автореферат диссертации по процессам и машинам агроинженерных систем, 05.20.01, диссертация на тему:Разработка биотехнологии и установки для переработки отходов сельскохозяйственного производства на основе калифорнийского червя

На правах рукописи

ВЫГУЗОВА Мария Анатольевна

РАЗРАБОТКА БИОТЕХНОЛОГИИ И УСТАНОВКИ ДЛЯ ПЕРЕРАБОТКИ ОТХОДОВ СЕЛЬСКОХОЗЯЙСТВЕННОГО ПРОИЗВОДСТВА НА ОСНОВЕ КАЛИФОРНИЙСКОГО ЧЕРВЯ

Специальность 05.20.01 — Технологии и средства механизации сельского

хозяйства

АВТОРЕФЕРАТ

диссертации на соискание ученой степени кандидата технических наук

УФА-2013

2 8 НОЯ 2013

005540740

Работа выполнена на кафедре «Технологии и оборудование пищевых и перерабатывающих производств» Федерального государственного бюджетного образовательного учреждения высшего профессионального образования "Ижевская государственная сельскохозяйственная академия" (ФГБОУ ВПО Ижевская ГСХА)

Научный руководитель доктор технических наук, профессор

Касаткин Владимир Вениаминович

Официальные оппоненты: Мартынов Владимир Михайлович, доктор

технических наук, доцент, кафедра технологического оборудования животноводческих и перерабатывающих предприятий ФГБОУ ВПО Башкирский ГАУ, заведующий кафедрой

Лаврова Лариса Юрьевна, кандидат технических наук, доцент, ФГБОУ ВПО Уральский федеральный университет имени первого Президента России Б.Н. Ельцина, кафедра «Процессы и аппараты химической технологии», доцент

Ведущая организация — Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего профессионального образования «Санкт-Петербургский государственный аграрный университет»

Защита состоится 17 декабря 2013 г. в 14 00 часов на заседании диссертационного совета ДМ 220.003.04 при ФГБОУ ВПО Башкирский ГАУ по адресу: 450001, г. Уфа, 50-летия Октября, 34, ауд. 257/3

С диссертацией можно ознакомиться в библиотеке ФГБОУ ВПО Башкирский ГАУ

Автореферат разослан «"/У» ноября 2013 г.

Ученый секретарь

диссертационного совета С.Г. Мударисов

ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫ

Актуальность темы исследования. В настоящее время перед молочными фермами и свиноводческими хозяйствами стоит ряд проблем, например, утилизация навоза. Вносить прямо в почву навоз нельзя. Свежий навоз богат растворимыми соединениями азота и оказывает такое же действие, как растворимые минеральные удобрения, то есть вызывает усиленный рост листьев и стеблей, но это не всегда означает увеличение урожая. Также, растения, удобренные свежим навозом, становятся более чувствительными к болезням и вредителям. Кроме того, свежий навоз быстро разлагается, поэтому он не способствует созданию устойчивого плодородия земель. Поэтому навоз подвергают компостированию, но этот процесс очень долог по времени.

С этой проблемой можно эффективно справиться с помощью компостирования с использованием дождевых червей. Черви делают процесс преобразования органического материала более интенсивным, также происходит активная минерализация органического вещества. Высвобождаются такие биологически активные вещества, как фосфор и калий. Компостирование с помощью дождевых червей приводит к образованию особой структуры почвы. Компост содержит питательные вещества в форме, наиболее благоприятной для питания растений. Кроме того, его можно вносить в любой дозе.

По санитарным нормам вермикомпост абсолютно безвреден для выращивания овощей и фруктов. Вермикомпостирование продемонстрировало достаточно быстрое снижение концентрации патогенных организмов, чтобы удовлетворить требованиям наивысшего стандарта класса "А" (самый высокий класс требований США "Process to Further Reduce Pathogens" - PFRP).

На федеральном уровне значительное развитие данной тематике должна дать государственная программа развития сельского хозяйства и регулирования рынков сельскохозяйственной продукции, сырья и продовольствия на 2013-2020 годы.

Степень разработанности. Теоретические вопросы, посвященные переработке отходов с помощью дождевых червей рассматривали такие отечественные ученые как Городний Н.М., Дондокова Д.Е., Игонин A.M., Мамеева

B.Е., Мельник И.Н., Морев Ю.Б. и др.; иностранные ученые: Delgado М., Elvira

C., Garg P., Suthar S. и др.

На основе анализ их работ установлено, что для совершенствования процесса вермикомпостирования необходимы как конструкторские, так и технологические разработки.

Цель работы. Повышение эффективности процесса производства биогумуса с помощью красных калифорнийских червей.

Задачи исследований:

1. Разработать технологию вермикомпостирования навоза с помощью красных калифорнийских червей вида Eisenia foetida;

2. Разработать модель технологического процесса вермикомпостирова-ния отходов;

3. Исследовать технологический процесс работы и основные технологические режимы установки;

4. Определить экономическую эффективность разработанной технологии.

Объект исследований. Технологический процесс работы установки для переработки отходов и сырья сельскохозяйственного производства.

Предмет исследований. Закономерности работы вермиреактора для переработки отходов сельскохозяйственного производства.

Научная новизна:

- разработан способ производства биогумуса с применением инфракрасного излучения;

- разработана математическая модель процесса вермикомпостирования отходов на основе решения задачи тепломассопереноса с учетом биомассы червей и воздействия инфракрасного излучения;

- обоснованы начальные и граничные условия математической модели процесса вермикомпостирования отходов.

Новизна способа защищена патентом № 2493139 РФ.

Теоретическая и практическая значимость работы:

- технология вермикомпостирования навоза с помощью красных калифорнийских червей;

- математическая модель процесса вермикомпостирования, позволяющая рассчитать параметры и спроектировать промышленное оборудование требуемой производительности;

- технологические параметры установки вермикомпостирования и режимы работы инфракрасного излучателя для нагрева субстрата;

- результаты диссертационной работы применяются в учебном процессе ФГБОУ ВПО Ижевская ГСХА и частном хозяйстве ИП «Каюмов И.З.» Мож-гинского района Удмуртской Республики.

Основные положения, выносимые на защиту:

1. Технология вермикомпостирования навоза и использованием красных калифорнийских червей вида Е15еша £оейс1а;

2. Математическая модель технологического процесса вермикомпостирования отходов;

3. Закономерности температурного воздействия на показатели выхода готового продукта;

4. Технико-экономическая эффективность разработанной технологии.

