Využitie biokalu po kontinuálnej výrobe bioplynu ako organického hnojiva k poľným plodinám

1. Využitie biokalu po kontinuálnej výrobe bioplynu ako organického hnojiva k poľným plodinám Doc. Dr. Ing. Richard Pospišil Katedra rastlinnej výroby Slovenská poľnohospodárska univerzita v Nitre

2. Bioplynová stanica Kolíňany • Príjmový zásobník, • Homogenizačná nádrž, • Horizontálny fermentor, • Dohnívacia nádrž, • Zásobník bioplynu, • Kogeneračná jednotka. Kapacita denného spracovania exkrementov je od 80 VDJ, s dennou produkciou 120-150 m3 bioplynu.

3. 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,

4. 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.

5. Faktory pokusu • Faktor 1: Hnojenie Úrovne • Nehnojená kontrola • Maštaľný hnoj 25 t.ha-1 • Maštaľný hnoj 40 t.ha-1 • Biokal jeseň 50 t.ha-1 • Biokal jar 50 t.ha-1

6. Faktor 2: Plodina • Kukurica siata na siláž • Repa cukrová • Jačmeň siaty jarný • Slnečnica ročná

7. 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

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

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

12. 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.

13. 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.

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

15. Porasty jačmeňa jarného po aplikácii biokalu

16. Závery • 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. • 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.

17. 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. • 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).

19. 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. • 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).

20. 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). • 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).

21. Aplikácia biokalu počas vegetácie predlžuje vegetačné obdobie pestovaných plodín, čo je možné v praxi využiť na ich postupný zber. • Aplikácia biokalu nemala negatívny vplyv na životné prostredie, organická hmota biokalu prispela k vytvoreniu vyhranených spoločenstiev zooedafónu. • 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).

22. 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 %).

23. Porasty slnečnice ročnej po aplikácii biokalu

24. 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.

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