Instrukcja

produkcji kompostów dla szkółek leśnych

(proces kompostowania i przygotowanie pryzmy kompostowej)

Główny autor: prof. dr hab. Wojciech Wesoły

Współautorzy: prof. dr hab. Stefan Tarasiuk

dr inż. Maria Hauke

mgr inż. Leszek Hoffman

Poznań - Warszawa 2007

Badania sfinansowała DGLP - 14/06

3. Wstęp

Kompostowanie jest naturalnym procesem stale przebiegającym w środowisku, związanym ściśle z rocznym cyklem życia przyrody - porami roku. Sam proces jest znany ludzkości od wieków. Istota kompostowania wywodzi się od naturalnej zasady zamkniętego obiegu materii w środowisku naturalnym. Jest to proces ciągły i polega na rozkładzie substancji z resztek roślinnych i zwierzęcych poddanych procesom biochemicznym i działaniu organizmów glebowych. Materia organiczna zostaje rozłożona w odpowiednich warunkach temperatury i wilgotności, przy dostępie powietrza, a otrzymany kompost jest najtańszym, najłatwiej dostępnym oraz odpowiednim dla wszystkich uprawianych roślin nawozem organicznym.

Wytworzony w procesie kompostowania humus charakteryzuje się znaczącą zawartością azotu, potasu, fosforu i wapnia. Jest on doskonałym nawozem dla roślin, a jego zawartość w glebie najlepiej świadczy o żyzności gleby. Dojrzały kompost można stosować bez żadnych obaw i ograniczeń ilościowych do uzupełniania masy organicznej na kwaterze w szkółce.

Zaopatrzenie gleby szkółki leśnej w próchnicę jest jednym z podstawowych warunków gwarantujących efektywną produkcję szkółkarską. Próchnica jest substancją organiczną swoistą dla gleb, powstaje z materii organicznej dostającej się do gleby, między innymi z kompostu. Substancja organiczna, dzięki dużej pojemności sorpcyjnej, spełnia role magazynu składników pokarmowych i wody, zatrzymuje metale ciężkie i pestycydy, ograniczając w ten sposób ich negatywne oddziaływanie na rośliny. Próchnica decyduje o:

- trwałości struktury agregatowej, a więc trwałości korzystnych właściwości powietrzno-wodnych;

- wielkości kompleksu sorpcyjnego, a więc zdolności do zatrzymywania soli mineralnych oraz do stabilizacji wielu chemicznych właściwości gleby, np. kwasowości (pH);

- pojemności wodnej - koloidy organiczne oraz gruzełki zatrzymują znaczne ilości wody;

- sprawności gleby - korzenie młodych roślin drzewiastych dobrze rozwijają się tylko w odpowiednio napowietrzonej i pulchnej glebie;

- zasobności - związki próchniczne rozkładając się uwalniają do roztworu glebowego składniki mineralne. Uwalnianie to jest powolne, lecz ciągle trwa przez cały sezon wegetacyjny;

- zawartości organicznych związków odżywczych. Substancje próchniczne i wydzieliny edafonu są źródłem wielu aktywnych biologicznie substancji, takich jak np. auksyny, enzymy i antybiotyki;

- ilości i jakości edafonu m.in. grzybów mikoryzowych, (Barzdajn W., 1993: Nawożenie organiczne szkółek, RDLP Poznań)

Ta wszechstronna rola próchnicy jest podstawą zaleceń, aby zawartość materii organicznej gleb szkółek leśnych mieściła się w przedziale 3-8 % (wg innych źródeł 2,5-4,0 %), w zależności od frakcji, z jakich zbudowana jest gleba:

- piaski słabo gliniaste - ok. 2,5 %;

- piaski gliniaste lekkie - ok. 3,0 %;

- piaski gliniaste i gliny - ok. 4,0 %.

Powyższe dane decydują o faktycznym zapotrzebowaniu na kompost w danej szkółce.