Вклад автора в проведенное исследование. Модели, схемы, результаты

численных и экспериментальных исследований, их анализ и интерпретация, представленные в диссертации, получены автором лично. Выбор приоритетов, направлений, методов исследования, формирование структуры и содержания

работы определены совместно с научным руководителем. Макет установки, используемый при экспериментальных исследованиях, разработаны коллективом кафедры «Технологии и оборудование пищевых и перерабатывающих производств» при активном участии автора.

Апробация работы. Основные положения работы доложены на научно-практических конференциях: Всероссийская научно-практическая конференция молодых ученых и специалистов «Проблемы инновационного развития АПК» 20-21 декабря 2009 г.; Всероссийская научно-практическая конференция «Научное обеспечение развития АПК в современных условиях» 15-18 февраля 2011 г.; Всероссийский конкурс научных работ в области возобновляемых источников энергии «Стипендия BELLONA — 2011» - Санкт-Петербург, 2011 г.; II этап Республиканского конкурса инновационных проектов «УМНИК» (выигран грант); III Евразийский Экономический Форум Молодежи, «Инновационная Евразия», «Лучший Green Project» (диплом II степеня); Международная выставка инноваций и промышленности «ИННОПРОМ-¿012». г.Екатеринбург; Финал конкурса «Лаврентьев ий прорыв», г. Новосибирск, 2012 г.; Круглый стол «Зелёная экономии ■•: опыт реализации и перспективы развития. Устойчивое развитие терр ¡орий и продовольственная безопасность», г. урнх';. Алтайский крл:':\ :'012 г.; IV Евразийский эконо-

мический форум молодежи, «Евразия — энергия будущего», «Eurasia Green» (Диплом II степени); Международный эколого-туристический конвент Эко-Ладога-2013, Ладожское озеро, 2013 г., Республиканский конкурс «10 лучших инновационных проектов студентов», 2013 г.

Публикации: По материалам диссертации опубликовано 15 трудов, из них 4 статьи в научных журналах, входящих в Перечень... ВАК, один патент на изобретение. Общий объем публикаций составляет 4,38 п.л., из них автору принадлежит 3,05 п.л.

Структура и объем диссертации. Диссертация состоит из введения, пяти глав, общих выводов, списка литературы и приложений. Объем работы составляет 136 страницы основного текста, 36 рисунков, 11 таблиц и 5 приложений. Список литературы включает 160 наименований, из них 22 на иностранном языке.

СОДЕРЖАНИЕ РАБОТЫ

Во введении изложена актуальность проблемы, цель, задачи, научная новизна и практическая ценность работы.

В первой главе «Анализ состояния вопроса» на основе анализа научных и литературных источников исследуется проблема утилизации навоза в сельскохозяйственном производстве. Показана роль дождевых червей в процессе переработки навоза в ценное органическое удобрение - биогумус.

Вермитсхнология позволяет эффективно решать проблему утилизация навоза в сельскохозяйственном производстве, повышения плодородия почв,

производство качественных органических удобрений. Поэтому целесообразно разрабатывать энергосберегающие установки для производства биогумуса непрерывного действия, а также технологии, позволяющие получать высококачественное удобрение и биомассу червей.

Рассмотрены технологии и установки мировых и отечественных производителей установок для вермикомпостирования.

Проведенный анализ позволил установить:

- использование и развитие технологии вермикомпостирования является актуальной задачей, как в России, так и за рубежом;

- в результате процесса вермикомпостирования получаемый биогумус можно использовать как ценное органическое удобрение, а биомассу червей в качестве белковой добавки к корму животных;

- для совершенствования процесса вермикомпостирования необходимы как конструкторские, так и технологические разработки;

- анализ существующих технологий вермикомпостирования позволили выявить ряд существенных недостатков, в результате которых снижается эффективность производства;

- исходя из приведенной классификации, предполагаем, что наиболее перспективными являются установки для вермикомпостирования непрерывного действия.

Во второй главе «Теоретическое исследование технологии и технических средств утилизации отходов в сельскохозяйственном производстве»

представлено теоретическое исследование процесса вермикомпостирования с использованием инфракрасного нагрева и приведено обоснование технологического процесса.

Разработана структурная схема линии по переработке навоза с помощью красных калифорнийских червей (рисунок 1).

Чслзбше ойозтчшя П - с&шохозяитйгтюе при, О - обеэбохибапыь; В - ¡ершрескгщ 5 - храните дисмпссу;

-п—п- тнеш, і і ари, _ІЧ_ іжвсів, наполнитель,-сух ей ¡иогумус;

____аНезбохеннш суйстрт

і і Шс, ,_с_ сНежий бездух.

Рисунок 1 — Структурная схема линии по переработке навоза

Перед вермикомпостированием выполняется подготовка субстрата к переработке, которая заключается в снижении влажности путем внесения наполнителя, в качестве которого может быть использована солома, костра, опилки или торф. Вермикомпостирование осуществляется за счет жизнедеятельности червей, поэтому масса, находящаяся в вермиреакторе, должна обеспечиваться благоприятными условиями для их жизни. Такими условиями являются: влажность, температура, кислотность, доступ воздуха и рыхлость субстрата. Подогрев и нагнетание воздуха осуществляется компрессором с теплообменником и увлажнителем. В результате работы вермиреактора получаем ценное удобрение и биомассу червей, которую после соответствующей доработки предполагается использовать в качестве корма.

Была разработана технология вермикомпостирования с помощью красных калифорнийских червей вида £¡561113 й>ейс1а.

Технической задачей, на решение которой направлена разработка, является увеличение производительности установки, снижение энергозатрат, получение биогумуса с высоким содержанием микроэлементов, а также создание условий для размножения красных калифорнийских червей для их дальнейшего использования на кормовые и пищевые цели.

Поставленная задача достигается в способе производства биогумуса, включающем в себя вермикомпостирование субстрата с использованием красного калифорнийского червя Е1зеша Роейс1а в количестве 250 тыс. шт. на 1 м\ причем в качестве субстрата используют навоз крупного рогатого скота, предварительно нейтрализованный до рН 7-8, при этом процесс вермикомпостирования проводят при температуре 15-25°С, влажности субстрата 80-85 %, причем укладку субстрата производят в бункер цилиндрической формы с сетчатым дном и мешалкой (рисунок 2), вводят в субстрат маточное поголовье червей, далее происходит миграция червей из менее питательной среды в более питательную, нужная температура поддерживается с помощью компрессора, соединенного с теплообменником и увлажнителем, в нижней части бункера расположен источник ИК-излучения, который подсушивает биогумус, готовый биогумус удаляют из нижних слоев, и в бункер подается свежий субстрат транспортером-распределителем, который находится в верхней части бункера, обеспечивая непрерывность процесса.

