И оптимизация примененияв качестве удобрений органосодержащихотходов производства
На правах рукописи
ВАРЛАМОВА ЛАРИСАДМИТРИЕВНА
ЭКОЛОГО-АГРОХИМИЧЕСКАЯОЦЕНКА
И ОПТИМИЗАЦИЯ ПРИМЕНЕНИЯВ КАЧЕСТВЕ УДОБРЕНИЙ
ОРГАНОСОДЕРЖАЩИХОТХОДОВ ПРОИЗВОДСТВА
Специальность 06.01.04–Агрохимия
АВТОРЕФЕРАТ
диссертации на соисканиеученой степени
докторасельскохозяйственных наук
Саранск – 2007
Работа выполнена на кафедреагрохимии и агроэкологии
Нижегородской государственнойсельскохозяйственной академии
Научныйконсультант: докторсельскохозяйственных наукпрофессор
Титова Вера Ивановна
Официальныеоппоненты: доктор сельскохозяйственныхнаук профессор
Ивойлов АлександрВасильевич
доктор сельскохозяйственных наукпрофессор
Касатиков ВикторАлександрович
доктор сельскохозяйственных наукпрофессор
Костин ЯковВладимирович
Ведущаяорганизация: ГНУУльяновский научно-исследовательский
институт сельского хозяйства РАСХН
(п. Тимирязевский)
Защитасостоится 5 октября 2007г. в _______ часов
на заседании диссертационногосовета Д 212.117.11 при Мордовскомгосударственном университете имени Н.П.Огарева.
Адрес: 430904, г. Саранск, п.Ялга, ул. Российская, 31, ауд. 223.
С диссертацией можноознакомиться в Научной библиотекеимени М.М.Бахтина Мордовского государственногоуниверситетаимениН.П. Огарева.
Автореферат разослан «______» _________________________2007 г.
Ученый секретарь
диссертационногосоветаГ.М. Кононова
ВВЕДЕНИЕ
Актуальностьисследований
Среди основныхэкологических проблем современностиважнейшее место занимает проблема отходов,которые в настоящее время образуются вогромных количествах и при их размещении вокружающей среде являются источником еезагрязнения, ухудшаютсанитарно-эпидемиологические иэстетические качества природы. Одним извозможных путей решения данной проблемыявляется утилизация отходов, т.е.возвращение их в материальный круговорот,что имеет важное экологическое,экономическое и энергосберегающеезначение (Титова В.И. и др., 2006). При этомнаиболее привлекательным направлениемиспользования органосодержащих отходовразличных производств является ихприменение в качестве нетрадиционныхудобрений при выращиваниисельскохозяйственной продукции, что, всвою очередь, является целесообразным и сагрономической точки зрения. Однакоследует учитывать, что применение отходовможет сопровождаться рядом серьезныхнегативных процессов. Так, при утилизацииорганосодержащих отходов промышленногопроизводства (например, осадковкоммунально-бытовых сточных вод) возможнозагрязнение почв, растительной продукции иприродных вод тяжелыми металлами иорганическими поллютантами, аиспользование в земледелии большихобъемов органосодержащих отходовпромышленного животноводства (свиногонавоза, птичьего помета и т.д.) в рядеслучаев сопровождается загрязнением почвпатогенной микрофлорой и экологическиопасным увеличением содержания в почвебиогенных элементов.
Снижение негативноговоздействия на окружающую среду может бытьдостигнуто двумя способами. Первыйпредполагает разработку безопасныхтехнологий применения нетрадиционныхудобрительных материалов (дозы внесения,способы заделки в почву, выбор культур ит.д.). Второй способ основан на улучшениикачества органосодержащих отходов путемих переработки с последующей оптимизациейих использования в агроэкосистеме.Наиболее перспективными вариантамипереработки отходов производства в ценныеудобрительные материалы являются ихкомпостирование (в том числе –вермикомпостирование) и анаэробноесбраживание, которое, к тому же,сопровождается получением биогаза.
Изучение возможностииспользования нетрадиционных удобрений,разработка оптимальных технологий ихприменения, учет эффективностипереработки отходов и ряд других вопросов,сопряженных с их утилизаций всельскохозяйственном производстве, должнысопровождаться комплекснымиисследованиями, которые позволят оценитьвлияние удобрений на продуктивностьфитоценоза, качество и безопасностьрастениеводческой продукции,агрохимические и биологические свойствапочвы и т.д.
Цель и задачиисследования
Целью исследованийявлялось изучение агрономической иэкологической возможностей использованиясвиного навоза, птичьего помета, осадковсточных вод и продуктов их переработки(продукт метанового сбраживания птичьегопомета –«Урожай-С», химически очищенные ОСВ,грунты, компосты и вермикомпосты) вземледелии с разработкой эффективных ибезопасных технологий их внесения.
Для достиженияпоставленной цели ставились следующиезадачи:
- изучение влияния разового идлительного применения свиного навоза икуриного помета на урожайность и кормовуюценность сельскохозяйственных культур, атакже агрохимические свойствапочвы;
- оценка продукта переработкиптичьего помета – «Урожай-С» как нетрадиционногоудобрительного материала и стимуляторароста растений;
- выявление влияния осадка сточныхвод с нормативным содержанием тяжелыхметаллов на урожайность, качество ибезопасность получаемой продукциисельскохозяйственных культур;
- оценка эффективности химическогометода очистки осадков сточных вод (ОСВ) поизменению содержания тяжелых металлов восадке и влиянию на безопасностьполученной продукции;
- разработка базовой технологиивермикомпостирования ОСВ, изучениеэффективности и безопасностииспользования полученных удобрений вземледелии;
- выявление возможностииспользования ОСВ как компонентапочвогрунтов для выращивания цветочныхкультур в оранжерее и в зеленомстроительстве;
- оценка действия изучаемых видов идоз удобрений на биологическую активностьпочвенной биоты.
Научная новизна
Установлено, чтоиспользование отходов промышленногоживотноводства (жидкий свиной навоз иптичий помет) в качестве удобрений вповышенных и очень высоких дозах неугнетает развитие кормовых культур, носнижает их питательную ценность, восновном, за счет увеличения содержанияклетчатки. Систематическое применениеэтих удобрений на легкихдерново-подзолистых почвах приводит крезкому повышению запасов подвижногофосфора и дисбалансу основных элементовпитания.
Изучение новогоудобрения («Урожай-С»), полученного методомметанового сбраживания куриного помета,показало, что он оказывает положительноевлияние на всхожесть семян; существенноповышает урожайность растений; начиная сдозы 5 т/га, стимулирует биологическуюактивность почвы, увеличивая содержание вней подвижных форм питательных элементов,что в целом обуславливает его высокуюагрономическую эффективность.
Установлено, чтоиспользование осадков сточных вод снормативным содержанием в них тяжелыхметаллов, а также химически очищенных ОСВ вкачестве удобрений подсельскохозяйственные культуры,существенно увеличило урожайность, неоказав при этом влияния на качество ибезопасность полученной продукции.Показана возможность использования ОСВ,содержащих повышенное количество тяжелыхметаллов, в качестве компонентовпочвогрунтов в зеленомстроительстве и цветоводстве: невыявлено угнетающего действия
осадков на выращиваемыерастения.
Дана комплексная оценкавозможности использования ОСВ, птичьегопомета, навоза КРС и соломы в качествекомпонентов для вермикомпостирования:установлены состав и соотношениякомпонентов, которые позволили получитьагрономически эффективные и экологическибезопасные удобрительные материалы.
Защищаемыеположения
- влияние отходов промышленногоптице- и свиноводства на урожайность,качество и безопасность основныхсельскохозяйственных культур, а также наагроэкологические свойства почвы;
- эффективность нового удобрения«Урожай-С» –продукта переработки птичьего пометаметодом метанового сбраживания;
- возможность использованиянеочищенных и химически очищенных осадковсточных вод в качестве нетрадиционныхудобрений в земледелии, зеленомстроительстве и цветоводстве;
- вермикомпостирование – один из эффективныхприемов снижения опасности применениянетрадиционных удобрительных материалов вкачестве органических удобрений.
Практическаязначимость
Результаты исследованийслужат теоретической и практическойосновой для регламентированияиспользования осадков сточных вод вкачестве удобрений в сельском хозяйстве,зеленом строительстве ицветоводстве.
Установлено, чтонормированное применениеорганосодержащих отходов народногохозяйства в качестве источникаминерального питания растенийагрономически эффективно и экологическибезопасно.
Научные эксперименты поизучению нового удобрения «Урожай-С»позволили рекомендовать его широкоеиспользование для удобрения посевов, чтоявилось основанием для внедрения данногоудобрения в сельскохозяйственноепроизводство южных районов Нижегородскойобласти.
Полученный материалпозволяет рассматриватьвермикомпостирование как перспективныйприем повышения агроэкологическойценности осадков сточных вод прииспользовании их в качестве удобрения.
Основные положенияработы используются в учебных курсахНижегородской ГСХА в процессепреподавания дисциплин: агрохимия, системаудобрения, сельскохозяйственная экология,охрана окружающей среды и рациональноеприродопользование, оценка воздействия наокружающую среду и экологическаяэкспертиза.
Апробация работы
Результаты исследованийбыли доложены на международных съездах,симпозиумах и конференциях (Горки, 1996;Москва, 1997, 1998; Суздаль, 2000; Ставрополь, 2002;Нижний Новгород, 2003; Новосибирск, 2004;Владимир, 2004, 2006), всероссийскихнаучно-практических конференциях в высшихучебных и научно-исследовательскихзаведениях городов Москвы (1998, 1999, 2005),Нижнего Новгорода (1998), Йошкар-Олы (2001),Кирова (2001, 2002), а также нанаучных конференцияхпрофессорско-преподавательскогосостава
НижегородскойГСХА.
По теме диссертацииавтором опубликовано 35 печатных работ, втом числе одна монография (всоавторстве).
Изучаемое в опыте жидкоеорганическое удобрение «Урожай-С»,полученное методом метановогосбраживания, внедрено в производство вдвух хозяйствах Нижегородской области наплощади 430 га. Грунты на основе ОСВ длявыращивания чайно-гибридных роз прошлииспытания в оранжерее МУП «Цветы» г. Н.Новгорода.
Структура и объемдиссертации
Диссертационная работасодержит 8 глав содержательной части,выводы и рекомендации производству. Онаизложена на 345 страницах, содержит 136таблиц, 19 рисунков и 56 приложений. Списоклитературы включает 471 наименование, в т.ч.49 публикаций иностранных авторов.
Выражаю искреннююблагодарность всему коллективу кафедрыагрохимии и агроэкологии НГСХА и директоруЦентра агрохимической службы«Нижегородский» проф. Шафронову ОлегуДмитриевичу за консультативную,организационную и моральную поддержку припроведении исследований и подготовкедиссертационной работы.
СОДЕРЖАНИЕ РАБОТЫ
1. Проблема отходов всовременном мире
Оценены возможности иэффективность использования в сельскомхозяйстве в качестве удобренияорганосодержащих отходов птице- исвинокомплексов, а также осадков сточныхвод. Дан обзор технологий по переработкеэтих отходов с получением более ценных ибезопасных удобрений.
2. Объекты и методы проведенияисследований
Основными объектамиизучения служили жидкий свиной навоз,получаемый при гидравлической системеудаления из животноводческих помещений;птичий помет (отход производства приклеточном содержании птицы смеханизированной уборкой помета);удобрение, полученное методом анаэробногосбраживания жидкого помета – «Урожай-С»; осадкисточных вод Нижегородской станции аэрацииМУП «Нижегородский водоканал»,предназначенной для очисткикоммунально-бытовых и промышленныхсточных вод; грунты, компосты ивермикомпосты, полученные сиспользованием ОСВ (рис. 1). Обобщеннаяагрохимическая и агроэкологическаяхарактеристика отходов и продуктов ихпереработки приведена в таблицах 1 и2.
Часть результатов,обсуждаемых в данной работе, получены вколлективных исследованиях: опыты поизучению применения в полеводствебесподстилочного куриного пометапроведены совместно с доктором с.-х. наук,профессором Дабаховой Е.В. и кандидатомс.-х. наук Трифоновым А.Ю., жидкого свиногонавоза скандидатом с.-х. наук, доцентом Гейгер Е.Ю.,очищенных осадков сточных вод с кандидатом с.-х.наук, профессором Бусоргиным В.Г.,вермикомпостов с кандидатом с.-х. наук, доцентомКороленко И.Д. под общим руководствомзаведующей кафедрой агрохимии иагроэкологии Нижегородской ГСХА, докторас.-х. наук, профессора Титовой В.И.Производственные испытания жидкогоорганического удобрения «Урожай-С»проведены совместно с сотрудниками центраагрохимической службы«Нижегородский».
Рис. 1. Логическая схемапроведения исследований
В работе обобщенырезультаты 8 модельных лабораторных, 7вегетационных, 10 микрополевых, 2 полевых и 7опытов, проведенных в производственныхусловиях. Опыты проведены на вегетационнойплощадке кафедры агрохимии и агроэкологииНГСХА, на опытном поле учхоза НГСХА«Новинки», в трех районах Нижегородскойобласти и СМП «Цветы» г. Нижнего Новгорода.Эксперименты выполнены в период 1996–2005 гг. в рамкахбюджетных и внебюджетных научныхисследований кафедры агрохимии иагроэкологии, ответственным исполнителемкоторых была автор работы.
Основная частьисследований проведена на светло-серыхлесных легко- и среднесуглинистых почвах ссодержанием гумуса 1,3-2,0 %, рНkcl 4,6-6,1 ед., подвижныхсоединений Р2О5 – 120-340 мг/кг, К2О – 66-221 мг/кг; 3 опытабыли заложены на серых лесныхсреднесуглинистых почвах с содержаниемгумуса 2,2-3,0 %, рНkcl 5,3-5,8 ед., Р2О5 –124-202 мг/кг, К2О – 109- 154 мг/кг; 3 опыта– надерново-подзолистых супесчаных илегкосуглинистых почвах с содержаниемгумуса 1,3-2,3 %, рНkcl 5,2-6,5 ед., Р2О5 – 990-4 080 мг/кг, К2О – 57-525 мг/кг.Содержание тяжелых металлов в почвах непревышало ПДК (ОДК), но вот-
дельных случаях быловыше фона.