Rozkład materii organicznej, może przebiegać w dwojaki sposób, beztlenowo w sposób gnilny, albo z udziałem tlenu poprzez kompostowanie.

4. Proces kompostowania

Proces kompostowania jest zależny od właściwych warunków środowiskowych występujących w pryzmie kompostowej. Dynamika zmian temperatury w kompostowanej masie jest najszybszym wskaźnikiem biochemicznych przemian substancji organicznej. Na skutek szybkiego rozkładu i mineralizacji związków organicznych w początkowej fazie kompostowania wyzwalają się duże ilości energii cieplnej, w wyniku czego, materiał kompostowany zagrzewa się niezależnie od warunków zewnętrznych. Wysoka temperatura utrzymuje się przez kilka tygodni, jeżeli w pryzmie są warunki do rozwoju mikroflory, po czym stopniowo spada do temperatury otoczenia. Fauna w kompoście potrzebuje powietrza, wody i żywności. Jeśli w pryzmach kompostowych znajdują się te składniki to jest ona przerabiana dość szybko, dlatego podczas przygotowywania należy mieć na uwadze następujące czynniki:

- powietrze, brak tlenu powoduje gnicie zgromadzonej substancji w pryzmie. Z tego powodu, ważnym czynnikiem wpływającym na przebieg procesu jest przeprowadzenie napowietrzania. Powinno być ono wykonane w okresie spadku temperatury, który następuje w zależności od zastosowanych substratów i ich rozdrobnienia, po około 2-6 tygodniach kompostowania. Trudne warunki atmosferyczne, zwłaszcza intensywne opady oraz wysoka wilgotność początkowa substratów mogą powodować osiadanie pryzmy, a tym samym zmniejszenie ilości tlenu. Przełożenie (przerzucenie) pryzmy powoduje samoczynne napowietrzenie masy kompostowej oraz tworzy warunki do samoczynnej wymiany powietrza między rozluźnioną strukturą pryzmy a atmosferą. Mechaniczne przerzucanie dodatkowo powoduje przeniesienie szczepów bakterii i grzybów, które gromadzą się w większych ilościach w wierzchnich warstwach pryzmy. Dodatek słomy powoduje, że pryzma zachowuje dłużej porowatą strukturę, a tym samym większe ilości tlenu we wnętrzu pryzmy kompostowej. Częstym błędem jest zbytnie rozdrobnienie masy organicznej, które negatywnie wpływa na zawartość tlenu w pryzmie kompostowej.

- woda, optymalna jej zawartość w masie kompostowej, powinna wynosić od 50 do 60 % pełnej pojemności polowej. Wilgotność jest czynnikiem limitującym intensywność przemian biochemicznych, czego wynikiem jest utrzymująca się na odpowiednim poziomie temperatura. Nadmierna zawartość wody utrudnia wzrost temperatury do wartości optymalnej.

Korzystnie na proces kompostowania wpływają maty ochronne, p, przeznaczone do zastosowania w kompostowniach jako doskonałe uzupełnienie procesu technologicznego. Zapewniają zachowanie właściwych parametrów wilgotności i temperatury oraz w znacznym stopniu przyśpieszają przebieg procesu kompostowania.

- substancje pokarmowe, aby proces rozkładu przebiegał prawidłowo, w zgromadzonej masie organicznej powinien być odpowiedni ilościowy stosunek węgla do azotu. Za idealny uważa się stosunek C:N 25-30:1. Wraz ze wzrostem wartości wskaźnika C:N rośnie ilość powietrza wymagana do prawidłowego przebiegu kompostowania.

Stosunek C:N może być uregulowany przez odpowiedni dobór składników masy kompostowej lub przez dodatek substancji bogatych w związki azotowe. Przygotowanie mieszanki kompostowej o określonym stosunku C:N nie jest łatwe, ponieważ w praktyce rzadko dysponujemy możliwością wykonania analiz pozwalających na dokładne oznaczenie zawartości azotu w poszczególnych komponentach. Stosunek C:N zależy nie tylko od gatunku i odmiany rośliny, lecz także od żyzności gleby oraz intensywności nawożenia azotowego.