Совокупность существенных признаков обеспечивает упрощение способа производства биогумуса за счет того, что не требуется перераспределение вермикомпоста, что упрощает процесс, уменьшает затраченное на переработку время и энергозатраты, что в свою очередь увеличивает производительность производства, в целом исключает использование ручного труда, что способствует удешевлению производства биогумуса и получению продукта с высокими качественными характеристиками.

Установка состоит из бункера цилиндрической формы с источником ИК излучения 4. В верхней части установки расположен шнек 13 для загрузки

подготовленного субстрата. В нижней части через затвор 5 бункер соединен с выгрузным шнеком 12. Бункер соединен с компрессором 6 для нагнетания теплого увлажненного воздуха.

1 13

— П-' Л.ЛА/ЛАЛэ

8 ггп---------

©

©

10 11 & 2

12 ©

Рисунок 2 - Принципиальная схема установки для вермикомпостирования: 1 - прозрачная вставка; 2 - лопасти мешалки; 3 - привод шнека и конвейера; 4 - ИК-излучатель; 5 - затвор; 6 -компрессор; 7 - теплообменник; 8 - датчик температуры; 9 - электромагнитный клапан; 10 - ременная передача; 11 - увлажнитель; 12 - шнек выгрузки готового продукта; 13 - шнек загрузки

субстрата; 14 — вал.

Температура и кислотность — важнейшие условия оптимальной работы красных калифорнийских червей в вермиреакторе, так как снижение данных показателей от заданных значений ведет к снижению выработки биогумуса, следствием чего будет снижение производительности установки.

Исследование проводили в 2011-2012 гг. на кафедре «Технологии и оборудование пищевых и перерабатывающих производств» ФГБОУ ВПО Ижевской ГСХА. Объектом исследования являлись красные калифорнийские черви вида Е1зеша £оеис1а. Предметом исследования являлся температурный, влаж-ностный режимы и кислотность субстрата при процессе вермикомпостирования.

Субстрат для вермикомпостирования готовили из навоза крупного рогатого скота. Во время проведения экспериментов червей подкармливали также навозом крупного рогатого скота. Опыт по сравнительному изучению влияния температуры, влажности и кислотности на прирост количества особей красных калифорнийских червей вида Е1зеша 1х>е1лс1а проводили в емкостях одинакового размера. В соответствии со схемой проведения эксперимента предусматривалось изучение влияния температуры, влажности и кислотности на численность популяции красных калифорнийских червей. Динамику прироста коли-

чества особей определяли еженедельно в течение всего опыта, учитывая количество взрослых особей и молоди.

Для изучения и осуществления лабораторных исследований технологических параметров установки были разработаны экспериментальные емкости. Внешний вид установки представлен на рисунке 3.

2

В результате исследований выявлено, что количество особей червей (у;) зависит от следующих параметров процесса вермикомпостирования: температуры, влажности и кислотности субстрата.

у, = /(Т,IV, рН)

і

где Т температура субстрата, °С; XV - влажность субстрата, %; рН - кислотность среды.

(і)

На рисунке 4 представлена зависимость количества особей червей от параметров процесса вермикомпостирования.

б)

Рисунок 4 - График количества особей червей от параметров: а) от температуры; б) от влажности; е) от кислотности.

Рисунок 3 - Внешний вид экспериментальной емкости: 1 - бункер для вермикомпостирования; 2 - выгрузной поддон.

Проведенные лабораторные исследования выявили оптимальные технологические параметры процесса вермикомпостирования: температура от 19 до 27°С, влажность 75-95%, кислотность не менее 6 ед.

Кроме того, были выявлены недостатки в выгрузном устройстве установки и предложен альтернативный вариант - создание неблагоприятных условий в требуемой отделяемой зоне готового продукта от червей.

В третьей главе «Обоснование гипотезы переноса биомассы червей в созданных неблагоприятных условиях» приведено теоретическое обоснование гипотезы, экспериментальное подтверждение гипотезы и разработана математическая модель процесса вермикомпостирования отходов.

Для проведения эксперимента был выявлен ряд параметров, изменение которых влияет на результат исследования. Связь этих параметров и их варьирование позволяет повысить эффективность работы вермиреактора и снизить энергозатраты.

Выдвинем гипотезу, что устанавливая неблагоприятные условия в активно работающей зоне червей, мы добьемся естественного сепарирования готового продукта от червей путем миграции червей из менее благоприятных условий в более благоприятные. Повышение температуры свыше 30иС может эффективно применяться для процесса сепарирования. Кроме того, одновременно с повышением температуры происходит снижение влажности, что также способствует естественной сепарации.

Для изучения и осуществления процесса инфракрасного нагрева субстрата разработана экспериментальная установка (рисунок 5).

Установка включает в себя:

- емкость с готовым продуктом и червями разных возрастов;

- источник инфракрасного излучения;

- термометр.

Рисунок 5 - Внешний вид установки: 1 - емкость с субстратом; 2 - источник ИК излучения.

В емкость помещали непереработанный субстрат с маточным поголовьем червей, создавали оптимальные условия для жизнедеятельности, начинался процесс вермикомпостирования. Спустя 7 дней включали источник инфракрасного излучения и измеряли температуры в слоях готового продукта на различной высоте. Также измеряли изменение влажности биогумуса в процес-

се нагрева субстрата. В конце сепарирования подсчитали количество особей погибших в ходе эксперимента.

Была определена динамика повышения температуры и снижения влажности в 10-см слое субстрата (рисунок 6).

О 144 283 432 576 720 864 100811521296 Продолжительность опыта, мин.

—средимя влажность —температура, С

Рисунок 6 - Динамика прогрева готового продукта

Анализируя данную диаграмму, мы видим, что требуемая температура свыше 30° С в 10 см слое достигается примерно через 17 часов, влажность при этом снижается до 70 %, что оптимально для процесса переноса биомассы червей.

Таким образом, оптимальное время воздействия инфракрасного излучения на готовый продукт с червями - не менее 17 часов, так как при этой продолжительности создаются неблагоприятные температурные и влажностные условия.

