення гною для задоволення потреб врожаю 160 фунтів Н/змінного струму та 80 фунтів Р2О5/змінного струму має поживну цінність близько 110 доларів за акр, якщо добриво N коштує 0,50 доларів США за фунт, а Р2О5 коштує 0,38 доларів США за фунт. Цю економію витрат можна максимізувати, якщо дотримуватись практик пом’якшення аміаку, згаданих у цій статті.

Ресурси

Університет штату Айова. Інструмент оцінки практик управління повітрям. 2006. http://www.agronext.iastate.edu/airquality/

Джокела, В.Е. та Дж. Мейзінгер. Викиди аміаку з польового гною: управління з екологічної та економічної вигоди. В Proc. Вісконсінська конференція з питань добрив, боротьби зі шкідниками та шкідниками. 2008. 47: 199-208.

Аналітична лабораторія Університету Мен. Форма аналізу гною: http://anlab.umesci.maine.edu/soillab_files/forms/Manure.pdf

Університет Небраски. «Нове правило EPCRA щодо викидів у повітря для тваринництва та птиці: загальна інформація про постанову». http://water.unl.edu/manure/emissions-rule

Примітка: Аміак може становити понад 1⁄2 азоту, наявного в гної.

Примітка: До 90% аміачного азоту в гною може бути втрачено, якщо не вносити його в грунт під час внесення землі.

Примітка: Більша частина випаровування аміаку відбувається в перші 8-24 годин після нанесення на поле, тому внесення повинно відбуватися протягом декількох годин.

Інформаційні бюлетені в цій серії підготовлені Стівеном Гербертом, Масудом Хашемі, Керрі Чикірінг-Сірс та Сарою Вайс у співпраці з Кеном Міллером, Жакі Карлвейл, Кеті Кемпбелл-Нельсон та Заком Зенком.

Ця публікація фінансується частково штатом Массачусетс сільськогосподарських ресурсів в рамках гранту Федерації бюро ферм штату Массачусетс, Inc., штат Массачусетс охорони навколишнього середовища, програма s319, USDA-SARE.