3. Przygotowanie pryzmy kompostowej.

3.1. Surowce do przygotowania kompostu

Komposty można przygotowywać ze wszystkich materiałów organicznych. Poszczególne składniki masy kompostowej powinny być rozdrobnione i dokładnie wymieszane podczas przygotowania pryzmy. Rozdrobnienie surowców, w szczególności zdrewniałych części roślin, jest konieczne ze względu na:

- zwiększenie podatności na mikrobiologiczny rozkład,

- wymieszanie (zintegrowanie) składników masy kompostowej o odmiennych właściwościach,

- zwiększenia i uśrednienia dostępności powietrza atmosferycznego do wszystkich miejsc kompostowanej masy.

Trociny, zrębki drzewne, kora, są najcenniejszymi surowcami kompostowymi. Zawierają bardzo małą ilość azotu i dużą ilość węgla w formie ligniny. Biodegradacja ligniny wymaga znacznie dłuższego czasu niż celuloza i hemiceluloza, które przeważają w miękkim i soczystym materiale roślinnym. Lignina jest głównym surowcem próchnicotwórczym, ponieważ zawiera części składowe kwasów humusowych. Dodatek ligniny jest korzystny, jeśli dodamy do niego komponenty charakteryzujące się dużą zawartością azotu. Zrębki drzewne dostarczają masy, a przy ich odpowiedniej wielkości (rozdrobnieniu) wewnątrz pryzmy tworzą wolne przestrzenie, które ułatwiają wymianę gazową podczas procesu. Surowiec pochodzący z drzew liściastych jest szybciej rozkładany niż z drzew iglastych. Najlepsze zrębki np. z odpadów pozrębowych, przygotowany rębakami bębnowymi. Niestety, w kraju, dysponujemy najczęściej rębakami tarczowymi, które nie rozdrabniają na włókniste części, najlepiej nadające się do kompostowania.

Słoma, sucha jest dobrym materiałem pomagającym utrzymać odpowiednią ilość powietrza w masie kompostowej, ponieważ prowadzi do tworzenia dużej ilości korytarzy dla powietrza w pryzmie kompostowej. Mokra słoma rozkłada się wolniej. Słoma zawiera dużo suchej masy i węgla, a zbyt mało azotu, dlatego zdecydowanie wymaga jego dodatku, by przyspieszyć proces. Przeprowadzane przez nas doświadczenia z najtańszą i łatwą do zdobycia w dużej ilości słomą rzepakową, wskazują na jej przydatność dla kompostów.

Pomiot, zwłaszcza kurzy, obornik, gnojówka, zawierają dużą ilość azotu. Świeży materiał dodany do masy kompostowej powoduje szybkie jej nagrzanie, co przyspiesza rozkład trocin czy zrębów drzewnych. Najlepiej stosować stosunkowo łatwy do zdobycia „kurzeniec”, pozyskiwany z ferm drobiarskich. Gnojówka ma bardzo korzystny stosunek C:N, ale wykorzystanie jej jest utrudnione, ze względu na możliwość przesiąkania odcieku z pryzmy do gleby. Podstawową trudnością jest przygotowanie miejsca kompostowania z drenażem zbierającym odcieki do studzienek.

Masa roślinna:

• resztki roślinne (zdrowe, nie porażone przez choroby), chwasty (usunięte najpóźniej w fazie kwitnienia, bez nasion),

• liście, opadłe, świeże liście mają tendencje do tworzenia zbitej warstwy, co wyklucza dostęp powietrza. Liście jesionu oraz topoli wykorzystane w kompoście mogą powodować wzrost pH gleby.

Materiał ten, charakteryzuje się zawartością prostych węglowodanów rozkładanych w początkowej fazie procesu , które są czynnikiem energetycznym inicjującym powstanie warunków termofilnych. Brak zielonej masy znacznie wydłuża pierwszy etap kompostowania.