Рассмотрим процесс тепломассопереноса при нагреве сырья.

Уравнения тепломассопереноса имеют вид:

-<

~дЭ дт

дт

■ = а

д23 дх2

д2Э

д23

\

ду2 дг

+ -

= £>

д23,

дх1

+ -

у

д2&

ср

\

ду2 дг2

ГХ

д2& [ д2Э | д2&

дх2

ду1

(2)

где & = І ~ К - избыточная температура для любой точки материала, К;

=11— II1 - концентрация биогумуса для любой точки материала, кг/м3; а - коэффициент температуропроводности; <у, - объемная плотность теплового потока, Вт/м"; О - коэффициент диффузии, м2/с; Эт - коэффициент термодиффузии, м2/(К*с).

Граничные условия третьего рода с учетом размеров установки верми-компостирования, принятый нами в форме прямоугольного параллелепипеда и воздействия источника инфракрасного излучения имеют вид: - в центре параллелепипеда при г > О

дх

= 0

/ ,т=0.

0<г<<!3

83

&

-І^І =0

- для поверхности при

+ Л —

ТА

дх

= а&_

Т) 0

■лі

- в центре параллелепипеда при

І 'У „ .,

г > 0

= ТЛ\

(дЗ

=0

= а,9

I дх

= 0

ҐдЗл

у „о '

{ дг

= 0

- для поверхности при Г > 0

'5А

дх

Начальные условия теплопереноса при

г > 0 и о < х < 6

~(0 - (с

Начальные условия массопереноса при

г = 0 „ 0 < х < £

(3)

(4)

(5)

(6)

(7)

(8)

•Я/ - Ъо ~ »0 и\

ИК излучение в математической модели учтено через коэффициент теплоотдачи излучением

«„ =

(9)

ЮО^-Г.,)' где £ — приведённая степень черноты системы; О-0 - постоянная Стефана-Больцмана, равная 5,67-10 Вт/(м -К); Тх -температура поверхности нагревателя (К), Т2 —температура поверхности емкости субстрата (К).

Для учета живой биомассы червей в математической модели тепломассообмена используем следующую формулу:

Е„

где Е„ — кинетическая энергия червей, Дж; г — время воздействия источника энергии, е.; V - объем субстрата, м3.

Разработанная модель позволяет не прибегая к дорогостоящим экспериментам, связанным с приобретением нескольких ИК-излучателей различных

мощностей, рассчитать среднюю температуру нагреваемого материала в технологическом процессе вермикомпостирования отходов.

В четвертой главе «Экспериментальные исследования установки для процесса вермикомпостирования с ИК-излучателем» представлен технологический процесс вермикомпостирования навоза и обработка экспериментальных исследований при использовании инфракрасного нагрева.

По результатам теоретических и практических изысканий был разработан и изготовлен опытный образец установки для осуществления процесса вермикомпостирования, позволяющий реализовать технологические процессы, способствующие быстрому и эффективному отделению червей от готового продукта без их травмирования и с сохранением маточной популяции, а также дополнительной подсушке биогумуса.

Установка состоит (рисунки 7,8) из рабочей камеры прямоугольной формы с выгрузным поддоном в нижней части, тепловой рубашкой для поддержания оптимальных условий, ИК-нагревателем для отделения червей, перфорированными трубами для аэрации органических отходов, направляющими для движения поддона.

Подготовленные органические отходы закладываются в бункер прямоугольной формы 1, который в нижней части имеет выгрузной поддон 2. Заселяется маточной культурой червей, начинается процесс переработки органических отходов. Оптимальные условия поддерживаются с помощью тепловой рубашки 3. В выгрузном поддоне находится ИК-нагреватель 4.

Выгрузной поддон состоит из двух одинаковых частей. Ширина одной части поддона должна быть равна ширине бункера. В каждой части поддона находится ИК-нагреватель 4. Кроме того, по периметру каждой части поддона располагаются перфорированные трубы 5 для аэрации. Движение поддона происходит по направляющим 6.

Процесс вермикомпостирования достигается в способе переработки органических отходов (в качестве органических отходов используют навоз крупного рогатого скота, нейтрализованный до рН 7-8) и маточное поголовье красных калифорнийских червей вида Е1зета АэеПск в количестве не менее 250 тыс.шт/м3, при этом бункер первоначально должен быть заполнен на высоту не более 20 см. Через определенное время повторяется операция закладки органических отходов в бункер, при этом общее количество органических отходов в бункере не должно превышать высоту равную 80 см. При этом происходит естественная миграция червей из менее питательной среды в более питательную.

фП7?

Рисунок 7 - Схема экспериментальной установ- Рисунок 8 - Внешний вид лабораторной ки: 1 - бункер; 2 - выгрузной поддон; 3 - теп- установки

ловая рубашка; 4 - ИК-излучатель; 5 - перфорированные трубы; 6 - направляющие

Оптимальные температурные условия поддерживаются с помощью тепловой рубашки, влажностный режим поддерживается посредством полива. ИК-нагреватель позволяет отделять оставшихся червей от готового биогумуса путем повышения температуры на дне бункера до неприемлемой для жизнедеятельности червей, вместе с тем происходит дополнительная подсушка готового биогумуса.

После добавления свежих органических отходов и отделения оставшихся червей от готового биогумуса, производится выгрузка биогумуса из установки посредством передвижения поддона. В одной части поддона остается 20-см слой готового биогумуса, а в другую часть поддона опускается слой неперера-ботанных органических отходов с червями. Далее цикл переработки повторяется.

На основании экспериментальных данных мы разделяем процесс нагрева на 3 этапа: нагрев от 10 до 20° С для обеспечения благоприятных условий жизнедеятельности червей, поддержка 20°С на протяжении времени вермикомпо-стирования и повышение температуры от 20 до 30° С для разделения готового продукта и биомассы червей.

По результатам экспериментальных исследований и теоретических расчетов на первом этапе процесса нагрева (рисунок 9) нужно добиться температуры 20° С, что согласно рисунку составит 3 часа. На третьем этапе процесс нагрева идет до 30° С (рисунок 10), что согласно данным составит 1008 мин.

первым этап нагрева

0.5 I

-Теоретические данные

2 2,5

Практические данные

Рисунок 9 - Зависимость температуры субстрата от времени нагрева на первом этапе технологического процесса

126

252

378

504 630 756 882 1008 Время, мин.

