گزارش پیش‌رو بخشی از گزارش جامع پژوهشی با عنوان مدیریت آب و پساب در صنعت دامپروری است که از سوی گروه تحقیقاتی نستله ایران و با هدف بهینه‌سازی روش‌های استفاده از آب و پساب در مزارع دامپروری تهیه شده است.
بخشی از این منابع که مشکلات کیفی کمتری دارد یا مشکلات آنها به روش‌های کاربردی مناسب قابل جبران است، باید با در نظرگرفتن مسائل زیست‌محیطی در برنامه‌های توسعه و بهره‌وری منابع آب گنجانده شود. اگر تخلیه فاضلاب و پساب‌ها به محیط به‌عنوان یک منبع آلاینده فرض شود، برنامه‌ریزی برای بهره‌برداری از آنها یکی از موضوع‌های مرتبط با اصل پنجاهم قانون‌اساسی به‌شمار می‌رود.
استفاده از کودهای شیمیایی یکی از روش‌های تامین نیاز غذایی گیاهان است، اما امروز با گرانی کودهای شیمیایی و درک مضرات آنها و مسائل زیست‌محیطی ناشی از مصرف نامناسب این مواد، گرایش به استفاده از کودهای آلی افزایش یافته است. بنابراین کاربرد تلفیقی کودهای شیمیایی و منابع آلی، وابستگی تولید به کودهای شیمیایی را کم خواهد کرد.
به‌طور کلی برای بهره‌برداری از کود دامی از پنج نظام مدیریتی استفاده می‌شود: نخست، جمع‌آوری و توزیع روزانه کود دامی که معمولا به کار نمی‌رود. دوم جمع‌آوری و متراکم‌سازی کود در کپه‌هایی که در آن تا حد امکان تجزیه، قبل از توزیع فراهم شود. سوم، ذخیره و فرآوری در استخرهای مجهز به تهویه که امکان اکسایش مواد آلی در آنها فراهم است یا اکسیژن با کود مایع در آنجا مخلوط می‌شود. چهارم، ذخیره و فرآوری به‌صورت مایع بی‌هوازی در مخازن عمیق که در آن به کود اجازه داده می‌شود تا در نبود اکسیژن تخمیر شود و پنجم، ترکیبی از روش مصرف همزمان، ذخیره‌سازی به‌صورت مایع و انتقال مازاد به فاز تصفیه و بازچرخانی.
ضرورت استفاده از کودهای دامی
مصرف روزافزون کودهای شیمیایی، عدم بازگشت بقایای گیاهی به خاک و سوزاندن این بقایا باعث شده است که سالانه به میزان قابل‌توجهی مواد آلی از خاک‌ها کاسته شود و خاک به کلوخه‌های غیرقابل نفوذ و غیرقابل برگشت تبدیل شود. استفاده از شیوه‌های مدیریتی متناسب با هر منطقه آب و هوایی و استفاده از مواد آلی و اصلاح‌گر خاک می‌تواند در چنین شرایطی بسیار کمک‌کننده باشد. آمار ارائه شده در سال‌های اخیر حاکی از کاهش شدید مواد آلی در خاک‌های زراعی ایران است. نتایج به‌دست آمده از پژوهش‌ها نشان می‌دهد که بسیاری از خاک‌های کشاورزی جهان نیز دچار مشکل حاصلخیزی هستند که عامل اصلی آن فقر مواد آلی در این اراضی است. از سوی دیگر، میزان مواد آلی خاک در اکثر اراضی کشاورزی کشور بحرانی است و این مساله می‌تواند بر وضعیت تولید در اراضی کشاورزی سهم بسزایی داشته باشد. در بسیاری از کشورهای درحال توسعه، استفاده مداوم گیاهان از ذخایر غذایی خاک، بدون جایگزین مناسب و کافی باعث کاهش حاصلخیزی خاک شده است. در این شرایط استفاده از کودهای شیمیایی به‌عنوان سریع‌ترین راه برای جبران کمبود موادغذایی و حاصلخیزی خاک لازم به نظر می‌رسد، ولی هزینه‌های زیاد کودهای شیمیایی در مقادیر پیشنهادی و آلودگی خاک و آب ناشی از مواد شیمیایی ساخت بشر منجر به تقاضای بیشتری برای مصرف کودهای ارگانیک شده است. از سوی دیگر کودهای شیمیایی با وجود تاثیر قابل‌توجهی که بر باروری خاک و افزایش تولید محصولات کشاورزی دارد، در صورت مصرف بی‌رویه و غیرعلمی سبب افت کیفیت و اختلال در عملکرد خاک‌های زراعی و درنهایت کاهش رشد گیاهان و محصولات کشاورزی می‌شود.
