Baromfitrágya alapú komposzt termékek előállításának és hasznosításának értékelése

Dátum
Folyóirat címe
Folyóirat ISSN
Kötet címe (évfolyam száma)
Kiadó
Absztrakt

A kutatásom során a hazai állattenyésztés és növénytermesztés között fennálló ellentmondásokat szeretném feloldani, enyhíteni azzal, hogy az állati eredetű, elsősorban a baromfitartás során keletkező szerves melléktermékek kezelésére, tápanyagutánpótlásban történő alkalmazásának innovatív lehetőségeire fektetem a hangsúlyt. A 62 napos (9 hetes) nyílt prizmás komposztálási kísérletet állatottam be, mely során vizsgáltam a nedvességtartalom, hőmérséklet, kémhatás és fajlagos vezetőképesség alakulását, valamint spektrális vizsgálatokat is végeztem 400-2500 nm hullámhossz tartományban. Bebizonyítottam, hogy a vizsgált paraméterek alkalmasak a komposztálás szakaszainak elkülönítésére. Az adalékanyag hatására az alapanyagok hamarabb válnak éretté, s így azok tartózkodási ideje a komposztáló térben jelentősen csökkenthető. A 400-2500 nm hullámhossz tartományon végzett vizsgálatok alapján elmondható, hogy a brojler- és a tyúktrágya spektrális tulajdonságai nagyban meghatározzák a komposzt reflektanciájának alakulását. A vizsgált hullámhossz tartományban a komposztok spektrális profiljáról elmondható, hogy komposztálás előrehaladtával a reflektancia csökkent. A növekvő zeolit mennyiség hatására a komposzt hamarabb válik éretté, valamint a zeolit nem befolyásolta szignifikánsan a reflektancia alakulását. A különböző komposztkeverékek minőségi vizsgálatára, valamint a vizsgált fizikai-kémiai paraméterek előrejelzésére indexeket alkottam meg. Az indexek esetén varimax rotációval, derékszögű fordítással főkomponens analízist végeztem és az elemzés eredményeként kapott főkomponens súlyok alapján határoztam meg, hogy melyek azok a hullámhossz tartományok, amik a komposztérettségre, illetve a komposzt anyagi minőségének vizsgálatára alkalmasak lehetnek. A főkomponens analízis alapján elmondható, hogy a variancia több mint 93%-át az első komponensbe (PC1) tartozó változók okozzák 400-2500 nm hullámhossz tartományban. Meghatároztam azokat a hullámhosszokat, ahol a faktorsúlyok varianciája a legnagyobb volt, s 400-1000 nm hullámhossz tartományban a λ812/λ941 és a λ941/λ812 hányadosokat, még 1000-2500 nm hullámhossz tartományban a λ2115/λ1993 és λ1922/λ2127 hányadossal dolgoztam, s számítottam ki a predikciós indexeket. A VIS-NIR tartományban létrehozott λ812/λ941 hányados (Index 1) a nedvességtartalom (NT), a λ812/λ941 hányados (Index 2) a fajlagos vezetőképesség (EC), a λ941/λ812 hányados (Index 3) a hőmérséklet (H), még a λ812/λ941 hányados (Index 4) a kémhatás (pH) előrejelzésére létrehozott modellt jelentette. Az 1000-2500 nm hullámhossz tartományban létrehozott λ2115/λ1993 hányados (Index 1) a nedvességtartalom (NT), a λ2115/λ1993 hányados (Index 2) a hőmérséklet (H), a λ1922/λ2127 hányados (Index 3) a kémhatás (pH), még a λ1922/λ2127 hányados (Index 4) a fajlagos vezetőképesség (EC) előrejelzésére létrehozott modellt jelentette. A VIS-NIR tartományban képzett predikciós indexek közül a kémhatás, a nedvességtartalom és a fajlagos vezetőképesség előrejelzésére, még a NIR-tartományban a nedvességtartalom, kémhatás és fajlagos vezetőképesség modellje alkalmazható az adott paraméter előrejelzésére (NRMSE <20%). A komposztált brojler- és tyúktrágya keverékéből tág és szűk komposzt:víz arányú komposzt szuszpenziókat állítottam elő, s meghatároztam azok szervetlen kémiai paramétereire ható kulcsfontosságú paramétereket. Ezek eredmények alapján a komposzt szuszpenziók a biológiai növényvédelem potenciálisan jól használható jövőbeli eszközei lehetnek, azonban sikeres alkalmazásukhoz meg kell ismerni adott növényi fajta – kórokozó (gomba, baktérium) - környezet kapcsolatrendszerét valamint a komposzt szuszpenzió hatásmechanizmusát. Ahhoz hogy a levélfelületre spray-ként használt komposzt teák betegségcsökkentő hatásának hatékonyságát növelhessük, a jelenlegi nagyon eltérő gyakorlatot részben az előállítás és a kijuttatás szempontjából szabványosítani szükséges. Jelenleg az eltérő hatékonyságot főként a komposzt szuszpenziókban élő mikrobiális közösségek ökológiai ismereteinek hiánya okozza. Így további specifikus vizsgálatok szükségesek, a komposzt szuszpenziók mikrobiológiai közösségeinek a növényi fitopatogénekkel szemben gyakorolt antagonista kölcsönhatás értékelésére. A fenntartható gazdálkodás szempontjából a komposzt szuszpenziók növénykondicionáló stressztoleranciát növelő hatása is figyelemreméltó, amelyet egy termesztési rendszerbe építve csökkenthetjük a kémiai környezetterhelést a mezőgazdaságban.