-Теоретические данные —и—Практ ические данные

Рисунок 10 - Зависимость температуры субстрата от времени нагрева нл втором этапе технологического процесса

Адекватность математических расчетов была проверена с помощью построения доверительного интервала по критерию Стьюдента и сравнения дисперсий по критерию Фишера. Адекватность разработанной модели позволяет использовать ее для обоснования режимов установки.

Об успешности процесса переноса биомассы чеувей мы можем судить по количеству выживших взрослый особей чгрвей и молоди, сравнив эти данные с данными по смертности при обычном сг.особе сс/арирования (рисунок 11).

Проведя анализ данной диаграммы, можно сделать вывод, что процент смертности взрослых особей по разраб этаннсА технологии сепарирования снижается на 25 % по отношению к суй ,<;ствукяцим способам сепарирования. Процент смертности среди мальков сниу ;ется на 60 %.

Ж 70

£ 30

а. го

Я5 Суїдсс і оу юіці! її

ЮХМОЯОі ин

ва Разрабо і чЗ н» ы я ІЄХПО/ЮІ и.ч

Взрослыочсрои

Рисунок 11 - Сравнительная диаграмма смертности червей

Таким образом, сн яжение смертности среди маточного поголовья червей свидетельствует об успеїнносги данной разработанной технологии.

В пятой главе «Зкі комическое обоснование разработанной техноло-

„„„ „ • установки» дана оі <?яка эффективности результатов исследования (таб-гии и

лица 1).

Экоь 'омическая эффект, івность была рассчитана на установку с объемом вермиреакто оа 7>44 м3 с Г°Д )вой производительностью 19819, 44 кг/год биогумуса и 824/," 1 «г/год биомас сы червей.

і аи № Пок 'язатель Ед.измерения Существующая технология Разработанная технология

I. Реализационная иена био- 1 ^уб./т 10000 8000

2. ' --- г Реализационная Ц *на оио- Ру б./т 320000 150000

з Себестоимость био! умуса Руб. /т 6392 3760

4. Себестоимость биомассы Руб., 'т 83288 57440

5 Головая валовая прибыль Руб. - 160331,43

Чистая прибыль в год Руб. - 128265.14

Капитальные затраты Руб. - 345000

8. Срок окупаемости Лет - 2,7

Проведя анализ таблицы 1, можно сделать вывод, что по разработанной технологии себестоимость биогумуса. снижается на 41,2%, биомассы червей на 31 % Таким образом, полученная продукция по разработанной технологии будет более конкурентоспособной по сравнению с аналогами. Срок окупаемости

установки составляет 2,7 года.

Также была рассчитана энергоемкость процесса, она составляет 12,4

руб/т биогумуса.

ВЫВОДЫ

1. Разработана технология вермикомиостирования с помощью красных калифорнийских червей вида Eisenia foetida, отличительной особенностью которой является гораздо меньшее время, затрачиваемое на переработку отходов сельскохозяйственного производства. Определены оптимальные технологические условия для жизнедеятельности червей: температура 19-27 С, влажность 75-95%, кислотность не менее 6 ед, свежий слой субстрата не менее 10 см, оптимальная плотность заселения червей 250 тыс.шт/м .

2. Разработана математическая модель процесса вермикомпостирования отходов на основе решения задачи тепломассопереноса с учетом биомассы червей и инфракрасного излучения. Реализация разработанной модели позволяет выявить оптимальные режимы нагрева: на 1 этапе нагрев производится до 20° С за 3 часа, на 3 этапе до 30° С за 17 часов.

3. Разработана конструкция вермиреактора с инфракрасным излучателем, позволяющая реализовать технологию вермикомпостирования отходов, позволяющая уменьшить затраченное на вермикомпостирование время и снизить энергозатраты, что, в конечном счете, способствует удешевлению производства биогумуса на 41,2%, биомассы червей на 31%.

4. Экономический эффект от применения данной установки на сельскохозяйственных предприятиях составит 128265,14 руб в год при сроке окупаемости 2,7 года.

ОСНОВНЫЕ ПОЛОЖЕНИЯ ДИССЕРТАЦИИ ОПУБЛИКОВАНЫ В СЛЕДУЮЩИХ РАБОТАХ: Журналы, указанные в перечне ВАК:

1. Выгузова М.А. Разработка технологии производства биогумуса в установке непрерывного действия / М.А.Выгузова // Политематический сетевой электронный научный журнал Кубанского государственного аграрного университета (Научный журнал КубГАУ) [Электронный ресурс]. - Краснодар: КубГАУ, 2012. - №81(07) С. 43 - 53. - IDA [article ID]: 0811207004. - Режим доступа: http://ei.kubagro.rn/2012/07/pdf/04.pdf.

2. Выгузова М.А. Исследование технологии утилизации отходов в сельскохозяйственном производстве / М.А. Выгузова // Политематический сетевой электронный научный журнал Кубанского государственного аграрного университета (Научный журнал КубГАУ) [Электронный ресурс]. - Краснодар: КубГАУ, 2013. - №01(085). С. 1 - 11. - IDA [article ID]: 0851301001. - Режим доступа: http://ei.kiibagro.ru/2013/01/pdf/01.pdf.

3. Выгузова М.А. Использование технологии вермикомпостирования в сельском хозяйстве / М.А.Выгузова, С.А Линкевич, В.В.Касаткин, Н.Ю.Литвинюк // Хранение и переработка сельхозсырья. - 2012. - №7, с.11-13.

4. Выгузова М.А. Перспективы развития технологии вермикомпостирова-ния в России и за рубежом / М.А.Выгузова, С.А.Линкевич, В.В.Касаткин, Н.Ю.Литвинюк // Пищевая промышленность, 2012. - №8, с.24-26.

Патенты:

5. Пат.№2493139 Российская Федерация, МПК C05F11/00. Способ производства биогумуса с помощью красного калифорнийского червя и установка для реализации способа / М.А.Выгузова, В.В.Касаткин, Н.Ю.Литвинюк, И.Л.Выгузов, А.С.Линкевич, Ф.Р.Арсланов, заявитель и патентообладатель ФГБОУ ВПО Ижевская ГСХА. - №2011151244/13; заявлено 14.12.2011, опубл.20.09.2013.

Другие издания:

6. Касаткин В.В. Подбор оборудования участков вермикультивирования и энергопреобразования в линии переработки помета в удобрение /

B.В.Касаткин, Н.Ю.Литвинюк, С.А.Вахрушев, А.В.Евсеев, Н.Ф.Ушакова, М.А.Выгузова // Вестник Ижевской государственной сельскохозяйственной академии. 2010. № 2. С. 67-69.