Złożenie pryzmy z dużej liczby surowców wyjściowych, pozwala na zwiększenie zawartości tlenu w pryzmie.

3.2. Surowce, których nie powinno się kompostować

Rośliny porażone chorobami; wiele organizmów chorobotwórczych jest niszczonych w wysokich temperaturach, podczas procesu, ale nigdy nie ma pewności, że cały materiał jest w pełni rozłożony i tym samym nie zainfekujemy szkółki

Chwasty, tj., perz, skrzyp polny, babka zwyczajna, mietlica rozłogowa, itd., mogą się rozmnożyć wegetatywnie przez korzenie i/lub łodygi w pryzmie kompostowej. Chwasty rozłogowe i chwasty z wykształconymi nasionami należy wysuszyć na słońcu i odłożyć na osobną pryzmę

Drewno, trociny z drewna traktowanego chemicznymi preparatami do konserwacji, ponieważ są nasączone związkami chemicznymi, takimi jak arszenik, chrom i miedź.

Fekalia, bezpieczne ich kompostowanie wymaga wytworzenia wysokiej temperatury w pryzmie i utrzymania jej przez dłuższy czas, co jest trudne w przypadku kompostowania w warunkach szkółki.

Mięso, kości i resztki pokateringowe,

tłuszcze zawarte w żywności spowalniają cały proces, ponieważ wykorzystują powietrze. Przepisy Unii Europejskiej (1774/2002) zabraniają kompostowania surowego mięsa i surowych ryb.

3.3. Zestawienie substratów wyjściowych w pryzmie kompostowej

Orientacyjne możliwości doboru składników masy kompostowej, zapewniające optymalny stosunek C:N przedstawia tabela 1.

Tabela 1. Przykładowa lista możliwości doboru składników masy kompostowej, zapewniające stosunek C:N na poziomie 25:1.

Komponent w m^3 na 1 m^3substratu	Gnojówka 2,5:1	Próchnica, torf niski 10:1	Ścięta trawa (z trawnika) 12:1	Przegniły obornik 14:1	Słoma roślin strączkowych 15:1	Zielona masa 17:1	Obornik z fermy drobiu 20:1
Kora 85:1	2,66	4,0	4,61	5,45	6,0	7,5	12
Liście buraczane (w fazie dojrzałości technicznej) 27:1	0,08	0,13	0,15	0,18	0,2	0,25	0,4
Słoma kukurydzy (dojrzałej) 35-45:1	0,22	0,33	0,38	0,45	0,5	0,625	1,0
Słoma pszeniczna 128:1	4,57	6,86	7,92	9,16	10,3	12,87	20,6
Słoma rzepakowa 90:1	2,88	4,3	5,0	5,9	6,5	8,12	13
Słoma żytnia 65:1	1,77	2,66	3,07	3,63	4,0	5,0	8,0
Ściółka iglasta 30:1	0,22	0,13	0,18	0,45	0,5	0,625	1,0
Ściółka liściasta 50:1	1,11	1,66	1,92	2,27	2,5	3,125	5,0
Torf wysoki 30:1	0,22	0,13	0,18	0,45	0,5	0,625	1,0
Trawy z łąk 25-30:1	0,22	0,13	0,18	0,45	0,5	0,625	1,0
Trociny stare (ciemnobrązowe) 150:1	5,55	8,33	9,61	11,36	12,5	15,62	25,0
Trociny świeże 500:1	21,11	31,66	36,53	43,18	47,5	59,37	95,0
Zrębki 95:1	3,11	4,6	5,38	6,36	7,0	8,75	14,0

* W przypadku używania substratów, które nie są uwzględnione w tabeli, należy oddać próby do stacji gleboznawczej, w celu oznaczenia C:N.

Sposób wykorzystania danych zawartych w tabeli przedstawiono na poniższym przykładzie.