Таблица 1 – Агрохимическаяхарактеристика органических удобрений
| Удобрение | Обозначение | рН | Сухое Вещество, % | Содержание, % на естественнуювлажность | ||
| N | Р2О5 | К2О | ||||
| Свинойнавоз жидкий | ЖСН | 6,7-6,8 | 2,5-6,6 | 0,16-0,25 | 0,10-0,28 | 0,02-0,17 |
| Помет куриный бесподстилочный | ПП | 7,2-7,4 | 30-36 | 0,78-1,63 | 1,12-2,47 | 0,35-0,99 |
| Жидкое органическое удобрение«Урожай-С» | «Уро- жай-С» | 7,2-7,8 | 1,8-3,6 | 0,17-0,40 | 0,03-0,24 | 0,02-0,13 |
| Осадки сточных вод | ОСВ | 6,5-7,6 | 44-75 | 0,40-0,63 | 0,50-4,48 | 0,14-0,38 |
| Компосты | К | 6,5-7,1 | 50-68 | 0,97-1,60 | 0,32-0,66 | 0,29-0,97 |
| Вермикомпосты | ВК | 6,5-7,1 | 41-61 | 0,37-1,10 | 0,16-0,89 | 0,31-0,79 |
| НавозКРС подстилочный полуперепревший | Навоз | 6,4-6,7 | 27-30 | 0,56-0,62 | 0,21-0,24 | 0,58-0,71 |
Таблица 2 – Содержание ТМ ворганических удобрениях,
мг/кг сухого вещества
| Удобрение | Cd | Cu | Pb | Zn | Ni | Cr |
| ЖСН | 0,35 | 17,97 | 21,65 | 168,6 | 19,30 | 2,97 |
| ПП | 0,27 | 8,20 | 1,15 | 127,9 | 5,70 | 3,32 |
| «Урожай-С» | 0,10 | 0,06 | 1,74 | 1,2 | 0,93 | 0,33 |
| Навоз | 0,65 | 7,22 | 1,92 | 61,2 | 6,36 | 3,96 |
| ОСВ | 12 | 385 | 44 | 789 | 300 | 513 |
| ТУ* | 2 | 132 | 130 | 220 | - | - |
| Норма** | 20 | 1000 | 750 | 2500 | 300 | 750 |
| ПДК*** | 30 | 1500 | 500 | 3500 | 400 | 1000 |
* - ТУ 9819-238-00008064-98(навоз подстилочный крупного рогатогоскота);
** - требования кнетрадиционным органическим удобрениям(Справочная книга …, 2001);
*** - ГОСТ Р17.4.3.07-2001.
Наиболее благоприятнымидля развития сельскохозяйственных культурбыли 1999 и 2003 гг. Дефицит влаги растенияиспытывали в 2001 и 2002 гг., а избыточнымувлажнением характеризовались 1998 и 2000 гг.Хорошие условия перезимовки многолетнихтрав и озимых культур складывались в 1999-2000гг.
При анализерастительного материала, удобрений и почвиспользовали методы, применяемые всовременной агрохимическойпрактике. Аналитические работы проведены влабораториях кафедры агрохимии иагроэкологии НГСХА, где выполнены анализыпо определению агрохимических ибиологических показателей почвы, составуудобрений и качеству растений; влаборатории ФГУ «Центр агрохимическойслужбы «Нижегородский» и МУП«Нижегородский водоканал», где виспытуемых объектах было определеносодержание тяжелых металлов.Математическая обработка результатовисследований проведена с использованиемметодов дисперсионного и корреляционногоанализов, а также метода вариационнойстатистики.
3. Применение в сельскомхозяйстве органосодержащих отходов
промышленного свино-и птицеводства
Исследования с дозамиптичьего помета и свиного навоза
Влияние возрастающихдоз удобрений на урожайность и качествокормовых культур. В зонерасположения крупных животноводческихпредприятий чаще всего применяютмаксимально возможные, а иногда исверхлимитные количества органическихудобрений. В таких условиях возникаетнеобходимость определения предельных дозих использования, не оказывающихсущественного негативного влияния насостояние агроэкосистемы, прежде всего, нафитоценоз. При этом на первом этапеисследований актуальным являлосьпроведение исследований по сравнительнойоценке действия изучаемых органическихудобрений и эквивалентного количестваминеральных.
Исследованиямиустановлено, что в целом действие жидкогосвиного навоза (ЖСН) и птичьего помета (ПП)превосходило эффект от эквивалентногоколичества NРК, внесенных в составеминеральных удобрений (рис. 2,3).
| Рис. 2.Сравнительная эффективность ЖСН иэквивалентного количества элементовпитания в минеральной форме, опыт № 1, всреднем за 1996-1999 гг. | Рис. 3.Сравнительная эффективность ПП иэквивалентного количества элементовпитания в минеральной форме, опыт № 2, всреднем за 1996-1999 гг. |
Разовое применение ПП вдозах 1050 т/гаи ЖСН в количестве 2001 000 т/га (в условиях вегетационных опытов)не оказывало угнетающего влияния наурожайность опытных культур ни в прямомдействии (викоовес), ни в последействии(последовательно выращиваемые яровой рапси овес). При внесении минимальной дозыпомета суммарная прибавка урожаясоставила 42 % к контролю, а максимальнойдозы – 105 %; дляЖСН эти цифры соответственно равнялись 47 %и 129 %.
Содержание азота ифосфора в продукции растениеводстваувеличивалось по мере роста доз, причеморганические удобрения в большей степенивлияли на накопление культурами азота, аминеральные фосфора. Содержание калия в растениях вменьшей степени зависело от вида удобренияи его дозы. При внесении свиного навозаотмечено снижение содержания сухоговещества в растениях викоовсяной смеси ирапса и увеличение в овсе; использованиепомета, в основном, увеличило его во всехкультурах.
Влияние свиного навоза ипомета птиц на агрохимические свойства ибаланс элементов питания в почве. Применение ЖСН увеличило содержаниеподвижных форм фосфора и калия в почве,оказав менее существенное влияние на еефизико-химические свойства. Положительныйбаланс фосфора в почве проявился с первойопытной дозы (200 т/га), а азота и калия – со второй (400 т/га),причем коэффициент использования азота всумме по трем культурам составил 22-43 %,калия 27-47 %, афосфора – 3-8 %.При этом коэффициенты использования азотаи фосфора из жидкого свиного навоза,начиная со второй опытной дозы (400 т/га), акалия стретьей (600 т/га), при дальнейшем увеличенииколичества применяемых удобренийпрактически не изменялись.
Применение куриногопомета даже в минимальной дозе привело кснижению обменной кислотности. Содержаниеподвижного фосфора по мере возрастания дозпомета увеличивалось при неизменномсодержании калия. Положительный балансфосфора в почве проявился с первой опытнойдозы (10 т/га), а азота и калия– с четвертой(40 т/га) при коэффициенте усвоения азота 49-98%, калия 54-98 %,а фосфора – 10-26%. В целом использование внесенныхэлементов культурами снижалось с ростомдозы удобрения.
Таким образом, жидкийсвиной навоз и бесподстилочный помет приих разовом внесении даже в высоких и оченьвысоких дозах не оказали угнетающеговлияния на развитие растений, однако,улучшив, в целом, питательный режим почвы,привели к некоторому дисбалансу элементовпитания (существенное увеличениесодержания фосфора при неизменномколичестве калия).
Оценка эффективностисистематического внесения
органосодержащихотходов промышленногоживотноводства
Влияние удобрений напродуктивность кормовых культур. Опыты, проведенные на первом этапеисследования, позволили выявитьмаксимальные разовые дозы органическихудобрений, повышение которых спрактической и экономической точек зрениянецелесообразно (200 т ЖСН и 20 т ПП в расчетена 1 га). В связи с этим на следующем этапеисследования, задачей которого являласьоценка эффективности систематическоговнесения органических удобрений,изучались именно эти дозы. Наряду с чистымконтролем и вариантом с внесениеморганического удобрения, в схему опытовбыл включен вариант с азотно-калийнымминеральным удобрением, который позволилсбалансировать питание растений на фонеочень высокого содержания в почвеподвижных фосфатов. Исследования былипроведены в условиях микрополевых опытов,заложенных на дерново-подзолистых почвахбазовых хозяйств (ОАО «Ильиногорское» иОАО «Агрофирма «Птицефабрика Сеймовская»),длительное время (более 25 лет) удобрявшихсяорганическими удобрениями в высоких дозахи характеризующихся очень высокимсодержанием подвижного фосфора (990- 4 080мг/кг).
Внесение ЖСН надерново-подзолистой легкосуглинистойпочве привело к увеличению сбора урожаясвербиги восточной на 20 %, а применениеминеральных форм азота и калия – на 16 % (рис. 4). Привнесении удобрений отмечено увеличениесодержания клетчатки и нитратов на 3,7 и 1,9 %и на 131 и 174 мг/кг соответственно. При этомколичество клетчатки превысилоустановленный норматив (Методическиеуказания…, 2002).
| Рис.4.Динамика урожайности свербиги восточной(опыт № 5) | Рис. 5.Динамика урожайности костреца безостого(опыт № 3) |
В опыте, заложенном поаналогичной схеме на дерново-подзолистойсупесчаной почве, в первый годисследований (амарант) минеральные формыазота и калия имели неоспоримоепреимущество перед ЖСН, затем их действиевыровнялось, а на третьей культуре (левзеесафлоровидной) свиной навоз показалбольшую эффективность. В целом за годыпроведения исследований ЖСН увеличилсуммарный выход продукции в 2,5, аNК-удобрения –в 2 раза (табл. 3).
Таблица 3 – Суммарнаяпродуктивность культур в микрополевомопыте,
1996-2004 гг. (опыт № 4)
| Вариант | Урожайность культур, кгк.ед./м2 | Всреднем за год | ||||
| амарант | озимая рожь | левзея (6 лет) | всумме за 8 лет | кг к.ед./м2 | % | |
| Контроль | 0,88 | 0,54 | 4,53 | 5,95 | 0,74 | 100 |
| ЖСН-200 | 1,08 | 0,62 | 12,82 | 14,52 | 1,82 | 246 |
| N100К200 | 1,32 | 0,63 | 10,14 | 12,09 | 1,51 | 204 |
Содержание азота икалия в растениях левзеи сафлоровиднойсильно варьировало по годам, в то время какконцентрация в них фосфора достаточностабильна. Содержание сухого вещества привнесении удобрений снижалось, а количествоклетчатки и нитратов увеличивалось.Наиболее высоким содержание клетчаткибыло при внесении свиного навоза, анитратов – прииспользовании минеральных удобрений,однако количество их не превышалосанитарных норм.
Результаты учета урожаякостреца безостого в опыте с ППпоказали, что ор-
ганическое удобрениебыло более эффективным, чемазотно-калийное. В сумме за 4года помет увеличил урожайность культурына 45 %, а минеральные формы азота и калия– на 31 %. Приэтом эффективность удобрений существенноменялась во времени (рис. 5). Внесениеудобрений не повлияло на содержание NРК вфитомассе костреца. Вынос элементовпитания растениями на фоне примененияпомета увеличился по сравнению с контролемна 44, 42 и 34 % (N на 38,9, Р2О5 на 6,2,К2О на 19,8г/м2), а прииспользовании минеральных удобрений– на 29, 22 и 32 %соответственно, что отражало уровеньурожайности культуры.
В целом,систематическое внесение органическихудобрений существенно повысилоурожайность сельскохозяйственных культур,однако качество полученной продукции, судяпо содержанию клетчатки, хотя и отвечало вбольшинстве случаев установленнымтребованиям, снижалось по сравнению сконтролем без внесения удобрений.
Действие удобрений наагрохимические и биологические свойствапочвы. Определение основныхагрохимических показателей проведенопослойно. Установлено, что внесение ЖСН надерново-подзолистой легкосуглинистойпочве в течение 3 лет (опыт № 5)способствовало повышению содержаниягумуса в слое 0-20 см (табл. 4), а также оказалоположительное влияние нафизико-химические свойства почвы исодержание подвижных форм фосфора и калия.
Таблица 4 – Влияниесистематического внесения жидкого свиногонавоза
на агрохимические показатели почвы (опыт №5), 1999 г.
| Вариант | Слой почвы, см | Гумус, % | рНkcl | Нг | S | Р2О5 | К2О |
| мг-экв./100 г | мг/кг | ||||||
| Контроль | 0-20 | 2,30 | 6,20 | 1,45 | 10,8 | 707 | 62 |
| 21-50 | 0,47 | 6,80 | 0,53 | 13,8 | 700 | 43 | |
| ЖСН-200 | 0-20 | 2,63 | 6,40 | 1,49 | 12,1 | 880 | 81 |
| 21-50 | 0,60 | 6,95 | 0,53 | 14,0 | 660 | 72 | |
| N100К200 | 0-20 | 2,21 | 6,10 | 1,43 | 11,8 | 673 | 60 |
| 21-50 | 0,58 | 6,80 | 0,51 | 13,5 | 570 | 51 | |
| НСР05 | 0-20 | 0,27 | 0,46 | 0,14 | 1,1 | 68 | 7 |
| 21-50 | 0,08 | 0,35 | 0,04 | 1,3 | 71 | 8 | |
На дерново-подзолистойсупесчаной почве (опыт № 4) содержаниеподвижного фосфора в почве прииспользовании ЖСН (в течение 6ти лет) к 2002 годуувеличилось на 14 % по сравнению с исходнымего количеством, а на контроле и привнесении минеральных удобрений снизилось(соответственно на 30 и 37%), количество калия снизилось во всехвариантах. После прекращения внесения ЖСН(2002 г.) за последующие два года содержаниефосфора сократилось при сохраненииположительного баланса по этомуэлементу.