هر چند استفاده از کودهای معدنی به ظاهر سریع‌ترین و مطمئن‌ترین راه برای افزایش حاصلخیزی خاک به‌شمار می‌رود، اما هزینه‌های بالای مصرف، آلودگی و تخریب محیطزیست و خاک، موارد قابل‌تامل و شاید نگران‌کننده‌ای هستند. بنابراین استفاده کامل از منابع غذایی آلی و تجدیدپذیر موجود در کنار استفاده بهینه از مواد معدنی نقش مهم‌تری در حفظ باروری، ساختار و فعالیت حیاتی خاک ایفا می‌کند.
با این حال به یک‌باره نمی‌توان کودهای شیمیایی را از بوم نظام‌های زراعی حذف کرد. این شیوه استفاده از مواد تجدیدپذیر و طبیعی با منشأ آلی در کنار استفاده بهینه از کودهای شیمیایی در حفظ باروری ساختمان خاک، فعالیت بیولوژیک، ظرفیت تبادل کاتیونی، ظرفیت نگهداری آب و در نهایت اصلاح ساختار فیزیکی و شیمیایی خاک اهمیت زیادی دارد.
درحال‌حاضر در همه دامداری‌های صنعتی، روزانه مقادیر قابل‌توجهی مایع حاوی عناصر غذایی تولید می‌شود. این مایع در واقع عصاره فضولات دامی، ادرار، مایعات حاصل از شست و شوی بستر دام و مایعات حاصل از شست و شوی سالن‌های شیردوشی است که توسط دستگاه سپراتور جدا می‌شود. در بیشتر دامداری‌ها این مایع در طبیعت رها می‌شود که دفع آن بدون تصفیه فیزیکی و شیمیایی در محیطزیست و آب‌ها، غیرقانونی و مشمول جرایم سنگینی است. از سوی دیگر نتایج به‌دست آمده از تحلیل‌های شیمیایی نشان داده است که این مایع حاوی عناصر غذایی است و می‌تواند دوباره در چرخه تولید قرار گیرد و موجب بهبود عملکرد گیاه شود. قسمتی از این پساب نیز قابل‌تصفیه و بازچرخانی است.
تجارب استفاده از پساب و آب‌های برگشتی
از آنجا که الگوی استفاده از آب‌های برگشتی در صنعت دامپروری کشور وجود ندارد در بررسی سابقه داخلی از سوابق کار شده در فاضلاب شهری و صنعتی کمک گرفته شده است. انسان از گذشته‌های دور و نامعلوم از آب‌های برگشتی و فاضلاب‌ها در کشاورزی استفاده می‌کرده است. با توجه به میزان استقبال و همچنین نیاز به استفاده از پساب‌ها و آب‌های برگشتی در کشاورزی، هم اکنون بیشتر تصفیه‌های فاضلاب در سطح کشور با هدف استفاده مجدد از پساب‌ها در بخش کشاورزی، طراحی و اجرا می‌شود. با وجود قدمت استفاده از فاضلاب در کشور، تحقیقات در زمینه اثرات مربوط به این اقدام در یکی، دو دهه اخیر آغاز شده است. در بخشی از این مطالعات توجه اصلی به اثرات زیست‌محیطی کاربرد این منابع، معطوف و در بررسی‌های دیگر تاثیر این آب‌ها بر کمیت و کیفیت این محصول بررسی شده است.
از سوی دیگر مساحت اراضی آبیاری شده با استفاده از فاضلاب‌ها و پساب‌ها در سطح جهان بالغ بر 5/ 2 میلیون هکتار برآورد می‌شود که حدود یک درصد از اراضی زراعی آبی را تشکیل می‌دهد. نتایج به دست آمده از پژوهش‌ها نشان داده است که میزان استفاده از کود دامی مایع تابعی از خصوصیات شیمیایی خاک و نیاز غذایی گیاه است، اما بنا بر عقیده پژوهشگران زمانی که هیچ اطلاعاتی در این خصوص در دسترس نباشد، بین 40 تا 90 مترمکعب در هکتار برای کشت ذرت با خاک‌ورزی مرسوم و بین 50 تا 100 مترمکعب در هکتار برای کشت ذرت بدون خاک ورزی توصیه می‌شود. کشاورزان هندی نیز سال‌های متمادی است که از کود مایع دامی در مراحل رویشی و زایشی بسیاری از محصولات کشاورزی از جمله سبزی‌ها استفاده می‌کنند. بیشترین استفاده از کود مایع در تولید غلات بوده و اقدامات علمی کمتری درخصوص استفاده از آن برای محصولات دیگر انجام شده است. نتایج مطالعات نشان می‌دهد کود مایع دامی، بیشتر به دو صورت مصرف می‌شود. یا پیش از کاهش به خاک اضافه یا پس از رقیق‌سازی روی شاخ و برگ گیاه اسپری می‌شود.
در یکی از مطالعات تاثیر منابع آلی مختلف مانند فاز مایع سپراتور دامداری، کود دامی جامد و ضایعات آلی دستگاه تولید بیوگاز بر عملکرد دانه غلات، محصولات غده‌ای، ذرت و نخود آزمایش شده است. نتایج نشان داد که تفاوت آماری معناداری میان منابع مختلف مواد آلی در تولید محصول وجود ندارد.