Do dyspozycji mamy 1 m³ kory. Kora charakteryzuje się zbyt wysokim stosunkiem C:N. Aby obniżyć stosunek C:N do tej kory możemy dodać 4 m³ torfu niskiego lub jeśli wykorzystujemy 2 lub więcej komponentów to wartości odczytane z tabeli, dla poszczególnych komponentów dzielimy przez ilość zastosowanych komponentów. Np.: wykorzystując 2 komponenty, odczytane wartości dzielimy przez 2 tzn., do 1 m³ kory dodajemy 3 m³ słomy roślin strączkowych i 6 m³ obornika z fermy drobiu.

Przykładowa pryzma kompostowa charakteryzująca się C:N=25, składa się z następujących materiałów:

• kora 5 m³,

• słoma roślin strączkowych 30 m³,

• torf wysoki 10 m³,

• zielona masa 3,75 m³,

• trociny świeże10 m³,

• przegniły obornik 215,9 m^3,

• obornik z fermy drobiu 475 m³ .

Utrzymanie odpowiedniego odczynu w masie kompostowej na poziomie 6,0-7,5 zapewnia właściwe warunki do rozwoju fauny i chroni przed znacznymi stratami azotu oraz suchej masy.

Po zebraniu materiałów, zapewniających odpowiedni stosunek C:N, należy je zgromadzić w pobliżu miejsca budowy pryzmy kompostowej. Pryzmę układa się bezpośrednio na ziemi, na przepuszczalnym podłożu. Optymalne wymiary pryzmy to szerokość u podstawy 2,5 - 3,0cm, wysokość 1,5 m, długość dowolna, ale nie mniejsza niż 1,5 m. W mniejszych pryzmach jest zaburzony proces kompostowania, ponieważ małe skupiska masy kompostowanej podwyższają swą temperaturę względem otoczenia, ale nie w stopniu warunkującym intensywny proces jej mineralizacji i humifikacji. Większe wymiary także nie są zalecane, że względu na osiadanie pryzmy, co skutkuje mniejszą ilością tlenu w jej wnętrzu. Komponenty należy układać luźno, aby do wnętrza mogło wnikać powietrze. Po ułożeniu pryzm korzystnie jest je okryć matami ochronnymi. Maty te zapewniają zachowanie właściwych parametrów wilgotności i temperatury, w szczególności w okresie zimowym, oraz w znacznym stopniu przyspieszają proces. Ponadto, zapobiegają rozwojowi chwastów na powierzchni pryzm.

4.

Proces rozkładu materii organicznej

Podczas kompostowania zachodzą dwa procesy biochemiczne:

- humifikacji, czyli synteza składników rozkładu w wielkocząsteczkowe substancje próchnicze.

- mineralizacji, czyli utlenienia substancji organicznej do dwutlenku węgla, wody, azotanów, siarczanów, fosforanów i innych składników, którym towarzyszą reakcje egzotermiczne, stąd proces samo zagrzewania się pryzm. Mineralizacja substancji organicznej występuje w całym okresie kompostowania, sukcesywnie zmniejsza się udział części organicznych, a zwiększa się ilość związków mineralnych. Zależnie od podatności masy organicznej na mineralizację ubytek suchej masy wynosi 20-50%.

Proces rozkładu kompostu z właściwie dobranymi składnikami trwa około 8-10 tygodni. W przypadku stosowania zrębków proces ten przebiega dłużej. Na początku tego procesu następuje samo zagrzewanie się pryzmy. Temperatura szybko się podnosi osiągając początkowo wartość około 35 - 40 °C, w kolejnych dniach obserwujemy dalszy wzrost temperatury nawet do 65 - 70 °C. W tym czasie następuje powolny rozkład materii organicznej. Spadek temperatury lub brak jej wzrostu, w pierwszych dniach procesu kompostowania, temperatury powyżej 40 °C jest przejawem braku tlenu w pryzmie kompostowej. W tym przypadku pryzmę należy przerobić, z dodatkiem substratów, przy zachowaniu odpowiedniego stosunku C:N, zapewniających porowatość we wnętrzu pryzmy np. słoma. Przy przerabianiu zależy zwrócić szczególną uwagę aby nie rozdrabniać składników pryzmy.