При выращиваниикостреца безостого (опыт № 3, исследованиес птичьим пометом) основные изменения всодержании подвижного фосфора и калия впочве отмечены в подпахотном слое: посравнению с исходным состояниемсодержание Р2О5 в немснизилось в 2 (регулярное применениепомета) – 4,3раза (контроль), при незначительномувеличении в верхнем (0-20 см) слое на фоневнесения помета.
Применение удобренийна дерново-подзолистой супесчаной почве(опыт № 4) увеличилоее биологическую активность, при этомсвиной навоз имел преимущество передминеральными удобрениями только повлиянию на интенсивность нитрификации(табл. 5). Всепоказатели характеризовались высокойвариабельностью (до 215 %), причемминимальные сезонные изменения отмеченыдля целлюлолитической активности,максимальные –для нитрифицирующей способности: наиболееактивно данный процесс протекал в июле ипрактически затухал к ноябрю. Похожиезакономерности выявлены и в опыте сосвербигой восточной (дерново-подзолистаялегкосуглинистая почва).
Таблица 5 – Динамикапоказателей биологической активностипочвы
при систематическом внесении жидкогосвиного навоза
| Вариант | Опыт №4 | Опыт №5 | ||
| lim | M | lim | M | |
| Интенсивность дыхания, СО2 мг /10 г/сутки | ||||
| Контроль | 0,4-3,5 | 1,2 | 0,5-1,8 | 1,6 |
| ЖСН-200 | 0,4-3,4 | 1,4 | 0,6-5,6 | 2,8 |
| N100К200 | 0,3-3,8 | 1,9 | 0,9-6,2 | 2,9 |
| НСР05 | 0,3 | 0,5 | ||
| Целлюлолитическаяактивность, % | ||||
| Контроль | 12,1-66,6 | 40,2 | 11,1-76,5 | 42,1 |
| ЖСН-200 | 10,1-71,8 | 43,9 | 17,6-72,1 | 38,8 |
| N100К200 | 10,1-78,7 | 45,2 | 21,1-85,8 | 52,5 |
| НСР05 | 3,1 | 4,9 | ||
| Нитрифицирующаяактивность, мг NO3/100 г/14 суток | ||||
| Контроль | 0,2-13,3 | 3,8 | 0,6-5,8 | 3,0 |
| ЖСН-200 | 0,7-23,8 | 7,4 | 1,0-13,1 | 5,9 |
| N100К200 | 0,5-21,8 | 4,1 | 0,8-7,6 | 3,6 |
| НСР05 | 1,6 | 0,9 | ||
Здесь и далее: lim – пределы измененияпоказателя; M –среднее значение величины.
Внесение пометаувеличивало интенсивность выделенияуглекислого газа, нитрифицирующуюспособность и целлюлолитическуюактивность почвы в большей степени, чемминеральные удобрения.
Таким образом,систематическое применение свиного навозав дозе 200 т/га ипомета в дозе 20 т/га не угнеталомикробиологические процессы, протекающиев почве. Закономерности измененияанализируемых показателей при внесениижидкого свиного навоза и бесподстилочногокуриного помета в целом имеютоднонаправленный характер в отношенииактивности выделения СО2 и нитрифицирующейспособности. Разрушение целлюлозыстабильно увеличивалось лишь при внесениипомета.
Оценка влияния свиногонавоза и птичьего помета на загрязнениепочв тяжелыми металлами и безопасностьполучаемой продукции. Применение органических удобрений(ЖСН в течение 6 лет, ПП 4 лет) не привело кповышению валовых запасов тяжелыхметаллов в почве, однако количество ихподвижных соединений при внесении навозаувеличилось.
Анализ содержания ивыноса ТМ левзеей сафлоровидной (табл. 6)показал, что количество Zn и Ni в продукциипревышает ПДК, а Pb, Cd и Cr соответствуетсанитарным требованиям. Наиболее высокоеколичество ТМ в продукции, за исключениемхрома, выявлено на контроле, а относительнонизкое – привнесении ЖСН. Эти данные вполнесогласуются с результатами определениякоэффициентов биоаккумуляции и, отчасти,могут быть объяснены биологическимразбавлением. В то же время, максимальныйвынос всех анализируемых металлов отмеченв варианте с внесением свиногонавоза.
Таблица 6 – Влияние удобренийна усвоение тяжелых металлов
левзеей сафлоровидной (опыт № 4)
| Вариант | Pb | Cd | Zn | Ni | Cr |
| Содержание, мг/кг | |||||
| Контроль | 1,22 | 0,15 | 110 | 3,93 | 0,22 |
| ЖСН-200 | 1,05 | 0,13 | 71 | 3,66 | 0,27 |
| N100К200 | 1,14 | 0,15 | 88 | 3,33 | 0,30 |
| ПДК | 5,0 | 0,3 | 50 | 2,0 | 0,8 |
| Вынос, мг/м2 | |||||
| Контроль | 1,2 | 0,15 | 108 | 3,9 | 0,22 |
| ЖСН-200 | 4,1 | 0,51 | 277 | 14,3 | 1,05 |
| N100К200 | 2,6 | 0,35 | 202 | 7,7 | 0,69 |
| Коэффициентыбиоаккумуляции, относительныеединицы* | |||||
| Контроль | 2,34 | 1,15 | 28,0 | 12,7 | 0,85 |
| ЖСН-200 | 1,52 | 0,87 | 14,1 | 8,1 | 3,00 |
| N100К200 | 2,20 | 1,07 | 27,2 | 9,8 | 1,76 |
* рассчитано по отношению кподвижным запасам элементов в почве.
Потребление ТМкострецом отличалось от использования ихлевзеей: содержание свинца и цинка в немзначительно ниже, а кадмия – в два раза выше. Приэтом систематическое применение куриногопомета способствовало увеличениюсодержания в костреце Pb и Cd, практически невлияя на потребление цинка и меди.
Таким образом, можноконстатировать, что при высокойпродуктивности возделываемых культурсистематическое внесение органическихудобрений не привело к загрязнениюпахотного слоя почв тяжелыми металлами, ноувеличило их подвижность. Содержание ТМ впродукции при внесении ЖСН по сравнению сконтролем не возрастало, в то время какприменение помета привело к увеличениюсодержания в костреце Cd и Pb.
4. Изучениеудобрительной ценности «Урожая-С» -
продукта биотермической переработкикуриного помета
Результаты ранеепроведенных экспериментов показали, чтовнесение сверхвысоких доз ПП и ЖСН можетпривести к ухудшению состоянияпочвенно-биотического комплекса икачества получаемой продукции. Одним извозможных вариантов сниженияантропогенной нагрузки, обусловленнойутилизацией отходов индустриальногоживотноводства, является частичная илиполная переработка данныхорганосодержащих отходов с получениемэкологически более ценных продуктовпереработки, применение которых в сельскомхозяйстве, однако, также должносопровождаться комплексной оценкой ихэффективности и безопасности.
Изучение биологическойактивности
жидкого органическогоудобрения «Урожай-С»
При изучениивозможности использования ЖОУ «Урожай-С»для предпосевной обработки семянустановлено, что эффективность препаратазависела от его концентрации и видаобрабатываемой культуры. Всхожесть семяняровой пшеницы постепенно увеличивалась сростом концентрации удобрения от 0,1 до 2,0 %,гороха – до 1,0 %,а салата – до 0,5%. Необходимоотметить, что даже самая высокаяконцентрация удобрения (4 %) не оказалатоксичного действия на семена пшеницы, в товремя как всхожесть семян салата снизиласьпри использовании 1,0 % раствора.
Модельные лабораторныеопыты показали, что с возрастанием дозудобрения биологическая активность почвыувеличивалась (табл. 7).
Таблица 7 – Влияниевозрастающих доз ЖОУ «Урожай-С» надинамику
показателей биологической активностипочвы (опыт № 8)
| Вариант | Срокикомпостирования | |||
| 1неделя | 3месяца | 6месяцев | 12месяцев | |
| Целлюлолитическаяактивность, % | ||||
| Контроль | 15,9 | 21,6 | 24,6 | 25,3 |
| отклонение отконтроля | ||||
| «Урожай-С», 1 г/кг | + 1,6 | + 1,7 | 9,9 | 10,1 |
| «Урожай-С», 5 г/кг | + 3,7 | + 3,5 | 1,0 | 4,9 |
| «Урожай-С», 15 г/кг | + 8,4 | + 9,0 | + 1,9 | 0,9 |
| «Урожай-С», 25 г/кг | + 10,4 | + 13,8 | + 3,9 | + 0,6 |
| НСР05 | 1,6 | 2,4 | 2,1 | 1,5 |
| Нитрифицирующаяактивность, мг NO3 /100 г/14 суток | ||||
| Контроль | 0,09 | 3,10 | 5,10 | 0,50 |
| отклонение отконтроля | ||||
| «Урожай-С», 1 г/кг | + 0,66 | + 0,42 | + 1,58 | + 0,15 |
| «Урожай-С», 5 г/кг | + 0,77 | + 0,73 | + 4,25 | + 0,41 |
| «Урожай-С», 15 г/кг | + 0,64 | + 1,58 | + 6,67 | + 0,64 |
| «Урожай-С», 25 г/кг | + 0,49 | + 2,99 | + 8,82 | + 0,84 |
| НСР05 | 0,03 | 0,40 | 0,64 | 0,05 |
Отмечено стимулирующеедействие «Урожая-С» на активностьразложения целлюлозы и накоплениенитратов. Целлюлолитическая активностьнарастала первые три месяца после внесенияудобрения, а затем начинала постепеннозатухать; интенсивность нитрификацииувеличивалась в течение 6 месяцев.Стабильного положительного влиянияудобрения на интенсивность дыхания невыявлено.
Наряду с этим, привнесении органического удобрения былаотмечена положительная динамикасодержания в почве минеральных форм азота(аммонийного и нитратного) и подвижногофосфора на фоне практически неизменнойконцентрации обменного калия.
Влияние ЖОУ «Урожай-С»на урожайность и качество культур
В вегетационныхисследованиях установлено, что вотносительно благоприятных условиях(тепло- и влагообеспеченность) изучаемаядоза жидкого органического удобрения«Урожай-С» (примерный эквивалент 15 т/га)оказала существенное положительноевлияние на урожайность и качество кукурузы(табл. 8, 9). При сравнительной оценкеразличных видов органических удобренийвыявлено, что «Урожай-С» по эффективностисущественно превосходил жидкий помет,внесенный в эквивалентном количестве, иуступал лишь подстилочному навозу,используемому в значительно более высокихдозах.
Таблица 8 – Влияние разных форморганических удобрений
на урожайность кукурузы, г/сосуд зеленоймассы (опыт № 9)
| Вариант | 2001 г. | 2002 г. | 2003 г. | Всреднем |
| Контроль | 327,1 | 158,6 | 262,5 | 249,4 |
| отклонение отконтроля | ||||
| «Урожай-С»-15 | + 34,3 | + 173,0 | + 97,3 | + 101,5 |
| Навоз-40 | + 173,8 | + 430,9 | + 236,3 | + 280,3 |
| Жидкий помет-15 | +32,2 | + 97,7 | + 52,5 | + 60,8 |
| ОСВ-40 | + 46,8 | + 172,9 | + 53,9 | + 91,2 |
| НСР05 | 32,6 | 51,3 | 44,2 | |
По комплексупоказателей, характеризующих качествозеленой массы кукурузы, можно отметить, что«Урожай-С» способствовал получениюпродукции, отличающейся наибольшейкормовой ценностью.
Таблица 9 – Влияние удобренийна питательную ценность
зеленой массы кукурузы, 2001 г. (опыт №9)
| Вариант | Протеин, % | Сухоевещество, % | Клетчат- ка, % | Зола,% | ОЭ*,МДж | Корм. ед. | |
| Контроль | 4,75 | 26,3 | 26 | 4,25 | 10,3 | 0,86 | |
| «Урожай-С»-15 | 5,19 | 25,1 | 24 | 4,12 | 10,7 | 0,93 | |
| Навоз-40 | 6,00 | 23,7 | 27 | 4,10 | 10,1 | 0,83 | |
| Жидкий помет-15 | 4,81 | 22,5 | 27 | 4,20 | 10,1 | 0,83 | |
| ОСВ-40 | 5,75 | 25,5 | 29 | 4,12 | 9,8 | 0,78 | |
| НСР05 | 2,4 | 3 | 0,37 | ||||
*) –обменная энергия.
Применение ЖОУ«Урожай-С» (15 т/га) на сахарной свеклеувеличило урожайность корнеплодов на 21-86 %по сравнению с контролем. Наибольшийэффект получен при внесении всей дозы восновное удобрение, по мере ее дробления(выделение одной или двух подкормок)прибавка урожая снижалась (табл. 10).Изучаемое удобрение, вне зависимости отспособа его применения, увеличило долютоварной продукции в структуре урожая).
Анализ качестваполученной продукции показал, чтосодержание витами-на С в корнеплодахсахарной свеклы повышалось внезависимости от способа использованияудобрения.
Таблица 10 – Влияние приемовиспользования ЖОУ «Урожай-С»
на урожайность корнеплодов сахарнойсвеклы, г/сосуд (опыт № 10)
| Вариант | 2001 г. | 2002 г. | 2003 г. | Всреднем |
| Контроль | 101,2 | 120,8 | 90,4 | 104,1 |
| отклонение отконтроля | ||||
| «Урожай-С»-15 | + 86,8 | + 89,2 | + 84,1 | + 86,7 |
| «Урожай-С»-10+5 | + 66,8 | + 38,0 | + 52,3 | + 52,4 |
| «Урожай-С»-5+5+5 | + 56,8 | + 25,6 | + 49,7 | + 43,3 |
| НСР05 | 19,3 | 22,7 | 13,6 | |
Изменение содержаниясахара в продукции имело неустойчивуюдинамику, но общий сбор его прииспользовании удобрения повышался,достигая максимума при внесении всей дозыв качестве основного удобрения (табл. 11).