In my research, I would like to resolve the contradictions between domestic animal husbandry and crop production by easing the emphasis on the innovative possibilities of using organic by-products of animal origin, mainly from poultry farming, and their application in nutrient replenishment. I set up a 62-day (9-week) windrow composting experiment, during which I investigated the evolution of moisture content, temperature, pH and eletrical conductivity, and also performed spectral studies in the 400-2500 nm wavelength range. I proved that the parameters studied are suitable for the separation of the composting stages. By mixing in the additive, the feedstocks become mature faster and the retention time in the windrow can be significantly reduced. Studies in the 400-2500 nm wavelength range show that the spectral properties of broiler and hen manure largely determine the reflectance of compost. The spectral profile of the composts in the 400-2500 nm wavelength range shows a decrease in reflectance with increasing composting time. Increasing zeolite content leads to a faster maturation of the compost and zeolite did not significantly influence the reflectance. Indices have been designed for the qualitative analysis of different compost mixtures and for the prediction of the physico-chemical parameters studied. Based on the principal component weights obtained from the principal component analysis, I determined the wavelength ranges that could be used for compost maturity and material quality testing of compost. When generating the prediction indices, I performed principal component analysis using varimax rotation with right-angle translation and determined the wavelength ranges that could be used to test the compost maturity and material quality of the compost based. Based on the principal component analysis, it can be said that more than 93% of the variance is caused by variables belonging to the first component (PC1) in the wavelength range 400-2500 nm. I determined the wavelengths at which the variance of the factor weights was the largest, and worked with the λ812/λ941 and λ941/λ812 ratios in the 400-1000 nm wavelength range, and with the λ2115/λ1993 and λ1922/λ2127 ratios in the 1000-2500 nm wavelength range, and calculated the prediction indices. The λ812/λ941 quotient (Index 1) generated in the VIS-NIR range was the model for predicting moisture content (MC), the λ812/λ941 quotient (Index 2) was the model for predicting specific conductivity (EC), the λ941/λ812 quotient (Index 3) was the model for predicting temperature (T), and the λ812/λ941 quotient (Index 4) was the model for predicting pH. The coefficient λ2115/λ1993 (Index 1), generated in the wavelength range 1000-2500 nm, was the model for predicting moisture content (MC), the coefficient λ2115/λ1993 (Index 2) was the model for predicting temperature (T), the coefficient λ1922/λ2127 (Index 3) was the model for predicting pH, the coefficient λ1922/λ2127 (Index 4) was the model for predicting electrical conductivity (EC). Of the prediction indices generated in the VIS-NIR range, the model for pH, moisture content and electrical conductivity were used to predict the parameter, in the NIR range, the model for moisture content, pH and electrical conductivity were used to predict the parameters (NRMSE <20%). My last objective was to produce compost solutions with a wide to narrow compost water ratio and to determine the key factors affecting the inorganic chemical parameters of the solutions. Based on these results, compost solutions can be a potentially useful future tool for biological plant protection, but for their successful application it is necessary to know the relationship between the environment of a given plant variety - pathogen (fungus, bacteria) and the impact of the use of the compost solution. In order to increase the effectiveness of the disease-reducing effect of compost teas used as a spray on the leaf surface, the different practices need to be standardized in terms of production and application. Currently, the different efficiencies are mainly due to the lack of ecological knowledge of microbial communities living in compost solutions. Thus, further specific studies are needed to evaluate the antagonistic interaction of compost tea microbiological communities with plant phytopathogens. From the sustainable farming point of view, the effect of compost solutions on increasing plant conditioning stress tolerance is also remarkable, which can be built into a cultivation system to reduce the chemical load on the environment in agriculture.

Leírás
Kulcsszavak
istállótrágya, manure, trágyakeverék, körforgásos gazdaság, komposztálás, prizmás komposztálási rendszer, komposzt, komposztérettség, predikciós indexek, komposzt szuszpenzió, talaj–növény rendszer, mixed manures, circular economy, composting, windrow composting, compost, compost maturity, prediction indices, compost suspension, soil–plant system
Forrás