7. Касаткин В.В. Обоснование технологической схемы линии переработки помета в удобрение / В.В.Касаткин, С.М.Игнатьев, Н.Ю.Литвинюк,

C.А.Линкевич, М.А.Выгузова // Вестник Ижевской государственной сельскохозяйственной академии. 2010. № 2. С. 70-73.

8. Выгузова М.А. Преимущества и недостатки существующих способов вермикомпостирования / М.А. Выгузова, A.A. Шакирова // Инновационному развитию АПК и аграрному образованию - научное обеспечение : материалы Всероссийской научно-практической конференции (Ижевск, 14-17 февр. 2012 г.). Том III. С. 215-218.

9. Выгузова М.А. Разработка структурной схемы линии вермикомпостирования / М.А. Выгузова // Сборник научных трудов IV Международной научно-практической конференции Молодых ученых (23 апреля 2012 г.). — 2012, С.234-236.

10. Выгузова М.А. Проблема переработки отходов в сельском хозяйстве / М.А. Выгузова // Актуальные проблемы науки и образования: прошлое, настоящее, будущее: сборник научных трудов по материалам Международной заочной научно-практической конференции 29 марта 2012 г. Часть 2. - Тамбов, 2012, С. 25-26.

11. Кудряшова А.Г. Перспективы развития комплекса по переработке органических отходов в РФ / А.Г. Кудряшова, М.А. Выгузова // Сборник трудов IV Международной научно-практической конференции «Республика Казахстан и Евразийское экономическое сообщество: сотрудничество во имя прогресса», 2012 г., С.256-258.

12. Выгузова М.А. Анализ экономической эффективности использования биогумуса на сельскохозяйственных предприятиях / М.А. Выгузова, A.A. Шакирова // Инновационные технологии в сельскохозяйственном производстве,

пищевой и перерабатывающей промышленности: материалы Международной научно-практ.конференции. - Ижевск: ФГБОУ ВПО Ижевская ГСХА, 2013. -С.78-81.

13. Кудряшова А.Г. Разработка комплекса для утилизации органических отходов / А.Г.Кудряшова, М.А.Выгузова // Eurasia Green: материалы Между-нар.конкурса науч.-исслед.проектов молодых ученых и студентов. - Екатеринбург: Изд-во Урал.гос.экон.ун-та, 2013 г. - С.37-38.

14. Выгузова М.А. Вермикомпостирование как биотехнологическая основа безопасности продуктов питания / М.А. Выгузова // Продовольственная безопасность: материалы Междунар.конкурса науч.-исслед.проектов молодежи. - Екатеринбург: Изд-во Урал.гос.экон.ун-та, 2013 г. - С.72-73.

15. Выгузова М.А. Комплекс по переработке органических отходов сельскохозяйственных предприятий и пищевых производств / М.А. Выгузова, Т.С. Копысова, А.Г. Кудряшова, А.Б. Спиридонов, Н.Ф. Ушакова // Министерство сельского хозяйства РФ. - Научно-техническое и инновационное развитие АПК России, 2013 г. С. 75-78.

Подписано в печать 15.11.2013. Формат бумаги 60*841/1б. Усл. печ. л. 1,16 Бумага офсетная. Печать трафаретная. Гарнитура «Тайме». Заказ 128. Тираж 100 экз.

Отпечатано с предоставленных файлов в ИП «Фатиев И.В.», РБ, г. Уфа, ул. .Левченко, 8

ФЕДЕРАЛЬНОЕ ГОСУДАРСТВЕННОЕ БЮДЖЕТНОЕ ОБРАЗОВАТЕЛЬНОЕ УЧРЕЖДЕНИЕ ВЫСШЕГО ПРОФЕССИОНАЛЬНОГО ОБРАЗОВАНИЯ ИЖЕВСКАЯ ГОСУДАРСТВЕННАЯ СЕЛЬСКОХОЗЯЙСТВЕННАЯ АКАДЕМИЯ

(ФГБОУ ВПО Ижевская ГСХА)

РАЗРАБОТКА БИОТЕХНОЛОГИИ И УСТАНОВКИ ДЛЯ ПЕРЕРАБОТКИ ОТХОДОВ СЕЛЬСКОХОЗЯЙСТВЕННОГО ПРОИЗВОДСТВА НА ОСНОВЕ

КАЛИФОРНИЙСКОГО ЧЕРВЯ

Специальность 05.20.01 — технологии и средства механизации сельского

хозяйства

04201 451 131

ВЫГУЗОВА МАРИЯ АНАТОЛЬЕВНА

Диссертация

на соискание ученой степени кандидата

технических наук

Научный руководитель д.т.н., профессор В.В.Касаткин

ИЖЕВСК 2013

ОГЛАВЛЕНИЕ

Введение..................................................................................................................................................................5

1 АНАЛИЗ СОСТОЯНИЯ ВОПРОСА........................................................................................10

1.1 Теоретические и практические предпосылки создания и поддержания эффективного почвенного плодородия................................................10

1.2 Характеристика продуктов, получаемых при вермикомпостировании............................................................................................................................20

1.2.1 Характеристика дождевых червей, используемых при вермикомпостировании..............................................................................................................................20

1.2.2 Характеристика биогумуса..............................................................................................23

1.3 Развитие использования вермикомпостирования заграницей....................25

1.4 Классификация способов вермикомпостирования................................................26

1.4.1 Навалы..................................................................................................................................................27

1.4.2 Клиновая система........................................................................................................................29

1.4.3Ложи, корзины, ящики............................................................................................................30

1.4.4 Реакторы непрерывного действия..............................................................................32

1.5 Классификация способов нагрева..........................................................................................36

1.6 Выводы по итогам главы................................................................................................................39

2 ТЕОРЕТИЧЕСКОЕ ИССЛЕДОВАНИЕ ТЕХНОЛОГИИ И ТЕХНИЧЕСКИХ СРЕДСТВ УТИЛИЗАЦИИ ОТХОДОВ В СЕЛЬСКОХОЗЯЙСТВЕННОМ ПРОИЗВОДСТВЕ........................................................41

2.1 Разработка технологической линии вермикомпостирования......................41

2.2 Продуктовый расчет нормализации навоза по кислотности........................47

2.3 Разработка технологии вермикомпостирования с помощью красных калифорнийских червей вида Е1зеша йэеШа........................................................................48