Таблица 11 – Влияние приемоввнесения ЖОУ «Урожай-С» на качество
корнеплодов сахарной свеклы (в среднем за 3года, опыт № 10)
| Вариант | Содержание | Сбор сахара, г/сосуд | |||
| сухое вещество, % | зола, % | витамин С,мг/% | сахар, % | ||
| Контроль | 24,6 | 3,71 | 1,37 | 14,9 | 15,5 |
| «Урожай-С»-15 | 26,9 | 3,94 | 1,65 | 14,9 | 28,3 |
| «Урожай-С»-10+5 | 26,2 | 3,71 | 1,40 | 15,0 | 23,5 |
| «Урожай-С»-5+5+5 | 27,2 | 3,48 | 1,68 | 16,3 | 24,2 |
Удобрения оказаливлияние на содержание азота и калия,увеличив их концентрацию по сравнению сконтролем. Наиболее высокой концентрациявсех элементов в надземной массе и азота вкорнеплодах была в продукции, полученной вварианте с выделением одной подкормки.
Сравнительная оценканового органического удобрения иэквивалентного (10 т/га) количествапитательных веществ, внесенных снитрофоской под предпосевную культивацию,в условиях полевого опыта показала, что принедостатке влаги они оказали равноценноедействие на урожайность яровой пшеницы,при достаточном увлажнении преимуществоимело органическое удобрение (табл. 12).
Содержание азота,фосфора и калия в полученной продукцииизменялось не существенно, хотяпрослеживалась четкая тенденция ихувеличения на удобренных вариантах.
Таблица 12 – Влияние ЖОУ«Урожай-С» и нитрофоски
на урожайность яровой пшеницы, т/га (опыт№ 12)
| Вариант | 2001 г. | 2002 г. | 2003 г. | Всреднем |
| Контроль | 1,78 | 1,86 | 2,57 | 2,07 |
| отклонение отконтроля | ||||
| «Урожай-С»-5 | + 0,16 | + 0,15 | + 0,21 | + 0,17 |
| «Урожай-С»-10 | + 0,37 | + 0,31 | + 0,48 | + 0,39 |
| NPK-экв. 10 | + 0,38 | + 0,29 | + 0,29 | + 0,31 |
| НСР05 | 0,13 | 0,16 | 0,18 | |
Производственные опыты,проведенные в Спасском и Княгининскомрайонах Нижегородской области, показаливысокую эффективность изучаемогоудобрения на ячмене, кукурузе (зеленаямасса) и на викоовсяной смеси (зерно),увеличив урожайность соответственно на 5, 57и 33 %.
Таким образом,удобрение «Урожай-С» существенно повысилоурожайность сельскохозяйственных культур,имело преимущество перед исходнымпродуктом его получения (жидкий помет) и неуступало действию минеральных удобрений,внесенных в эквивалентных по действующемувеществу дозах.
Изменениеагрохимической характеристикипочвы
при внесении жидкогоорганического удобрения «Урожай-С»
Оценивая влияниеизучаемого удобрения на агрохимическуюхарактеристику почвы, отмечаем, чтосущественных изменений физико-химическихпоказателей не выявлено (табл. 13).
Таблица 13 – Влияние удобренийна агрохимические показатели почвы
| Вариант | рНkcl | Нг | S | NН4+ | NО3 | Р2О5 | К2О |
| мг-экв./100 г | мг/кг | ||||||
| Опыт № 9, 2001г. | |||||||
| Контроль | 5,3 | 1,4 | 13,9 | 19,7 | 13,1 | 292 | 136 |
| «Урожай-С»-15 | 5,5 | 1,2 | 14,2 | 20,4 | 16,4 | 314 | 149 |
| Навоз-40 | 5,3 | 1,2 | 14,0 | 23,5 | 14,7 | 272 | 150 |
| Жидкий помет -15 | 5,4 | 1,6 | 13,6 | 19,8 | 13,5 | 304 | 121 |
| ОСВ-40 | 5,1 | 1,6 | 13,7 | 24,7 | 15,9 | 388 | 136 |
| НСР05 | 0,5 | 0,2 | 1,3 | 2,6 | 1,8 | 47 | 18 |
| Опыт № 10, 2001 г. | |||||||
| Контроль | 5,7 | 1,4 | 13,0 | 25,0 | 14,5 | 345 | 129 |
| «Урожай-С»-15 | 5,9 | 1,7 | 13,6 | 29,5 | 13,8 | 297 | 100 |
| «Урожай-С»-10+5 | 5,8 | 1,5 | 14,3 | 27,9 | 14,8 | 310 | 110 |
| «Урожай-С»-5+5+5 | 6,0 | 1,7 | 13,4 | 27,5 | 15,1 | 320 | 118 |
| НСР05 | 0,5 | 0,3 | 1,6 | 3,2 | 1,6 | 34 | 14 |
Следует отметить, чтоувеличение урожайности культур привнесении ЖОУ «Урожай-С» и повышениесодержания в продукции азота, фосфора икалия существенно повлияли на вынос ихрастениями, который не компенсировалсявнесенным удобрением, увеличивая дефицитэлементов питания в почве по сравнению сконтролем. Фактическое же изменениесодержания подвижных форм элементов(фосфора и калия) питания в почве несоответствовало расчетному балансу, болеетого, содержание минерального азота, вцелом, возрастало. Подобное несоответствиеможет быть связано с усилениембиологической активности почвы привнесении органического удобрения ипереводом ранее недоступных форм NPK вусвояемые формы соединений.
5. Оценка возможностииспользования осадков сточных вод
вземледелии
Изучение удобрительнойценности исходного продукта –
отхода очистки сточныхвод
Влияние ОСВ напродуктивность растений. Внезависимости от качественного состоянияОСВ, наиболее рационально их использованиепод растения, не используемые в пищучеловека или на корм скоту – например, подтехнические культуры. К таковым вНечерноземной зоне относится, преждевсего, лен-долгунец, являющийся объектомнаших исследований. Применение ОСВ под ленв среднем за годы исследований увеличиловыход семян на 18 %, соломы – на 14 % при дозе 40 т/га,а при 60 т/га на 42 % и 18 % соответственно. Дополнениеосадков азотно-калийными минеральнымиудобрениями привело к дальнейшемуувеличению выхода продукции (в среднем на 30%). Содержание волокна в льно-соломе привнесении ОСВ возрастало, в то время какэффект от NК-удобрений был менее устойчивымво времени (табл. 14).
Таблица 14 – Влияние удобренийна урожайность и качество
льна-долгунца (в среднем по опыту №16)
| Вариант | Урожайность, г/сосуд | Волокно | ||
| семена | солома | % | г/сосуд | |
| Контроль | 3,3 | 11,6 | 31,8 | 3,7 |
| отклонение от контроля | ||||
| ОСВ-40 | + 0,6 | + 1,6 | + 9,2 | + 1,8 |
| ОСВ-60 | + 1,4 | + 3,4 | + 13,4 | + 2,8 |
| ОСВ-40+N01К02 | + 1,7 | + 5,2 | + 9,7 | + 3,6 |
| ОСВ-40+N01К02 | + 2,4 | + 6,3 | + 9,8 | + 4,3 |
| НСР05 | 0,7 | 1,4 | 4,2 | |
Перспективным способомутилизации ОСВ считается такжеиспользование их для удобрениямноголетних злаковых трав (используемыхкак для озеленения территорий, так и накормовые цели), при условии соблюдениясанитарно-гигиенических требований,предъявляемых к осадкам. Исследования,проведенные в 4х летнем опыте с овсяницей луговой,выявили положительное влияние ОСВ на ееурожайность (рис. 6).
Установлено, чтоэффективность действия осадков сточныхвод возрастала во времени, достигаямаксимума к третьему году исследований.Отмечена тенденция увеличения урожайностиовсяницы с увеличением дозы ОСВ, однако,существенных различий между максимальной(60 т/га) и минимальной (20 т/га) дозами невыявлено. Исходя из этого и учитываяпотенциальную опасность ОСВ, рациональнойцелесообразно признать минимальную дозу (20т/га при фактической влажности удобрения,или 10 т/га по сухому веществу). В целом, ОСВ инавоз в эквивалентной ему дозе практическиравноценны (прибавки урожая по отношению кконтролю соответственно составили 20 и 24%).
Качество фитомассыовсяницы луговой (табл. 16) с увеличениемсрока использования трав постепенноухудшалось за счет снижения содержаниясухого вещества и повышения количестваклетчатки (влияние ОСВ на данныйпоказатель минимально). Осадки сточных вод,вне зависимости от дозы их применения,увеличили содержание в растительнойпродукции фосфора и калия, не оказаввлияния на количество в ней азота.
Рис. 6. Влияниевозрастающих доз ОСВ на урожайностьовсяницы луговой
Использование ОСВ,соответствующих нормативным требованиямпо содержанию тяжелых металлов, позволилополучить растительную продукцию,удовлетворяющую санитарно-гигиеническимтребованиям, причем содержание ТМ впродукции при внесении ОСВ, внезависимости от дозы, было не выше, чем прииспользовании подстилочного навоза (табл.17).
Таким образом, ОСВ,применяемые в опытах, существенноувеличили урожайность полевых культур, неснижая их качества и безопасности длявозможных потребителей продукции.
Влияние ОСВ на свойствапочвы. Контроль качествапочвы в условиях многолетнего опыта совсяницей луговой показал, чтофизико-химические показатели данной почвыизменились незначительно. Наблюдалсясущественный рост содержания подвижногофосфора с максимумом при внесении третьейопытной дозы ОСВ (60 т/га). Количество калиятакже возрастало, но эти изменения менееустойчивы и отмечены лишь прииспользовании максимальной дозы осадка. Наактивность микробиологических процессовОСВ оказали неоднозначное влияние,интенсивность их существенно изменяласьво времени.
Результаты расчетовсвидетельствуют, что по истечении четырехлет выращивания овсяницы луговой во всехвариантах с внесением ОСВ сложилсядефицитный баланс азота и калия иинтенсивный фосфора. Таким образом, для сохраненияплодородия почвы и повышенияпродуктивности многолетних травнеобходимо предусматривать внесениеазотных и калийных подкормок.
Оценка эффективностииспользования осадков сточных вод,
очищенных от тяжелыхметаллов
Агроэкологическаяхарактеристика очищенных осадков сточныхвод. Химически очищенные оттяжелых металлов осадки (ООСВ) существенноотличаются от исходных (ОСВ) поагрохимической характеристике, вбольшинстве случаев – в лучшую сторону, посколькудля нейтрализации избыточных
Таблица 15 – Влияние удобренийна качество овсяницы луговой
| № | Варианты опыта | 2000г. | 2001г. | 2002г. | 2003г, | ||||||||||||
| сух. в-во, % | зола % | клет- чат- ка, % | про-теин % | сух. в-во, % | зола % | клет- чат- ка, % | про-теин % | сух. в-во, % | зола % | клет- чат- ка, % | про-теин % | сух. в-во, % | зола % | клет- чат- ка, % | про-теин % | ||
| 1 | Контроль | 33,7 | 4,97 | 29 | 9,6 | 34,2 | 5,13 | 30 | 9,2 | 25,9 | 5,21 | 28 | 9,4 | 22,5 | 5,00 | 32 | 7,5 |
| 2 | Навоз-40 | 31,9 | 5,03 | 29 | 11,9 | 32,4 | 4,78 | 33 | 9,0 | 25,3 | 5,32 | 29 | 9,4 | 22,7 | 5,11 | 31 | 8,8 |
| 3 | N60P60K60 | 34,4 | 5,88 | 34 | 12,1 | 32,8 | 5,91 | 31 | 8,9 | 23,7 | 5,54 | 29 | 6,9 | 23,8 | 5,33 | 31 | 6,3 |
| 4 | ОСВ-20 | 31,3 | 4,86 | 27 | 11,8 | 31,3 | 4,87 | 30 | 8,4 | 23,9 | 5,21 | 28 | 9,4 | 22,9 | 5,10 | 33 | 8,8 |
| 5 | ОСВ-40 | 32,4 | 4,75 | 27 | 10,5 | 31,1 | 5,11 | 31 | 8,7 | 22,5 | 5,40 | 29 | 8,9 | 24,1 | 5,12 | 30 | 8,8 |
| 6 | ОСВ-60 | 34,6 | 4,81 | 30 | 9,6 | 31,8 | 5,17 | 31 | 8,5 | 25,9 | 5,33 | 29 | 10,0 | 24,0 | 5,06 | 31 | 8,1 |
| НСР05 | 3,7 | 0,52 | 3 | 4,1 | 0,47 | 3 | 2,2 | 0,59 | 2 | 2,4 | 0,28 | 4 | |||||
Таблица 16 – Содержание тяжелыхметаллов в овсянице луговой, мг/кг сухоймассы, опыт № 17
| № | Варианты опыта | 2000г. | 2001г. | 2002г. | |||||||||
| Cu | Zn | Cd | Pb | Cu | Zn | Cd | Pb | Cu | Zn | Cd | Pb | ||
| 1 | Контроль | 6,63 | 25,0 | 0,10 | 0,95 | 4,50 | 27,0 | 0,08 | 0,81 | 3,50 | 7,0 | 0,08 | 0,90 |
| содержание, в % кконтролю | |||||||||||||
| 2 | Навоз-40 | 100 | 168 | 100 | 77 | 102 | 96 | 133 | 96 | 121 | 100 | 133 | 90 |
| 3 | N60P60K60 | 98 | 136 | 100 | 111 | 67 | 133 | 117 | 96 | 114 | 243 | 117 | 103 |
| 4 | ОСВ-20 | 96 | 136 | 90 | 117 | 100 | 93 | 100 | 81 | 50 | 57 | 51 | 82 |
| 5 | ОСВ-40 | 96 | 140 | 100 | 121 | 94 | 126 | 100 | 94 | 100 | 129 | 133 | 116 |
| 6 | ОСВ-60 | 92 | 168 | 100 | 111 | 89 | 107 | 109 | 102 | 100 | 157 | 100 | 127 |
| ПДК | 30,0 | 50,0 | 0,3 | 5,0 | 30,0 | 50,0 | 0,3 | 5,0 | 30,0 | 50,0 | 0,3 | 5,0 | |
количеств кислот,применяемых для выщелачивания ТМ,используют аммиак или едкий калий.Содержание ТМ в осадках приведено втаблице 18.
