Využitie biokalu po kontinuálnej výrobe

bioplynu ako organického hnojiva k poľným

plodinám

Doc. Dr. Ing. Richard PospišilKatedra rastlinnej výrobySlovenská poľnohospodárska univerzita v Nitre

Bioplynová stanica Kolíňany1. Príjmový zásobník,

2. Homogenizačná nádrž,

3. Horizontálny fermentor,

4. Dohnívacia nádrž,

5. Zásobník bioplynu,

6. Kogeneračná jednotka.

Kapacita denného spracovania exkrementov je od 80 VDJ,

s dennou produkciou 120-150 m3 bioplynu.

Biokal• Biokal ako vedľajší produkt po kontinuálnej

výrobe bioplynu je nepachnúca, z hygienického hľadiska neškodná, tmavá, amorfná, neplastická, heterogénna suspenzia pevných a koloidných látok,

• Je pohotovým zdrojom N hodnota pH 7,63-8,50; neokysľuje pôdu, umožňuje lepšie využitie fosforu z pôdy,

• Upravuje objemovú hmotnosť, súdržnosť, vododržnosť, vodostálosť pôdnych agregátov a obsah organickej hmoty v pôde,

• Biokal sa môže využiť na hnojenie plodín pred a počas vegetácie, pri závlahe poľných plodín a na výrobu kompostov,

• Zvýšenou teplotou metanogenézy sa dosahuje zníženie klíčivosti semien a plodov burín,

• Pri odsírení bioplynu sa do biokalu dostáva elementárna síra, ktorá sa dobre využíva pri pestovaní olejnín.

Faktory pokusu

• Faktor 1: Hnojenie

Úrovne

a) Nehnojená kontrola

b) Maštaľný hnoj 25 t.ha-1

c) Maštaľný hnoj 40 t.ha-1

d) Biokal jeseň 50 t.ha-1

e) Biokal jar 50 t.ha-1

Faktor 2: Plodina

Kukurica siata na siláž

Repa cukrová

Jačmeň siaty jarný

Slnečnica ročná

Výsledky za rok 2000-2005

Dávkou 50 t.ha-1 biokalu sme do pôdy aplikovali:

- 148 kg.ha-1 N- 41,6 kg.ha-1 P- 122 kg.ha-1 K- 126 kg.ha-1 Ca- 34 kg.ha-1 Mg

Biologické úrody plodín po aplikácii biokalu na pôdu (na jeseň) a do porastu počas

vegetáciePlodina /Variant

Jačmeň

jarný siaty

Kukurica siata na siláž

Repa cukrová Slnečnica ročná

Úroda t.ha-1

% Úroda t.ha-1

% Úroda t.ha-1

% Úroda t.ha-1

%

Nehnojená kontrola

4,63 100 25,4 100 60,95 100 1,22 100

Biokal jeseň

4,97 105,9 28,18 110,9 70,4 115,5 2,22 181,9

Biokal počas vegetácie

5,09 108,5 30,24 119,0 75,65 124,1 2,67 218,8

Priemerné teploty v roku 2003

-5

0

5

10

15

20

25

I. II. III. IV. V. VI. VII. VIII IX. X. XI. XII.

mesiac

oC

Teplota

Normál

Priemerné úhrny zrážok v roku 2003

0102030405060708090

100

I. II. III. IV. V. VI. VII. VIII IX. X. XI. XII.

mesiac

mm

Zrážky

Normál

0

10

20

30

40

50

60

týždeň

% o

bj.

Nehnojená kontrola

50 t MH % obj.

100 t biokalu % obj.

Zrážky mm

Týždenné priemerné hodnoty vlhkosti pôdy v hĺbke 0,3 m a zrážky v roku 2003

Experimentálna aplikácia biokalu v porovnaní s kontrolou spôsobili zmeny v znižovaní penetračného odporu hlavne v hlbších vrstvách ornice (pod 10 cm) a v koreňovej zóne plytkokoreniacich plodín, čo sa pozitívne prejavilo na úrodách testovaných plodín hlavne v suchom roku 2003.

Z doterajších analýz počtu a druhov semien vo vstupnom substráte (v priemere 468 ks) a vyhnitom kale vyplýva, že ich počet sa pohyboval (58 ks a menej) v 1 litri biokalu. Väčšina semien burín mala procesom vyhnívania narušené osemenie (zásadité prostredie).

Použitím vyhnitého kalu nedochádza k zvyšovaniu zásoby semien burín v pôde.

Aplikáciou biokalu do procesu jačmeňa jarného sa predlžila jeho vegetačná doba asi o 7 dní, ale nezvýšil sa obsah dusíkatých látok nad 11 %.