محاسبه میزان تولید کود در دامداری‌های شیری
برای مدیریت بهتر منابع تولید کود و پساب، ابتدا باید میزان تولید هر کدام را پیش‌بینی و محاسبه کرد تا ظرفیت مخازن و ماشین‌آلات موردنیاز متناسب با میزان تولید طراحی شود. محاسبه میزان تولید کود سالانه، در دامداری‌ها بهتر است. این کار بر اساس عواملی مانند نوع حیوان، وزن آن و میزان تولید شیر انجام می‌شود.
برای جداسازی ذرات جامد کود دامی از دستگاهی به نام سپراتور استفاده می‌شود. سپراتور در لغت به معنی جدا‌کننده است. افزایش تعداد دام در واحد‌های دامپروری از عوامل تاثیرگذار در حجم کود تولیدی است. در واحد‌های بزرگ دامداری، مدیریت کود از جایگاه خاصی برخوردار است. یکی از راه‌های مناسب برای مدیریت آن استفاده از دستگاه سپراتور برای تفکیک ذرات جامد و مایع است.
فرآوری کود و استفاده در مزرعه
به‌طور کلی مشاهده رشد بهتر گیاهان در خاک‌های غنی از مواد آلی از مدت‌ها پیش مردم را به فکر انداخته بود که گیاهان بیشتر عناصر غذایی خود را از لایه هموس خاک‌ها جذب می‌کنند. ماده آلی خاک یک مخلوط پیچیده و متغیر از مواد آلی است. ماده آلی هم سبب بالا رفتن نفوذپذیری خاک می‌شود و هم ظرفیت نگهداری آب را افزایش می‌دهد. کود دامی از منابع مواد آلی است که استفاده از آن در مزارع کمک شایانی به افزایش ماده آلی خاک می‌کند. بیشتر ظرفیت تبادل کاتیونی و ظرفیت نگهداری آب در خاک‌های سطحی با استفاده از مواد آلی انجام می‌شود. ترکیب خاص مواد آلی در تشکیل و استفاده از مواد آلی انجام می‌شود. ترکیبات خاص مواد آلی در تشکیل و پایداری خاکدانه‌ها نقش عمده‌ای دارد. ماده آلی خاک شامل مقادیر زیادی عناصر غذایی برای گیاه است که مانند انبار برای ذخیره و رهاسازی تدریجی به خصوص برای نیتروژن عمل می‌کند. افزایش کیفیت و کمیت مواد آلی خاک از عوامل اصلی در اصلاح کیفیت آن به شمار می‌رود. در واقع با افزایش مواد آلی خاک نفوذپذیری آب و همچنین حفظ رطوبت در مزارع بهبود یافته است. حال با توجه به کمبود مواد آلی در بخش عمده‌ای از خاک‌های کشور، ضرورت استفاده از کودهای آلی به خصوص فاز مایع کود دامی احساس می‌شود. با توجه به استفاده نادرست از کودهای شیمیایی در مزارع کشور، متاسفانه خاک‌ها حالت کلوخه‌ای به خود می‌گیرد که هزینه آماده‌سازی مزارع را برای کشت بالا برده است. استفاده از کودهای دامی کمک شایانی به بهبود این وضعیت می‌کند.
تصفیه و بازچرخانی آب
پس از جمع‌آوری و جداسازی کود و پساب دامداری، ذخیره‌سازی و برنامه‌ریزی برای مصرف در مزرعه، نوبت به آن می‌رسد که مازاد این مایعات با هدف برآوردن شرایط زیست‌محیطی و همچنین جبران مشکلات کمبود آب، تصفیه شود. حدود 30 درصد از کود و پساب دامداری را پساب سبک تشکیل می‌دهد. با توجه به ماهیت این نوع پساب می‌توان به راحتی و با استفاده از این روش و روش‌های متداول آن را تصفیه کرد.
همچنین در مدیریت کود مایع دامی با توجه به خصوصیات این محصول و هزینه بالا و نیز زمانبر بودن فرآیند تصفیه و بازچرخانی و از سوی دیگر بالا بودن میزان مواد مغذی و آلی در کود مایع بهتر است تا جای ممکن از این کودها در کشاورزی استفاده شود. با توجه به این نکات استفاده از این کود در کشاورزی می‌تواند باعث کاهش یا عدم مصرف کودهای شیمیایی، افزایش مواد آلی خاک و پایداری تولید در مزرعه شود و در صورت عدم استفاده کود مایع در کشاورزی به‌جای رهاسازی در طبیعت بهتر است تصفیه و بازچرخانی شود. همچنین برای ذخیره‌سازی کود مایع دامی، لازم است محل ذخیره‌سازی به شکلی طراحی شود که امکان نشست آب به زمین وجود نداشته باشد. در فرآیند ذخیره‌سازی بسته به عمق مخازن یا لاگون‌های ذخیره ممکن است واکنش بی‌هوازی رخ دهد. شروع واکنش بی‌هوازی باعث تسهیل مراحل بعدی تصفیه می‌شود.