Таблица 18 – Содержание тяжелыхметаллов в осадках сточных вод
| Видорганического удобрения | Содержание, мг/кг сухоговещества | ||||||
| Fe | Zn | Cu | Ni | Cd | Cr | Pb | |
| Опыт № 17 | |||||||
| ОСВ | 41 000 | 2 000 | 540 | 140 | 330 | 1 300 | 270 |
| ООСВ | 3 000 | 40 | 100 | 30 | 17 | 150 | 100 |
| Опыт № 16 | |||||||
| ОСВ | 41 000 | 2 000 | 540 | 140 | 330 | 1 300 | 147 |
| ООСВ-1 | 3 200 | 370 | 261 | 30 | 4 | 460 | 97 |
| ООСВ-2 | 3 000 | 260 | 197 | 32 | 3 | 467 | 90 |
| ПДК* | - | 3000 | 1500 | 400 | 30 | 750 | 500 |
Концентрация кадмия ихрома в ОСВ превышала существующиенормативы, регламентирующие применение ихв сельском хозяйстве. Выщелачиваниеметаллов позволило значительно снизить ихсодержание, доведя до допустимого уровня.При этом замена серной кислоты на солянуюпри извлечении ТМ из осадков (конечныйпродукт –ООСВ-1 и ООСВ-2) соответственно позволилаповысить эффективность очистки ОСВ откадмия в 4-6 раз.
Влияние очищенных инеочищенных осадков сточных вод наурожайность сельскохозяйственных культури безопасность получаемой продукции.В условиях вегетационныхопытов на салате применение очищенных отТМ осадков было в среднем в 1,3-2,0 разаэффективнее, чем неочищенных. Содержаниенитратов в полученной продукциисущественно варьировало по годам, непревышая при этом ПДК. В целом по влиянию накачество зеленной продукции ООСВ не имелипреимущества перед исходными осадками, вто время как содержание тяжелых металлов всалате при их внесении существенноснижалось, отвечая установленнымнормативным требованиям (табл.19).
Таблица 19 – Влияние осадковсточных вод на содержание
тяжелых металлов в салате, опыт № 16
| Вариант | Содержание, мг/кг сухоговещества | |||||
| Fe | Zn | Cu | Ni | Cd | Cr | |
| 2003 г. | ||||||
| Контроль | 17 | 3,7 | 1,7 | 1,8 | 0,01 | 0,5 |
| ОСВ-50 | 27 | 12,4 | 2,0 | 2,4 | 0,04 | 1,4 |
| ООСВ-1-50 | 14 | 5,6 | 0,5 | 0,7 | 0,02 | 0,4 |
| ООСВ-2-50 | 11 | 4,9 | 0,5 | 0,3 | 0,01 | 0,3 |
| 2004 г. | ||||||
| Контроль | 80 | 3,2 | 1,5 | 2,2 | 0,02 | 0,3 |
| ОСВ-50 | 60 | 5,9 | 1,1 | 0,9 | 0,03 | 0,4 |
| ООСВ-1-50 | 56 | 4,1 | 0,3 | 0,4 | 0,01 | 0,1 |
| ПДК | 10 | 5 | 0,03 | |||
Исследования,проведенные в полевых условиях, показали(табл. 20), что однократное внесение осадков(в 1998 году под ячмень) увеличилопродуктивность севооборота на 10-21 %, аочищенные осадки по своей агрономическойэффективности превосходили неочищенные.Применение осадков в условиях полевыхопытов оказало значительно меньшеевлияние на содержание ТМ в растениях. Всяпродукция, за исключением ячменя,характеризовалась избыточным накоплениемникеля, что, однако, нельзя отнести толькона счет действия удобрений, так какпревышение ПДК отмечено и на контроле.
Таблица 20 – Влияние осадковсточных вод на продуктивность культур
в севообороте, ц кормовых единиц, опыт №17
| Вариант | Ячмень | Овес | Вика+овес | Люцерна+ тимофеевка | В суммеза 5 лет | |
| 1998 г. | 1999 г. | 2000 г. | 2001 г. | 2002 г. | ||
| Контроль | 16,1 | 13,0 | 12,4 | 15,3 | 11,3 | 68,1 |
| отклонение отконтроля | ||||||
| ОСВ-5 | + 3,3 | + 4,0 | + 0,2 | - 1,4 | + 0,9 | + 7,0 |
| ОСВ-10 | + 3,5 | + 4,4 | + 1,1 | 0 | + 0,8 | + 9,8 |
| ООСВ-5 | + 3,3 | + 4,1 | + 1,8 | - 0,2 | + 0,7 | + 9,7 |
| ООСВ-10 | + 5,8 | + 5,2 | + 2,5 | 0 | + 1,0 | + 14,5 |
| НСР05 | 1,7 | 1,2 | 1,4 | 1,5 | 0,9 | |
Таким образом,применение осадков сточных вод под полевыекультуры позволило достоверно увеличитьурожайность культур. Очищение осадков оттяжелых металлов не только не снижаетудобрительной ценности, но и пролонгируетсрок их действия. ООСВ могут с успехом бытьиспользованы в растениеводстве, что,однако, не снимает необходимости жесткогоконтроля безопасности получаемойпродукции и агроэкологического состоянияпочв.
6. Оценка эффективностивермикомпостирования
органосодержащих отходовпроизводства
Агрономическая оценкавермикомпоста
на основе подстилочногонавоза КРС
Сравнительная оценкаэффективности различных доз (3-9 т/га)вермикомпостов на основе подстилочногонавоза КРС и традиционных органическихудобрений (навоз, помет) показала, что впрямом действии на амаранте вермикомпост (9т/га) действовал на уровне навоза (50 т/га); впоследействии на столовой свекле лучшимбыл вариант с дозой вермиудобрения 6 т/га, ана столовой моркови наиболее эффективнымбыл помет. В то же время, вермиудобрение неимело существенного преимущества переднавозом по влиянию на качество полученнойпродукции: из испытуемых доз на амарантелучшей была средняя (6 т/га), на корнеплодах– максимальная(9 т/га) доза.
Применениевермикомпоста в дозе 9 т/га существенноувеличило интенсивность дыхания,нитрифицирующую активность ицеллюлозоразлагающую способность почвы,имея преимущество как перед меньшимидозами (3 и6 т/га), так и перед традиционнымиудобрениями (подстилочный навозКРС 50 т/га и куриный помет 10т/га). Физико-химические показатели почвыизменились незначительно, а наиболеевысокое содержание органического веществаотмечено при внесении вермикомпоста в дозе6 т/га. К завершению эксперимента (через 3года после внесения) содержание подвижногофосфора было более высоким при внесениивермикомпоста (6 и 9 т/га), в то время какколичество обменного калия быломаксимальным при внесении навоза, авермиудобрение положительного влияния нанего не оказало. Было отмечено, что междудинамикой содержания питательныхэлементов в почве и дозой внесенныхудобрений прямой зависимости неустановлено.
Влияние субстрата наразвитие дождевых червей (Eisenia fetida)
и качество получаемыхудобрений
В настоящее время всечаще рассматривается вопрос о возможностииспользования червей для улучшенияагроэкологических показателейпотенциально опасных органосодержащихотходов, например, осадков сточных вод. Внаших исследованиях изучались компосты наоснове ОСВ с добавлением соломы, помета инавоза. В готовые компосты заселяли червей(из расчета 30 тыс. особей/м3) со средней массойособи 0,3 г. Температура субстратаподдерживалась на уровне 17-19 0С, влажность – 70-80 %. Установлено,что ОСВ и куриный помет оказалисьлетальными средами – к концу эксперимента не выжил ниодин червь. Субстрат на основе ОСВ иподстилочного навоза оказался лучшим дляразвития червей: в нем быстрее происходилаоткладка коконов, развитие зародышей,общий прирост вермипопуляции ипереработка исходного компоста. Выход вермиудобренияпо вариантам составил 38 (ОСВ и помет) – 51 % (ОСВ и навоз).
Вермикомпостированиепривело к существенному увеличениюзольности удобрений. Количество азота, посравнению с исходным субстратом, снизилосьво всех вариантах, а содержание фосфора икалия изменялось неоднозначно. Врезультате вермипереработки исходныхкомпостов наблюдалось снижение содержаниясвинца, кадмия, меди и никеля (табл. 21).Концентрация цинка и хрома в вермикомпостена основе ОСВ и соломы была соответственнона 18 и 28 % выше, чем в исходном компосте. Всемнормативным требованиям соответствоваллишь вермикомпост из ОСВ и навоза.Соответственно при подготовке исходныхсубстратов необходимо применять болееширокое соотношение между компостируемымикомпонентами, снижая долю ОСВ.
Таблица 21 – Содержание ТМ вудобрениях, мг на 1 кг сухоговещества
| Компоненты | Удобрение | Pb | Cd | Cu | Zn | Ni | Cr |
| ОСВ + навоз | К | 129 | 134 | 332 | 1 865 | 234 | 888 |
| ВК | 109 | 10 | 127 | 1 512 | 100 | 747 | |
| ОСВ + помет | К | 135 | 140 | 341 | 1 882 | 243 | 894 |
| ВК | 81 | 78 | 138 | 1 520 | 108 | 578 | |
| ОСВ + солома | К | 141 | 131 | 309 | 1 787 | 229 | 820 |
| ВК | 135 | 119 | 102 | 2 107 | 42 | 1 050 | |
| НСР05 | 18 | 13 | 35 | 204 | 29 | 143 | |
| Норматив*) | 750 | 20 | 1 000 | 2 500 | 300 | 750 | |
*) – требования кнетрадиционным органическим удобрениям(Справочная книга …, 2001).
Агроэкологическаяоценка вермикомпостов,
полученных на основеосадков сточных вод
Влияние вермикомпостовна урожайность и качество удобряемыхкультур. Обобщенные данныепоказывают, что повышение урожайностикультур от применения вермикомпостов (ВК)достигало 160 % (рис. 7).
Рис. 7. Влияниевермикомпостов на изменение урожайностикультур
В прямом действии насвекле и озимой пшенице преимущество поотношению к другим ВК имело удобрение наоснове ОСВ и помета (соответственно 158 и 46 %против 124 и 36 % от вермикомпоста на основеОСВ и навоза). В первый год последействиястоловая морковь реагировала на этиудобрения одинаково, на ячменепреимущество сохранилось за ВК-помет. Впрямом действии минимальное влияние наурожайность культур оказал вермикомпостна основе ОСВ и соломы, ко второму годуисследований разрыв между удобренияминесколько сократился, а к третьему году этоудобрение уже имело незначительноепреимущество. То есть, вермикомпосты наоснове разных субстратов с одинаковойдолей ОСВ по влиянию на урожайностькультур неравноценны: при выращиваниистоловых корнеплодов и зерновых культурнекоторое преимущество имеет удобрение,полученное на основе ОСВ и помета.
Сопоставляя изменениеурожайности от применения вермикомпостови ОСВ, отмечаем однозначное преимуществопервых в прямом действии (23- 177 %):минимальные различия отмечены на пшенице,максимальные –на свекле при внесении ВК-помет. Впоследействии различия между этимиудобрениями уже менее значимы, причем вотдельных случаях осадки были болееэффективны. Однако суммарный сборпродукции во всех опытах при внесении ВКвыше, чем при использовании ОСВ, на 7-56%.
Сравнивая эффективностьвермикомпостов и компостов, полученных изодинакового исходного материала, отмечаем,что первые имели значительноепреимущество при выращивании озимойпшеницы (табл. 22). В последействии на ячменесохранилось явное преимуществовермикомпоста на основе ОСВ и помета, в товремя как на викоовсяной травосмесиэффективность этих удобренийвыравнивается. При этом достоверноеувеличение урожайности третьейкультуры отмечено при внесении ОСВ инавоза – вопыте № 32, ОСВ и вермикомпоста (ВК-помет)– в опыте №33.
Таблица 22 – Влияние удобренийна урожайность полевых культур, т/га
| Вариант* | Прямоедействие | Последействие | |||
| озимаяпшеница | ячмень | вика+овес | |||
| всредн. | отношен.** | всредн. | отношен.** | всредн. | |
| Опыт № 32 | |||||
| Контроль | 2,76 | 1: 1,7 | 1,14 | 1: 1,9 | 11,8 |
| отклонение отконтроля | |||||
| Навоз-10 | + 0,60 | 1: 1,6 | + 0,54 | 1: 1,8 | + 2,5 |
| ОСВ-10 | + 0,29 | 1: 1,7 | + 0,30 | 1: 1,8 | + 1,4 |
| К-навоз-10 | + 0,27 | 1: 1,6 | + 0,04 | 1: 1,8 | + 0,8 |
| ВК-навоз-10 | + 0,99 | 1: 1,5 | + 0,08 | 1: 1,8 | + 1,1 |
| НСР05 | 0,12 | 0,16 | 1,3 | ||
| Опыт № 33 | |||||
| Контроль | 2,69 | 1: 1,7 | 1,07 | 1: 1,9 | 10,9 |
| отклонениеот контроля | |||||
| Помет-10 | + 1,04 | 1: 1,7 | + 0,10 | 1: 1,8 | + 1,0 |
| ОСВ-10 | + 0,51 | 1: 1,7 | + 0,51 | 1: 1,7 | + 1,6 |
| К-помет-10 | + 0,08 | 1: 1,7 | + 0,53 | 1: 1,8 | + 1,1 |
| ВК-помет-10 | + 1,24 | 1: 1,5 | + 0,22 | 1: 1,7 | + 1,4 |
| НСР05 | 0,18 | 0,17 | 1,2 | ||
* здесь и далее дозы органическихудобрений приведены в т/га сухого вещества;
** – отношение зерна ксоломе.
Установлено, чтовермикомпосты оказали влияние не только наурожайность. Качество продукции подвлиянием вермикомпостов в целомулучшалось, однако количественный эффект инаправленность проявления действияудобрений определялись не только исходнойхарактеристикой удобрения, но ибиологическими особенностями удобряемойкультуры.