2.4 Лабораторно-теоретическое исследование основных технологических параметров процесса....................................................................................53

2.4.1 Теоретическое исследование технологии

вермикомпостирования навоза..........................................................................................................53

2.4.2 Лабораторное исследование технологии вермикомпостирования. 57

2.5 Выводы по главе....................................................................................................................................64

3 ОБОСНОВАНИЕ ГИПОТЕЗЫ ПЕРЕНОСА БИОМАССЫ ЧЕРВЕЙ В СОЗДАННЫХ НЕБЛАГОПРИЯТНЫХ УСЛОВИЯХ..................................................65

3.1 Теоретическое обоснование гипотезы..............................................................................65

3.2 Экспериментальное подтверждение гипотезы........................................................69

3.3 Теоретические основы ИК нагрева......................................................................................72

3.4 Математическая модель процесса ИК нагрева биогумуса при процессе вермикомпостирования отходов..........................................................................74

3.5 Расчет плотности потока ИК-излучения при процессе вермикомпостирования отходов......................................................................................................82

3.6 Выводы по главе....................................................................................................................................87

4 ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНЫЕ ИССЛЕДОВАНИЯ УСТАНОВКИ ДЛЯ ПРОЦЕССА ВЕРМИКОМПОСТИРОВАНИЯ С ИК-ИЗЛУЧАТЕЛЕМ. 88

4.1 Оборудование для экспериментального исследования....................................88

4.2 Экспериментальные исследования непрерывного процесса вермикомпостирования на разработанной установке..................................................91

4.3 Подбор технологического оборудования......................................................................95

4.3.1 Подбор оборудования участка подготовки субстрата к вермикомпостированию..........................................................................................................................95

4.3.2 Подбор оборудования участка вермикомпостирования..........................99

4.3.3 Расчет параметров вермиреактора..............................................................................100

4.4 Определение мощности оборудования межоперационного назначения..............................................................................................................................................................103

4.5 Выводы по главе....................................................................................................................................104

5 ЭКОНОМИЧЕСКОЕ ОБОСНОВАНИЕ РАЗРАБОТАННОЙ ТЕХНОЛОГИИ И УСТАНОВКИ......................................................................................................105

5.1 Методика определения себестоимости производства единицы

продукции вермикомпостирования..............................................................................................105

5.2 Расчет экономической эффективности инвестиций..............................................109

5.2.1 Расчет себестоимости продукции................................................................................110

5.2.2 Расчет чистой прибыли и окупаемости затрат..................................................113

5.2.3 Экологический эффект............................................................................................................116

5.3 Выводы по главе......................................................................................................................................117

ЗАКЛЮЧЕНИЕ................................................................................................................................................118

СЛОВАРЬ ТЕРМИНОВ............................................................................................................................119

СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ........................................................................................................................120

ПРИЛОЖЕНИЯ................................................................................................................................................136

ВВЕДЕНИЕ

Перед сельским хозяйством в настоящее время стоит ряд проблем. Одна из них — чрезмерное применение минеральных удобрений и ядохимикатов.

С каждым годом потребление минеральных удобрений и ядохимикатов только увеличивается, а это в свою очередь отражается на экологической безопасности продуктов питания. Удобрения не оказывают какого-либо негативного воздействия на сами растения, но растения способны аккумулировать большие количества удобрений в своих тканях. При употреблении продуктов питания с высоким содержанием удобрений в организме человека могут возникнуть следующие нарушения: угнетение иммунной системы, снижение устойчивости организма к негативному влиянию факторов окружающей среды, эмбриональные нарушения плода у беременных, риск образования камней и многие другие. Поэтому нужно уменьшать применение минеральных удобрений и увеличить долю органических.

В тоже время перед молочными фермами и животноводческими хозяйствами стоит ряд проблема утилизации навоза. Вносить прямо в почву навоз нельзя. Свежий навоз богат растворимыми соединениями азота и оказывает такое же действие, как растворимые минеральные удобрения, то есть вызывает усиленный рост листьев и стеблей, но это не всегда означает увеличение урожая. Также, растения, удобренные свежим навозом, становятся более чувствительными к болезням и вредителям. Кроме того, свежий навоз быстро разлагается, поэтому он не способствует созданию устойчивого плодородия земель. Поэтому навоз подвергают компостированию, но этот процесс очень долог по времени.

С этой проблемой можно эффективно справиться с помощью компостирования с использованием дождевых червей. Черви делают процесс преобразования органического материала более интенсивным, также происходит активная минерализация органического вещества. Высвобождаются такие биологически активные вещества, как фосфор и калий. Компостирование с

помощью дождевых червей приводит к образованию особой структуры почвы. Компост содержит питательные вещества в форме, наиболее благоприятной для питания растений. Кроме того, его можно вносить в любой дозе.

По санитарным нормам вермикомпост абсолютно безвреден для выращивания овощей и фруктов. Вермикомпостирование продемонстрировало достаточно быстрое снижение концентрации патогенных организмов, чтобы удовлетворить требованиям наивысшего стандарта класса "А" (самый высокий класс требований США "Process to Further Reduce Pathogens" - PFRP).

На федеральном уровне значительное развитие данной тематике должна дать государственная программа развития сельского хозяйства и регулирования рынков сельскохозяйственной продукции, сырья и продовольствия на 2013-2020 годы.

Для совершенствования процесса вермикомпостирования необходимы более глубокие конструкторские и технологические разработки.

Работа выполнена в соответствии с планом научно-исследовательских работ ФГБОУ ВПО Ижевская ГСХА.

Цель исследований: Повышение эффективности процесса производства биогумуса с помощью красных калифорнийских червей.

Задачи исследований:

1. Разработать технологию вермикомпостирования навоза с помощью красных калифорнийских червей вида Eisenia foetida;

2. Разработать модель технологического процесса вермикомпостирования отходов;

3. Исследовать технологический процесс работы и основные технологические режимы установки;

4. Определить экономическую эффективность разработанной технологии.

Объект исследований. Технологический процесс работы установки для

переработки отходов и сырья сельскохозяйственного производства.

Предмет исследований. Закономерности изменения производительности вермиреактора от режимов работы установки.

Теоретической и методической основой диссертационного исследования послужили труды ведущих ученых и специалистов отрасли по исследуемой проблеме, таких как: Вирясов Г.П., Городний Н.М., Дондокова Д.Б., Игонин A.M., Кодолова О.П., Мельник И.Н., Морев Ю.Б., Atiyeh R.M., Delgado М. и др. В процессе решения отдельных задач на различных этапах исследования использовали методы комплексного, экономического, системного анализа, графический и расчетно-конструкторский методы.