Porasty jačmeňa jarného po aplikácii biokalu

Závery1. V roku 2005 bolo v prevádzke bioplynovej

stanice spracovaných 2 550 m 3 vstupného substrátu, a bolo vyprodukovaných 52 919 kWh-1 elektrickej a 148 815 kWh-1 tepelnej energie, ktorá bola využitá na vykurovanie skleníka a ohrev úžitkovej vody.

2. V pokusnom roku 2005 bol vyrobený veľmi kvalitný biokal s obsahom sušiny 12,05 % (jeseň) a 11,12 % (jar), čo sa bezprostredne prejavilo aj na vstupoch živín do sústavy. Dávkou 50 t.ha-1 biokalu na jeseň sa do pôdy aplikovalo 148 kg.ha-1 N, 41,6 kg.ha-1 P, 122 kg.ha-1 K, 126 kg.ha-1 Ca, 34 kg.ha-1 Mg.

3. Na variantoch hnojených biokalom sa dosiahla najvyššie úrody pri kukurici siatej na siláž 30,24 t.ha-1, slnečnici ročnej 2,67 t.ha-1 a repe cukrovej 75,65 t.ha-1.

4. Aplikáciou biokalu došlo k významnému zvýšeniu obsahu organicky cenných agregátov (0,5-3,0 mm) a zvýšenie pH pôdy o 0,14 jednotiek. Pôda je piesočnato-hlinitá hnedozem s pH 4,99-5,24; obsah humusu 1,65-2,25 %, aplikáciou biokalu sa zvýšil podiel agronomicky cenných agregátov (0,3-3 mm).

5. Proces kontinuálnej výroby bioplynu znižuje v priemere životaschopnosť semien burín v biokale iba o úroveň 15,1 % pôdneho stavu. Bola zaznamenaná znížená aktuálna zaburinenosť pestovaných plodín, najmä pri variante 50 t.ha-1 biokalu.

6. Významným efektom aplikácie biokalu do pôdy je vytváranie vodoodolných štruktúrnych agregátov, pútanie vody v zóne koreňov pestovaných plodín a vytváranie priaznivých podmienok pre prenikanie koreňov do hlbších vrstiev pôdy (nižšie penetračné odpory).

7. Aplikácia biokalu mala pozitívny vplyv na penetrometrický odpor a objemovú hmotnosť pôdy, jej vlhkostný režim (zadržiavanie vody vo vrchnom profile ornice) a infiltračnú schopnosť pôdy (tvorba štruktúrnych agregátov).

8. Vsakovanie vody pri variante 50 t.ha-1 biokalu bolo o 25 % rýchlejšie než pri nehnojenej kontrole. Pri kontinuálnom meraní dynamiky vlhkosti pôdy digitálnym elektronickým AMET VIRIB, merania preukázali, že variant po aplikácii biokalu vykazoval najvyššie hodnoty objemových vlhkosti pôdy v povrchovej vrstve pôdy (v zóne koreňového systému pestovaných plodín).

9. Aplikácia biokalu počas vegetácie predlžuje vegetačné obdobie pestovaných plodín, čo je možné v praxi využiť na ich postupný zber.

10. Aplikácia biokalu nemala negatívny vplyv na životné prostredie, organická hmota biokalu prispela k vytvoreniu vyhranených spoločenstiev zooedafónu.

11. Z hľadiska hodnotenia energetickej bilancie sledovanej sústavy rastlinnej výroby boli výrazne pozitívne výsledky zaznamenané pri porovnaní vkladu k výstupu energie (repa cukrová 1:11,41 a kukurica na siláž 1 : 14,1).

12.Pri hodnotení vplyvu aplikácie vyhnitého biokalu na kvalitatívne parametre pestovaných plodín boli pri jačmeni jarnom zaznamenané vyššie hodnoty HTZ, znížený obsah dusikatých látok (10 %) a zvýšený obsah extraktívnych látok.

Pozitívny vplyv aplikácie sa prejavil aj v obsahu tuku semien slnečnice ročnej (49,9 %).

Porasty slnečnice ročnej po aplikácii biokalu

13.Analýza technologickej kvality repy cukrovej bola vykonaná na automatickej linke VENEMA v Selekte a.s. Bučany. Z výsledkov vyplýva relatívne pozitívna tendencia vplyvu hnojenia biokalom na obsah cukru v buľvách (kontrola 15,3 °S, 50 t.ha-1 biokalu 16,1 °S). Podobná tendencia bola zaznamenaná i pri hodnotení výťažnosti rafinády (4,91 až 6,82 t.ha-1). Na variantoch hnojených biokalom boli vypočítané aj najnižšie teoretické straty cukru v melase.

14.Pri hnojení biokalom mikroorganizmy rýchlejšie rozkladali organické pozberové zvyšky.