Оценка влияниявермикомпостов на агрохимические свойстваи биологическую активность почвы. Разовое внесение органическихудобрений под овощные культуры (столоваясвекла, морковь, салат) в эквивалентных посухому веществу дозах (10 т/га), оказалослабое положительное влияние нафизико-химические свойства почвы, неимеющее последействия, содержаниеподвижного фосфора увеличилось, а калия–снизилось.
В полевых исследованиях(озимая пшеница, ячмень, викоовес)тенденции изменения агрохимическихпоказателей имели схожий характер (табл. 23).При этом содержание фосфора в почве,удобряемой компостами, было болеесопоставимо с данными, полученными привнесении ОСВ, а при удобрениивермикомпостами – второго компостируемого материала(соответственно навоза или помета).Содержание калия также несколькоувеличивалось, варьируя в рамках однойгруппы (низкая обеспеченность). Содержаниеаммонийного азота в почве удобренныхвариантов весной было ниже, чем наконтроле, а к окончанию вегетации отмеченоего увеличение на удобренных вариантах.
Таблица 23 – Влияние удобренийна динамику содержания в почве
подвижных форм питательных элементов(август)
| Вариант опыта | N – NH4мг/кг | Р2О5мг/кг | К2О мг/кг | ||||||
| 2001 | 2002 | 2003 | 2001 | 2002 | 2003 | 2001 | 2002 | 2003 | |
| Опыт № 32 | |||||||||
| Контроль | 9,3 | 10,0 | 9,1 | 190 | 168 | 160 | 54 | 58 | 66 |
| Навоз-10 | 21,2 | 15,6 | 10,3 | 256 | 216 | 201 | 77 | 74 | 71 |
| ОСВ-10 | 13,5 | 13,9 | 10,7 | 278 | 234 | 215 | 74 | 69 | 63 |
| К-навоз-10 | 11,1 | 11,3 | 11,2 | 280 | 240 | 220 | 76 | 67 | 72 |
| ВК-навоз-10 | 17,6 | 14,2 | 11,0 | 202 | 186 | 185 | 72 | 73 | 68 |
| НСР05 | 2,7 | 1,8 | 1,4 | 21 | 25 | 23 | 5 | 5 | 7 |
| Опыт № 33 | |||||||||
| Контроль | 9,4 | 10,1 | 9,7 | 182 | 162 | 151 | 63 | 67 | 70 |
| Помет-10 | 18,4 | 16,7 | 10,3 | 244 | 214 | 198 | 85 | 64 | 73 |
| ОСВ-10 | 13,4 | 14,0 | 11,0 | 256 | 225 | 206 | 81 | 72 | 64 |
| К-помет-10 | 11,4 | 11,5 | 10,2 | 223 | 175 | 173 | 74 | 74 | 68 |
| ВК-помет-10 | 19,9 | 15,6 | 10,6 | 203 | 186 | 178 | 66 | 66 | 72 |
| НСР05 | 1,9 | 1,7 | 1,7 | 30 | 17 | 19 | 8 | 5 | 8 |
Таким образом, дозаудобрений в 10 т/га была достаточной длясущественного увеличения содержания впочве фосфора, но недостаточна дляизменения количества калия. Максимальноенакопление фосфора отмечено при внесенииОСВ, среди вермикомпостов в этом отношениинаиболее эффективным был вермикомпост,полученный на основе ОСВ и навоза(ВК-навоз).
Наблюдения за динамикойпоказателей, характеризующихбиологическую активность почвы привыращивании корнеплодов,свидетельствовали, что количественные еепараметры в значительной степениподвержены погодным условиям. При этомпрактически на протяжении всего периоданаблюдений удобрения оказывалиоднонаправленное влияние на анализируемыепоказатели. Так, навоз и вермикомпост наего основе показали существенноеположительное влияние нацеллюлолитическую активность (в среднемувеличение составило 22 и 26 %), а при внесенииОСВ отмечено некоторое ее снижение (на 3 %).Наиболее активно процесс нитрификации, атакже выделение диоксида углерода,протекали при внесении ВК-навоза, чтоувеличивало выделение СО2 по сравнению сконтролем в среднем на 240 кг/га в сутки, анакопление нитратного азота на 46 кг/га завегетационный период (табл. 24).
При внесении подзерновые культуры удобрения оказалиположительное действие на интенсивностьдыхания почвы и активность нитрификации.Позитивные изменения целлюлолитическойактивности почвы на удобренных вариантахвыявлены лишь в последействии. Наиболеесущественное увеличение показателейбиологической активности почвы, как и вопыте с овощными культурами, отмечено привнесении вермикомпоста на основе ОСВ инавоза.
Влияние удобрений насодержание тяжелых металлов в почве ирастительной продукции. Несмотря на высокое содержание ТМ вполученных удобрениях, они не угнеталиразвитие растений и жизнедеятельностьмикрофлоры. Вместе с тем, при внесении ОСВотмечено достоверное увеличение валовогосодержания Pb, Cd, Zn и Cu, а вермикомпостыоказали влияние на накопление Zn и Cu.Содержание подвижных форм металловизменялось аналогично. Превышений ПДКвыявлено не было.
Таблица 24 – Влияние удобренийна биологическую активность почвы
(опыт № 31)
| Вариант | Интенсивность дыхания, СО2 мг/10г/сутки | Целлюлолитическая активность, % | Нитрифицирующая активность,NO3 мг/100г/14 суток | |||
| lim | M | lim | M | lim | M | |
| Контроль | 1,92-2,07 | 1,31 | 15,5-24,3 | 19,2 | 3,15-6,14 | 4,32 |
| Навоз-10 | 1,21-3,56 | 2,26 | 20,7-58,5 | 40,9 | 2,61-6,00 | 4,18 |
| ОСВ-10 | 0,99-2,45 | 1,40 | 12,2-20,3 | 16,6 | 3,20-10,56 | 5,65 |
| ВК-навоз-10 | 0,93-2,90 | 2,06 | 26,6-62,1 | 46,0 | 3,41-9,83 | 5,87 |
| ВК-помет-10 | 0,93-2,20 | 1,72 | 21,1-51,8 | 38,6 | 3,05-8,35 | 5,33 |
| ВК-солома-10 | 0,94-2,19 | 1,52 | 19,8-34,9 | 28,8 | 3,12-8,40 | 5,15 |
| НСР05 | 0,17 | 7,1 | 0,32 | |||
Содержание ТМ в овощныхкультурах приведено в таблице 25.
Таблица 25 – Влияние удобренийна содержание тяжелых металлов
в продукции растениеводства, мг/кг сухоймассы (опыт № 31)
| Вариант | Pb | Cd | Cu | Zn | |||||||
| мг/кг | КБП* | мг/кг | КБП | мг/кг | КБП | мг/кг | КБП | ||||
| Столовая свекла, 2000 г. | |||||||||||
| Контроль | 0,24 | 0,027 | 0,026 | 0,058 | 9,16 | 1,13 | 34,11 | 0,94 | |||
| Навоз | 0,17 | 0,014 | 0,022 | 0,049 | 9,37 | 1,15 | 27,98 | 0,77 | |||
| ОСВ | 0,24 | 0,028 | 0,047 | 0,045 | 9,11 | 0,99 | 48,44 | 0,98 | |||
| ВК-навоз | 0,20 | 0,026 | 0,042 | 0,079 | 11,39 | 1,34 | 34,63 | 0,82 | |||
| ВК-помет | 0,13 | 0,017 | 0,048 | 0,100 | 10,30 | 1,20 | 33,59 | 0,83 | |||
| ВК-солома | 0,10 | 0,012 | 0,044 | 0,092 | 10,44 | 1,21 | 35,13 | 0,82 | |||
| Столовая морковь, 2001г. | |||||||||||
| Контроль | 0,04 | 0,005 | 0,025 | 0,056 | 3,69 | 0,45 | 11,00 | 0,30 | |||
| Навоз | 0,05 | 0,007 | 0,023 | 0,051 | 3,17 | 0,39 | 18,47 | 0,51 | |||
| ОСВ | 0,04 | 0,005 | 0,031 | 0,030 | 3,67 | 0,40 | 12,42 | 0,25 | |||
| ВК-навоз | 0,17 | 0,014 | 0,015 | 0,028 | 3,53 | 0,41 | 11,56 | 0,27 | |||
| ВК-помет | 0,05 | 0,006 | 0,026 | 0,053 | 3,57 | 0,42 | 11,47 | 0,28 | |||
| ВК-солома | 0,05 | 0,006 | 0,034 | 0,071 | 4,19 | 0,48 | 10,79 | 0,25 | |||
| Пекинская капуста, 2002г. | |||||||||||
| Контроль | 0,44 | 0,057 | 0,088 | 0,196 | 3,04 | 0,37 | 30,21 | 0,83 | |||
| Навоз | 0,47 | 0,063 | 0,090 | 0,200 | 3,56 | 0,44 | 30,27 | 0,83 | |||
| ОСВ | 0,21 | 0,023 | 0,084 | 0,080 | 5,21 | 0,57 | 48,28 | 0,98 | |||
| ВК-навоз | 0,23 | 0,030 | 0,095 | 0,236 | 4,58 | 0,54 | 34,89 | 0,83 | |||
| ВК-помет | 0,27 | 0,035 | 0,076 | 0,155 | 3,65 | 0,42 | 35,51 | 0,88 | |||
| ВК-солома | 0,23 | 0,028 | 0,084 | 0,175 | 4,12 | 0,48 | 38,25 | 0,89 | |||
| ПДК | 0,50 | 0,03 | |||||||||
* - коэффициентбиологического поглощения.
Вся продукция,полученная с использованием удобрений наоснове ОСВ, соответствоваласанитарно-гигиеническим требованиям посодержанию свинца, меди и цинка, нопревышала их по кадмию (исключение ВК-навоз, ВК-помет настоловой моркови). Причем, если в моркови исвекле норматив на контроле не превышен, тов пекинской капусте содержание этогоэлемента составило около 3 ПДК, а удобрения,в большинстве случаев, негативного влиянияна растения не оказали. Приведенные данныев целом согласуются с результатамиопределения биологических коэффициентовпоглощения этих элементов опытнымикультурами.
Отмечено, что морковьхарактеризовалась максимальной средианализируемых культур устойчивостью кнакоплению ТМ, пекинская капустанакапливала их в наибольших количествах.Исходя из этого, следует уделять должноевнимание выбору культур при выращивании назагрязненных тяжелыми металлами почвах ипри использовании органических удобрений(органосодержащих отходов или продуктов ихпереработки) с высоким содержаниемтоксичных элементов. Для удобрения овощныхкультур не приемлемы не только сами осадкисточных вод, но в большинстве случаев ивермикомпосты, полученные на ихоснове.
7. Оценка возможностииспользования ОСВ
вцветоводстве и в зеленомстроительстве
Агроэкологическаяхарактеристика грунтов,
полученных на основеосадков сточных вод
Агрохимическая ценностьи санитарно-гигиеническая характеристикаосадков и грунтов на их основе. Объектами изучения являлись грунтына основе ОСВ. В качестве сокомпонентовиспользованы почва, тепличный грунт и торф,взятые в различных соотношениях.
Полученные грунтыхарактеризовались малосбалансированным,но достаточно высоким содержанием условнодоступных элементов питания (табл. 26).
Таблица 26 – Содержаниеподвижных форм питательных элементов
в грунтах, используемых в оранжерее
| Вариант | NO3 | NH4+ | Р2О5 | К2О | Са | Мg | ||||
| мг/кг | мг/л | мг/кг | мг/л | мг/кг | мг/л | мг/кг | мг/л | мг/л | мг/л | |
| ОСВ :торф : грунт (используется длявыращивания горшечной рассады и«зеленого ковра») | ||||||||||
| 2: 1: 1 | 239 | 81 | 26 | 7 | 158 | 0 | 294 | 100 | 720 | 8 |
| 1: 2: 1 | 86 | 56 | 21 | 12 | 195 | 0 | 794 | 120 | 704 | 24 |
| 1: 1: 2 | 215 | 68 | 21 | 12 | 216 | 0 | 717 | 80 | 672 | 60 |
| НСР05 | 22 | 7 | 3 | 2 | 19 | 69 | 10 | 74 | 7 | |
| ОСВ : торф : почва (используется длявыращивания роз) | ||||||||||
| 2: 1: 1 | 197 | 186 | 36 | 26 | 1 130 | 5 | 179 | 72 | 920 | 96 |
| 1: 2: 1 | 102 | 93 | 27 | 26 | 1 096 | 6 | 258 | 80 | 896 | 36 |
| 1: 1: 2 | 217 | 135 | 44 | 39 | 1 096 | 5 | 211 | 72 | 678 | 48 |
| НСР05 | 29 | 11 | 2 | 4 | 117 | 1 | 21 | 8 | 90 | 10 |
Реакция (кислотность)грунтов вполне благоприятна длявыращивания большинства культурныхрастений.
При определениифитотоксичности выявлено, что водныевытяжки из грунтов на основе ОСВ вбольшинстве случаев были безопасны длярастений, а в отдельных вариантахпроявлялся даже их стимулирующий эффект.Смешивание ОСВ с другими компонентамипривело к снижению концентрации ТМ вгрунтах, однако даже при этом многие из нихне соответствовали нормативнымтребованиям по показателям безопасности.Наиболее критичным оставалось содержаниекадмия (табл. 27).
Таблица 27 – Содержание тяжелыхметаллов в грунтах на основе ОСВ
| Показатели | Валовыеформы ТМ, мг/кг | Подвижные формы ТМ, мг/кг | ||||
| lim | M | V, % | lim | M | V, % | |
| Cd | 11-152 | 51 | 76 | 5,6-87 | 24,2 | 88 |
| Co | 1,2-4,1 | 2,8 | 42 | 0,6-3,1 | 1,4 | 61 |
| Mn | 79-871 | 343 | 77 | 59-418 | 193 | 64 |
| Cu | 76-918 | 348 | 61 | 24-147 | 76 | 48 |
| Ni | 41-398 | 164 | 54 | 19-144 | 60 | 51 |
| Hg | 0,24-2,00 | 0,66 | 83 | – | – | – |
| Pb | 28-356 | 122 | 65 | 6-22 | 11 | 39 |
| Zn | 351-4 728 | 1 698 | 64 | 222-2 366 | 846 | 58 |
| Fe | 6609-38 580 | 15683 | 62 | 164-277 | 182 | 19 |
Таким образом,используемая схема разбавления осадковкомпостируемыми материалами (почва, торф,песок, почвогрунт) недостаточна дляполучения грунтов с безопаснымсодержанием кадмия и они однозначно немогут быть использованы для выращиваниякультур, применяемых в пищу человека илиживотных.