Информационную базу исследования составляют материалы научных конференций, научно-техническая литература и публикации зарубежных и отечественных изданий.

Научную новизну работы составляют:

- разработан способ производства биогумуса с применением инфракрасного излучения;

- разработана математическая модель процесса вермикомпостирования отходов на основе решения задачи тепломассопереноса с учетом биомассы червей и воздействия инфракрасного излучения;

- обоснованы начальные и граничные условия математической модели процесса вермикомпостирования отходов.

Новизна способа защищена патентом № 2493139 РФ.

Практическая значимость и реализация результатов исследований.

- технология вермикомпостирования навоза с помощью красных калифорнийских червей;

- математическая модель процесса вермикомпостирования, позволяющая рассчитать параметры и спроектировать промышленное оборудование требуемой производительности;

- технологические параметры установки вермикомпостирования и режимы работы инфракрасного излучателя для нагрева субстрата;

- результаты диссертационной работы применяются в учебном процессе ФГБОУ ВПО Ижевская ГСХА и внедрены в производство в частном хозяйстве ИП «Каюмов И.З.» Можгинского района Удмуртской Республики.

Основные положения, выносимые на защиту:

1. Технология вермикомпостирования навоза и использованием красных калифорнийских червей вида Eisenia foetida;

2. Математическая модель технологического процесса вермикомпостирования отходов;

3. Закономерности температурного воздействия на показатели выхода готового продукта;

4. Технико-экономическая эффективность разработанной технологии.

Апробация работы. Основные положения диссертационной работы

доложены и одобрены на научно-практических конференциях: Всероссийская научно-практическая конференция молодых ученых и специалистов «Проблемы инновационного развития АПК» 20-21 декабря 2009 г.; Всероссийская научно-практическая конференция «Научное обеспечение развития АПК в современных условиях» 15-18 февраля 2011 г., Всероссийский конкурс научных работ в области возобновляемых источников энергии «Стипендия BELLONA - 2011» -Санкт-Петербург, 2011 г., Выиграла грант во II этапе Республиканского конкурса инновационных проектов «УМНИК», тема «Разработка биотехнологий в сельскохозяйственном производстве и переработке отходов на основе калифорнийского червя», Диплом II степени III Евразийского Экономического Форума Молодежи, «Инновационная Евразия», «Лучший Green Project», тема «Технология производства биогумуса с помощью красного калифорнийского червя», участие в Международной выставке инноваций и промышленности «ИННОПРОМ-2012», тема «Технология производства биогумуса с помощью красного калифорнийского червя», г.Екатеринбург, Финал конкурса «Лаврентьевский прорыв», тема «Утилизация отходов растительного и животного происхождения с помощью калифорнийских червей», г.Новосибирск, 2012 г.,

Участие в круглом столе «Зелёная экономика»: опыт реализации и перспективы развития. Устойчивое развитие территорий и продовольственная безопасность», г.Белокуриха, Алтайский край, 2012 г., Диплом II степени IV Евразийского экономического форума молодежи, «Евразия - энергия будущего», «Eurasia Green», Международный эколого-туристический конвент Эко-Ладога-2013, Ладожское озеро, 2013 г., Республиканский конкурс «10 лучших инновационных проектов студентов», 2013 г.

Публикации. По материалам диссертации опубликовано 15 трудов, из них 4 статьи в научных журналах, входящих в Перечень... ВАК, один патент на изобретение. Общий объем публикаций составляет 4,38 п.л., из них автору принадлежит 3,05 п.л.

Личный вклад автора. Модели, схемы, результаты численных и экспериментальных исследований, их анализ и интерпретация, представленные в диссертации, получены автором лично. Выбор приоритетов, направлений, методов исследования, формирование структуры и содержания работы определены совместно с научным руководителем. Макет установки, используемый при экспериментальных исследованиях, разработаны коллективом кафедры «Технологии и оборудование пищевых и перерабатывающих производств» при активном участии автора.

1 АНАЛИЗ СОСТОЯНИЯ ВОПРОСА

1.1 Теоретические и практические предпосылки создания и поддержания эффективного почвенного плодородия

Сельское хозяйство основывается на использовании земли и ее основных свойств. В промышленном производстве земля используется как вспомогательный ресурс, в сельском хозяйстве земля используется в качестве основного средства производства, особенно ценится такое ее качество как плодородие. Такие свойства земли как неперемещаемость, ограниченность, протяженность, разнообразие свойств и качестве в зависимости от локального места расположения выделяют ее от других основных средств производства.

Почвенное плодородие особенно важно для сельхозтоваропроизводителей, так как благодаря гумусовому почвенному слою возможно получить продукцию растительного и животного происхождения. [50].

Множеством российских и зарубежных ученых осуществляются исследования плодородия почвы и других физико-химических свойств почвы. [5,7,30,31,42,54]. Повышение эффективности сельскохозяйственного производства объясняется тем, что урожайность растениеводческой продукции напрямую связана с содержанием гумусовых веществ в почве. [1,6].

Основоположник почвоведения В.В.Докучаев отметил, что почва является плодородным слоем земли, который представляет собой природное тело, самостоятельно образовавшееся из горных пород в результате действия воздуха, воды и микроорганизмов. Важна хозяйственная деятельность человека, в результате которых почва испытывает на себе антропогенное влияние человечества в целом.

Плодородие почвы - это способность почвы давать урожай возделываемых культур и прочих растений. Плодородие почвы расценивается как комплексный показатель, включающий в себя использование севооборотов, применение средств

механизации при выращивании культур, различных химико-биологических и технических средств.

На урожайность культур очень сильно влияет естественная плодородность земли. При оценке естественного плодородия используют такие показатели как агрофизические, биологические и агрохимические. [105]

При отсутствии естественного почвенного плодородия несмотря на применение различных средств механизации сельского хозяйства нельзя рассчитывать на высокие показатели урожайности, а следовательно и на рентабельность.

Имеются прямые и косвенные показатели, характеризующие уровень естественной плодородности почвы. Прямым способом будет являться оценка величины урожая. На более плодородных почвах этот показатель будет более высоким по сравнению с более бедными почвами. Сложность оценки плодородия почв возникает, из-за того, что сельское хозяйство испытывает на себе сильное влияние климатических факторов (ве