Po przygotowaniu pryzmy i po każdorazowym jej przerobieniu korzystnym jest nakrycie prymy matą. Maty te przyspieszają proces kompostowania, zabezpieczają przed chwastami oraz ubytkiem substancji składników mineralnych podczas przechowywania pryzmy.

5. Wskaźniki dojrzałości kompostów

Wprowadzenie do gleby niedojrzałego kompostu powoduje warunki, w których drobnoustroje rozkładające materię organiczną zaczynają czerpać azot z gleby, zmniejszając jego ilość dostępną dla roślin. W kompoście mało dojrzałym dominują składniki próchnicotwórcze, które dopiero po wprowadzeniu do gleby są przekształcane w próchnicę.

W pierwszej fazie kompostowania odczyn spada, a następnie podczas zachodzących procesów rośnie, a fazie dojrzałości stabilizuje się na poziomie około 6 pH. Kwaśny odczyn pH wskazuje na krótki czas kompostowania lub zachodzenie procesów beztlenowych. Na podstawie tych obserwacji stworzono test dojrzałości kompostu, przez badanie zmian pH w próbce kompostu przechowywanej w warunkach beztlenowych. Jeśli kompost po 24 godzinach przechowywania w temperaturze 55°C ma nadal odczyn zasadowy, to jest on dojrzały.

Dojrzały kompost charakteryzuje się:

• - dużą zawartością zmumifikowanej materii organicznej

• barwa brunatna lub czarna i struktura gruzełkowa

• spadkiem temperatury w pryzmie do poziomu otoczenia

• spadkiem stosunku C:N poniżej 19

• brakiem amoniaku

• ph około 6.

6. Nawożenie kompostami w szkółce

Szkółkarstwie leśnym najbardziej rozpowszechnionym sposobem zaopatrzenia gleby w próchnicę jest stosowanie kompostów oraz nawozów zielonych. W pierwszym roku, po nawożeniu zawartość, próchnicy może być wyższa od podanych wartości, w kolejnych latach powinna się obniżać. Z reguły po upływie 3-5 lat zachodzi potrzeba uzupełnienia substancji organicznej w glebie przez nawożenie. Bardzo ważnym jest, aby najniższa ilość dostarczanego kompostu nie była mniejsza od 3 mp/ar, ponieważ stosowanie niższych dawek, nawet częściej niż to się zaleca, nie spełnia swojej roli. Zasilanie gleby w szkółce leśnej nie oznacza, że całość zapotrzebowania na materię organiczną mają zaspokajać komposty. Określenie rzeczywistego zapotrzebowania na kompost szkółek leśnych jest trudne do ustalenia. Realizacja postulatu właściwego zaopatrzenia w próchnice gleb w szkółkach leśnych musi uwzględniać również aspekt ekonomiczny.

7. Podsumowanie

Wytworzony w procesie kompostowania humus charakteryzuje się znaczącą zawartością azotu, potasu, fosforu i wapnia. Jest on doskonałym nawozem organicznym dla roślin, a jego zawartość w glebie najlepiej świadczy o żyzności gleby. Dojrzały kompost można stosować bez żadnych obaw i ograniczeń ilościowych do nawożenia gleby.

Podkreślając wartości kompostu jako nawozu organicznego, należy wymienić jego korzystne działanie rozluźniające na strukturę gleb ciężkich, wiązanie gleb lekkich i piaszczystych w szkółkach, a także powiększanie pojemności wodnej i cieplnej gleb. Gleba wzbogacana kompostami jest mniej podatna na erozję, a rośliny rosnące na takich glebach, wykazują mniejsze potrzeby nawozowe.

2

---