Оценка возможностииспользования грунтов на основе ОСВ привыращивании роз. Розы сортовКардинал (темно-красные) и Голден Гейтс(желтые), используемые в наших опытах,относятся к группе чайно-гибридных роз.Изучаемые грунты были приготовлены наоснове ОСВ, торфа и почвы при соотношениикомпонентов соответственно 2:1:1; 1:2:1; 1:1:2. Вкачестве контроля использовалипропаренный почвогрунт, используемый в СМП«Цветы».
Анализируяагрохимическую характеристику грунтов идинамику показателей по периодам развитиярастений (укоренение, формирование волныцветения, цветение), отмечаем, чтопочвогрунты, полученные с использованиемОСВ, уступали оранжерейному грунту(контроль) лишь по обеспеченностиводорастворимым калием. В период вегетациипроявлялись сортовые особенности питанияроз, что отразилось на агрохимическомсостоянии грунтов: содержаниеводорастворимых форм элементов питаниявыше под розами сорта Голден Гейтс.Питательная ценность грунтов существенноменялась во времени, что связано снеодинаковой интенсивностьюминерализации элементов в грунтах с разнымсоотношением компонентов, при этом лучшаяобеспеченность минеральным азотом напротяжении всего анализируемого периодаотмечена в грунте с максимальной долейпочвы (соотношением ОСВ: торф: почва как1:1:2). В целом для роз сорта Кардинал лучшимпо агрохимическим показателям был грунт ссоотношением компонентов (ОСВ:торф:почва)1:1:2, а для сорта Голден Гейтс – 2:1:1. Несмотря наотносительно хорошую обеспеченностьгрунтов азотом, содержание его в листьяхрозы ниже оптимума. В то же времяколичество фосфора и калия в фитомасседостаточно высоко (а в отдельных случаяхдаже выше оптимума), хотя содержаниеводорастворимых форм этих элементов вгрунтах низкое.
С учетом общегоколичества восстановительных побегов ивыхода товарной продукции, для выращиванияобоих сортов розы лучшим был вариант спреобладанием почвы (1:1:2), имевшийпреимущество и перед контролем, и переддругими опытными грунтами (табл. 28).
Таблица 28 – Влияниепочвогрунтов на продуктивность роз (опыт №25)
| Вариант | Количество восстановительныхпобегов | |||||
| Кардинал | ГолденГейтс± | |||||
| шт./делянку | доля товарных побегов, % | шт./делянку | доля товарных побегов,% | |||
| всред- нем | ± кконтролю | всред- нем | ± кконтролю | |||
| В среднем за периоднаблюдений | ||||||
| Контроль | 63 | 80 | 62 | 89 | ||
| 2: 1: 1 | 34 | 29 | 90 | 52 | 20 | 82 |
| 1: 2: 1 | 39 | 24 | 80 | 56 | 11 | 82 |
| 1: 1: 2 | 73 | + 10 | 82 | 68 | + 13 | 90 |
| НСР05 | 12 | 11 | ||||
Максимальноеколичество цветочных побегов розы в периодпервой волны цветения отмечено на грунте спреобладанием почвы, причем на Кардиналеоно достоверно выше, чем на контроле.Минимальное количество цветоносов обоихсортов было в варианте с максимальнойдолей ОСВ. В период второй волны цветенияобщее количество восстановительныхпобегов было невысоким, причем изменениеих количества на опытных вариантах имелотенденцию, противоположную наблюдаемой впервую волну цветения. Оценивая структурутоварных побегов, следует отметить, чторозы сорта Кардинал были болеевысокорослыми.
Так, в структуретоварных побегов сорта Кардиналпреобладали стебли длиной от 40 до 50 см, в товремя как у роз сорта Голден Гейтс высотатоварного цветоноса, в основном, непревышала 40 см (табл. 29). Полученные данныесвидетельствуют, что максимальноеколичество наиболее качественнойпродукции получено на грунте спреобладанием почвы. На данном вариантедоля наиболее высоких побегов (выше 60 смдля роз сорта Кардинал и выше 50 см для сортаГолден Гейтс) составила соответственно 16 и14 %.
Таким образом, можноотметить, что в целом грунты на основеосадков сточных вод могут бытьиспользованы для выращивания розы воранжереях. Максимальное числовосстановительных побегов при увеличениидоли товарных стеблей и высокорослыхцветоносов получено при использованиигрунта с соотношением компонентов 1:1:2(преобладает почва). В этом же вариантеполучены наиболее крупные бутоны роз. Прииспользовании грунтов с другимсоотношением компонентов (2:1:1 и 1:2:1), то естьв вариантах с более высокой долей ОСВ илиторфа, отмечено снижение продуктивностикультуры по сравнению с контролем.
Таблица 29 – Структура товарныхпобегов розы, % от общего количества
| Структура | Кардинал | ГолденГейтс | ||||||
| контр. | 2:1:1 | 1:2:1 | 1:1:2 | контр. | 2:1:1 | 1:2:1 | 1:1:2 | |
| Первая волна цветения | ||||||||
| Нестандарт | 7 | 15 | 10 | 18 | 35 | 30 | 41 | 30 |
| > 30 см | 17 | 23 | 21 | 22 | 38 | 25 | 40 | 39 |
| > 40 см | 50 | 23 | 43 | 45 | 24 | 42 | 16 | 26 |
| > 50 см | 21 | 26 | 23 | 12 | 3 | 3 | 2 | 3 |
| > 60 см | 5 | 13 | 3 | 3 | - | - | 1 | 2 |
| Вторая волнацветения | ||||||||
| Нестандарт | 3 | 17 | - | 8 | 18 | 26 | 31 | 14 |
| > 30 см | 28 | 19 | 18 | 30 | 38 | 40 | 31 | 36 |
| > 40 см | 35 | 38 | 36 | 23 | 19 | 28 | 33 | 36 |
| > 50 см | 25 | 19 | 32 | 23 | 24 | 6 | 3 | 14 |
| > 60 см | 9 | 7 | 11 | 8 | - | - | 2 | - |
| >70 см | - | - | 3 | 8 | - | - | - | - |
Оценка возможностииспользования грунтов на основе ОСВ
в оранжерейномхозяйстве
Неотъемлемая частьпромышленно-оранжерейного производства– этовыращивание рассады для озеленения города.Наиболее востребованные культуры этогопредназначения: бархатцы, бегония, сальвияи другие.
Влияние грунтов наразвитие рассады сальвии. Визуальные наблюдения за растениямипоказали, что в период укоренения развитиесальвии на контрольном варианте(пропаренный оранжерейный грунт) шломедленнее, чем на изучаемых грунтах, гдеотмечено увеличение и массы рассады, и еелистовой поверхности (табл. 30). Оценкасортовой отзывчивости на грунтысвидетельствует, что в период укоренениядля сорта Эрли Берд предпочтительным былгрунт с преобладанием торфа, а для сортаСкарлетт Пиколь – грунт на основе ОСВ и пропаренногопочвогрунта. На этапе цветения рассадыприрост надземной массы сальвии сорта ЭрлиБёрд, по сравнению с контролем, полученлишь в варианте с соотношением компонентов2:1:1, при снижении массы корней. Для сортаСкарлетт Пиколь в этом же вариантедостоверное увеличение отмечено длякорневой системы. Наиболее приемлемым дляобоих сортов сальвии был почвогрунт ссоотношением компонентов 2:1:1.
Влияние грунтов наразвитие рассады бегонии. Использование ОСВ в составепочвогрунтов позволило получить болееразвитые растения бегонии, чем на контроле.В варианте с максимальной долей торфаудельное количество корней у сальвии сортаЛайт Пинк было наиболее высоким (1:0,38), а усорта Водка –низким (1:0,14). В период цветениямаксимальный прирост общей площадилистовой поверхности и надземнойфитомассы у сорта Лайт Пинк получен нагрунте с преобладанием ОСВ, вариант сбольшей долей торфа действовал на уровнеконтроля. Для сальвии сорта Водка отмеченапрямо противоположная тенденция. При этомбыла выявлена тесная связь междунарастанием массы растений и развитиемлистовой поверхности (r=0,8470,971 в зависимости отсорта и фазы развития рассады бегонии). Длясорта Лайт Пинк на протяжении всегопериода наблюдений предпочтительным былгрунт с соотношением компонентов 1:2:1, а дляВодки - 2:1:1.
Таблица 30 – Влияние грунтов наразвитие рассады сальвии, опыт № 26
| Вариант | ЭрлиБёрд | Скарлетт Пиколь | ||||||||
| Масса,г | Площадьлистьев, см2 | Масса,г | Площадьлистьев, см2 | |||||||
| надземная | корни | надземная | корни | |||||||
| Период укоренения | ||||||||||
| Контроль | 55,7 | 28,9 | 1 084 | 47,5 | 27,8 | 737 | ||||
| отклонение отконтроля | ||||||||||
| 2: 1: 1 | + 3,5 | + 2,6 | + 3 | + 26,8 | + 39,7 | + 529 | ||||
| 1: 2: 1 | + 22,6 | + 19,1 | + 889 | + 4,6 | + 6,4 | + 626 | ||||
| 1: 1: 2 | - 0,1 | + 8,3 | + 507 | + 25,8 | + 35,0 | + 788 | ||||
| НСР05 | 8,6 | 2,9 | 248 | 6,2 | 5,1 | 160 | ||||
| Период цветения | ||||||||||
| Контроль | 226,7 | 189,4 | 3 653 | 235,3 | 178,2 | 3 230 | ||||
| отклонение отконтроля | ||||||||||
| 2: 1: 1 | + 93,6 | - 35,8 | +1 184 | + 6,7 | +19,8 | + 427 | ||||
| 1: 2: 1 | + 4,8 | - 90,3 | +1 576 | - 44,7 | - 77,8 | +2 144 | ||||
| 1: 1: 2 | - 78,3 | - 40,0 | + 675 | - 41,1 | - 17,5 | +1 240 | ||||
| НСР05 | 60,6 | 29,2 | 248 | 9,5 | 15,1 | 168 | ||||
Таким образом,использование почвогрунтов с высокойдолей ОСВ приемлемо для выращиваниягоршечной рассады бегонии и сальвии.
Влияние грунтов наразвитие «зеленого ковра» и накоплениетяжелых металлов растениями. В настоящее время в городскомзеленом строительстве большое вниманиеуделяется формированию газонов, в томчисле и особой их форме – «зеленому ковру».Учитывая высокую плотность растений в«зеленом ковре», использование ОСВ всоставе смесей или грунтов для еговыращивания можно считать наиболееоптимальным, поскольку опасностьвыдувания и, соответственно, загрязненияприземного слоя воздуха токсичнымисоединениями, содержащимися в осадках, вэтом случае минимальна. В нашихисследованиях для посева использовалиовсяницу красную (60 % по массе) и мятликлуговой (40 %) при норме расхода семян 40г/м2. В опытепроведено два укоса растений: через месяцпосле появления всходов и через 18 днейпосле первого укоса.
К моменту первого укосав опытных вариантах количество растенийбыло на 2-14 % больше, а масса их на 79-90 % выше,чем на контроле. Лучший результат получен вварианте с максимальной долей ОСВ (табл. 31).
Ко второму укосу в«ковре» имелись отмершие растения, чтосвязано с постепенным его выгоранием иестественным регулированием травостоя.Наиболее существенно сократилоськоличество растений на контроле,минимальные изменения произошли ввариантах с максимальной долей грунта иторфа. При этом общая масса растений вопытных вариантах, за исключением грунта ссоотношением компонентов 1:1:2 (преобладаниеоранжерейного грунта), была ниже, чем наконтроле.
Таблица 31 – Оценка влияниягрунтов на развитие растений
«зеленого ковра», опыт № 28
| Вариант | Количество растений | Массарастений | |||||
| всреднем | ± кконтролю | всреднем | ± кконтролю | ||||
| шт./100см2 | % | г/м2 | % | ||||
| Первый укос | |||||||
| Контроль | 237,6 | 147,3 | |||||
| 2: 1: 1 | 271,2 | + 33,6 | 14 | 280,6 | + 133,3 | 90 | |
| 1: 2: 1 | 244,8 | + 7,2 | 3 | 276,9 | + 129,6 | 88 | |
| 1: 1: 2 | 243,2 | +5,6 | 2 | 263,8 | + 116,5 | 79 | |
| НСР05 | 28,7 | 13 | 21,4 | 9 | |||
| Второй укос | |||||||
| Контроль | 137,6 | 402,1 | |||||
| 2: 1: 1 | 229,6 | + 92,0 | 67 | 196,0 | - 206,1 | - 51 | |
| 1: 2: 1 | 267,2 | + 129,6 | 94 | 325,3 | - 76,8 | - 19 | |
| 1: 1: 2 | 224,8 | + 87,2 | 63 | 447,6 | + 45,5 | + 11 | |
| НСР05 | 19,7 | 11 | 39,2 | 10 | |||
Содержание ТМ врастительной продукции значительно вышеПДК. В период первого укоса минимальнаяконцентрация тяжелых металлов в траве,выращенной на грунтах с использованиемОСВ, получена в варианте с максимальнойдолей оранжерейного грунта (1:1:2), а второгоукоса – смаксимальной долей торфа (1:2:1). В целом,использование осадка сточных вод вкачестве основного компонента грунта длявыращивания «зеленого ковра»принципиально возможно, посколькутоксичные примеси не угнетали егоразвития. При этом необходим строгийконтроль состояния целостности «ковра» воизбежание процессов выдувания грунтов изагрязнения сопредельных сред тяжелымиметаллами. Учитывая комплекс факторов(содержание ТМ в грунте и биоаккумуляцию ихрастениями, плотность «ковра» иустойчивость его во времени) наиболееприемлемым для выращивания злаковых трав(овсяница красная, мятлик луговой) являетсягрунт с преобладанием в его составе торфа.
Использование грунтовна основе ОСВ в зеленомстроительстве
Основной цельюнижепредставленного опыта являлась оценкавлияния режима эксплуатации газонов (сотчуждением или без отчуждениярастительной массы) на продуктивность исостояние экосистемы. Для исследованияприготовлены почвогрунты на основе ОСВ иопилок с добавлением в качестведополнительного компонента грунтов почвыили торфа в разных соотношениях.
Грунты, полученные наоснове ОСВ, по своей агрохимическойхарактеристике не уступали контролю(стандартный грунт). Несколько лучшимисвойствами (содержание органическоговещества, подвижного калия, емкостьпоглощения) отличались грунты сиспользованием торфа, однако болеевысокое количество доступного фосфораотмечено в грунтах с почвой. Существенноговлияния на агрохимические показателирежим содержания газона исоотноше-
ние компонентов вгрунтах за анализируемый период (4 года) неоказали.
Использование грунтовна основе ОСВ позволило получить массурастений, не уступающую стандартномупочвогрунту (табл. 32). В сумме за 4 годанаблюдений лучший результат получен ввариантах 0,5:1:1, где прирост составил 81 % кконтролю, и 1:1:1 – 74 % прибавки. Замкнутый циклутилизации травостоя позволилподдерживать более высокую егопродуктивность. Качественный составрастений изменялся в зависимости отсостава грунта и от способа содержаниягазона. Содержание сухого вещества иклетчатки в траве выше в вариантах безотчуждения биомассы, а золы и нитратов– сотчуждением растительной биомассы.
Таблица 32 – Сравнение режимовсодержания газона при средней
продуктивности фитоценоза (в среднем загод) (опыт № 24)
| Вариант | Режим «а» - возврат биомассы всистему, кг/м2 | Режим «б» – отчуждение биомассы из системы,кг/м2 | Режим «а» в сравнении с режимом «б»,± | |
| кг/м2 | % | |||
| Контроль | 2,19 | 2,22 | 0,03 | 1 |
| ОСВ: опилки: торф | ||||
| 0,5: 1: 1 | 3,43 | 3,14 | 0,29 | 8 |
| 0,5: 2: 1 | 3,22 | 2,82 | 0,40 | 12 |
| 0,5: 1: 2 | 2,95 | 2,92 | 0,03 | 1 |
| 1: 1: 1 | 3,47 | 3,46 | 0,01 | 0 |
| ОСВ: опилки: почва | ||||
| 0,5: 1: 1 | 3,96 | 3,71 | 0,25 | 6 |
| 0,5: 2: 1 | 3,75 | 3,39 | 0,36 | 10 |
| 0,5: 1: 2 | 2,89 | 2,94 | 0,05 | 2 |
| 1: 1: 1 | 3,79 | 3,75 | 0,04 | 1 |
| НСР05 | 0,16 | 4 | ||
Содержание ТМ во всехгрунтах, полученных на основе ОСВ,значительно превышает ОДК, установленныедля почв, причем в грунтах с использованиемторфа концентрация их в среднем в 2 разавыше, чем в грунтах с использованием почвы.Режим содержания газона не оказалоднозначного влияния на содержание ТМ вгрунте, хотя в грунтах с использованиемОСВ, опилок и торфа прослеживаетсядостаточно четкая тенденция к некоторомуснижению их количества при постоянномотчуждении биомассы.
Вместе с тем,концентрация ТМ в траве не превышала ПДК,установленных для сена, а их содержание икоэффициент биологического поглощениябыли ниже при выращивании культуры нагрунтах с использованием торфа. Такимобразом, увеличение содержанияорганического вещества и емкостипоглощения в грунтах с использованиемторфа, с одной стороны, способствуетнакоплению (сохранению) тяжелых металлов вверхнем слое, но с другой – снижает ихдоступность растениям.
8. Оценка эффективностииспользования
разных форморганосодержащих отходов
Утилизация отходовпромышленного птице- и свиноводства вкачестве удобрения в целомвыгодна для хозяйства, поскольку приналичии согласованной с природоохраннымислужбами технологии образования, храненияи использования их в земледелии в качествеудобрений полностью или частичноосвобождает предприятие от платежей заразмещение отходов в окружающей среде.Экономия средств за счет этого для ОАО«Агрофирма «Птицефабрика Сеймовская»может достигать 1 296 000 рублей, а для ОАО«Ильиногорское» – 12 636 000 руб. Систематическоеприменение ЖСН в дозе 200 т/га в зависимостиот культуры позволяет получать от 2,8 до 14,6кг к.ед./кг д.в., а птичий помет (20 т/га) – 2,1 кг к.ед./кг д.в,однако энергетически их использованиеневыгодно (0,3-0,8 ед.), из чего следуетнеобходимость проведения мероприятий поснижению энергоемкости данных процессов,прежде всего, за счет сокращенияпериодичности и доз внесения. Одним изспособов сокращения энергоемкостиявляется переработка отходов методомметанового сбраживания, что позволяетсократить объемы отходов и получитьдополнительное количество энергии.
Окупаемость жидкого органического удобрения«Урожай-С» в зависимости отдозы и удобряемой культуры варьирует от 5,7до 56 кг з.ед./кг д.в. Наиболее отзывчивыми навнесение этого удобрения культурами быливико-овсяная смесь, выращиваемая на зерно,и яровая пшеница. В целом, удобрение,полученное методом метановогосбраживания, агрономическивысокоэффективно. Учитывая же, что онополучается как побочный продукт припроизводстве биогаза из помета, ценностьего возрастает и в экологическом аспектерассматриваемых вопросов. Экономическииспользование биологической установкиэффективно: при выходе 6 000 м3 биогаза и 100 тудобрения в сутки с учетом ориентировочнойстоимости 1 т ЖОУ «Урожай-С» 600 руб. и 1 Гкал.– 100 руб.,установка окупается в течение 1 года.
Оценивая возможностьиспользования осадковсточных вод в качествеудобрения, в первую очередь следуетучитывать потенциальную их опасность,связанную с возможным загрязнением почв иполучаемой продукции тяжелыми металлами.Результаты определения предельных дозосадков, которые могут быть использованы вконкретных условиях, показали, чтоприменяемые нами дозы не превышаюттребований ГОСТ Р 17.4.3.07-2001. Расчетысвидетельствуют, что осадки могутувеличить содержание валовых форм ТМ впочве на 2 (свинец при максимальной дозевнесения) – 12 %(кадмий при внесении 60 т/га) без превышенияПДК (ОДК). Оценка агрономическойэффективности внесения ОСВ подмноголетнюю злаковую культуру (овсяницулуговую) показала, что окупаемость единицыNPK осадков ниже, чем навоза. В севообороте(ячмень, овес, вико-овсяная травосмесь и двагода возделывания люцерны с тимофеевкой) взависимости от дозы и вида осадка, 1 кг NРК ссоставе ОСВ обеспечил дополнительноеполучение от 4,1 до 8,0 кг кормовых единиц. Приэтом агрономическая ценность очищенных оттяжелых металлов осадков сточных вод былав 1,3-1,4 раза выше, чем ОСВ.
Окупаемость вермикомпостовприбавкой урожая овощных культур(корнеплоды столовой свеклы и моркови,пекинская капуста) высока (23,5-40,8 кг к.ед./кгд.в.), а зерновыми культурами – значительно ниже(1,2-6,3 кг з.ед./кг д.в.). Компосты (исходныесубстраты для вермикомпостирования) посвоей эффективности уступают какконечному продукту (вермикомпосту), так иисходным составляющим (ОСВ, навозу, помету).Применение вермикомпостов энергетическиэффективно (2,7-2,8 ед.), причем удобрение наоснове ОСВ и помета явно превосходилопомет. Энергоэффективность вермикомпостовбыла большей, чем у ОСВ и исходныхкомпостов, несмотря на более высокиеэнергозатраты, связанные с ихпроизводством и применением.
Таким образом, вагрономическом и энергетическомотношениях вермикомпосты на основе ОСВ неуступают таким удобрениям, какподстилочный навоз и помет кур.
ВЫВОДЫ
- Внесение очень высоких доз жидкогосвиного навоза (200-1000 т/га) ибесподстилочного куриного помета (10-50 т/га)на светло-серой лесной легкосуглинистойпочве, с учетом их последействия(викоовсяная смесь и яровой рапс на зеленуюмассу, овес на зерно), увеличили выходтоварной продукции на 47-129 % и 43-105 %соответственно по отношению кнеудобряемому контролю, превосходя поэффективности минеральные удобрения,превосходя по эффективности минеральныеудобрения, которые были внесены вэквивалентном по содержанию элементовпитания, количестве.
- Систематическое применение отходовпромышленного птице- и свиноводства(бесподстилочный помет в дозе 20 т/га, жидкийсвиной навоз –200 т/га) на дерново-подзолистых почвахлегкого гранулометрического состава сочень высоким содержанием подвижногофосфора способствовало увеличениюпродуктивности кормовых культур на 20(свербига восточная) 250 (левзея сафлоровидная) %, при этомсодержание нитратов в полученнойрастительной продукции было ниже ПДУ (500мг/кг), а клетчатки – выше установленногонорматива.
- Использование нового жидкогоорганического удобрения «Урожай-С»,полученного методом метановогосбраживания жидкого куриного помета, подпредпосевную культивацию в дозе 5 т/гаувеличило урожайность полевых культур на0,12-1,00 т з.ед./га; при дозе 10 т/га выход зернаяровой пшеницы увеличился на 19 % (0,39 т/га), неуступая действию эквивалентногоколичества NPK в составе минеральныхудобрений; при внесении 15 т/га урожайностьзеленой массы кукурузы увеличилась на 40 %,что на 13 % превышало эффект отиспользования исходного для его полученияпродукта (жидкого птичьего помета).
- Осадки сточных вод с нормативнымсодержанием тяжелых металлов (непревышающим требований ГОСТ Р17.4.3.07-2001) прииспользовании их в земледелии повышалиурожайность кормовых (сена овсяницы – на 17-30 % по отношениюк неудобренному контролю в зависимости отдозы внесения) и технических (прибавкасоломы льна-долгунца – 14-18 %) культур.Полученная продукция по основнымпоказателям качества и безопасностисоответствовала нормативнымтребованиям.
- Использование химически очищенныхосадков сточных вод позволило существенноповысить продуктивность зерно-кормовогосевооборота (на 0,3- 0,5 т кормовых единиц с1 га) и урожайность салата (вдвое посравнению с неочищенными ОСВ). Оценкаовощной продукции посанитарно-гигиеническим показателямпозволяет отнести ее к экологическибезопасным: содержание нитратов, кадмия,хрома, никеля, меди, цинка и железа взеленой массе салата в 2-4 раза ниже, чем привнесении исходных осадков и не превышалоПДК.
- Эффективность применения ОСВ вцветоводстве определяется долей осадков впочвогрунтах и выращиваемой культурой. Длячайно-гибридных роз оптимальным являлсяпочвогрунт с соотношением «ОСВ:торф:почва»как 1:1:2, где получены самые крупные бутоны имаксимальное количество товарных побегов(81 % для сортаКардинал и 90 % для Голден Гейтс от общего количествапродуктивных побегов). Увеличение доли ОСВдля выращивания горшечной рассады болееприемлемо для бегонии, чем для сальвии, очем свидетельствуют соотношение надземнойи корневой массы, площадь листовойповерхности и способность к укоренению.Для сохранения надземной фитомассы(«зеленый ковер») определяющим являетсяналичие качественного органическогосубстрата (торфа) при минимальномколичестве осадка сточных вод (соотношение«ОСВ:торф:почвогрунт» как 1:2:1).
- Исследования показали, что осадкисточных вод можно использовать в качествекомпонента почвогрунтов в зеленомстроительстве. Установлено, что режимсодержания газона оказал влияние напродуктивность травостоя: она снижаласьпри отчуждении фитомассы, особенно ввариантах с минимальной долей ОСВ имаксимальной долей опилок (на 10-12 %)(отношение «ОСВ:опилки:торф:» и«ОСВ:опилки:почва» как 0,5:2:1). Замена почвына торф в грунтах, несмотря на оченьвысокое содержание тяжелых металлов вполученных грунтах, способствовалополучению качественной и экологическибезопасной растительной продукции(содержание нитратов и ТМ – ниже ПДК), которуюможно использовать на кормовыецели.
- Установлено, что ОСВ были летальнойсредой для вермикультуры, апредварительное компостирование их сэкологически чистыми органосодержащимиматериалами обеспечило нормальные условиядля развития червей. Содержание азота иорганического вещества в вермикомпостахбыло ниже, чем в исходных субстратах,концентрация тяжелых металлов в них такжеснижалась, но соответствовалаустановленным требованиям лишь вудобрении, полученном на основе ОСВ иподстилочного навоза (соотношениекомпонентов 1:1). В агрономическом отношенииболее эффективным являлся вермикомпост наоснове ОСВ и птичьего помета (прибавкиурожая зерновых культур достигали 40 %,овощных – 160 %по отношению к абсолютному контролю), а вэкологическом плане – вермикомпост на основе ОСВ иподстилочного навоза КРС (содержаниетяжелых металлов в нем не превышалоустановленных нормативов).
- Использование нетрадиционныхудобрительных материалов в сельскомхозяйстве оказало положительное влияниена плодородие почвы: значительноувеличивалось содержание подвижныхсоединений фосфора (на10- 110мг/кг в зависимости от формы и дозыудобрения) и минеральных форм азота (на 5-10мг/кг); стабилизировалисьфизико-химические показатели почвы; прииспользовании качественных удобрений(вермикомпосты) повышалось содержание впочве органического вещества (на 8-10 % всравнении с неудобренным контролем).Проблемным элементом в земледелии привнесении изучаемых удобрений являетсясодержание в почве обменного калия:интенсивность баланса по элементу привнесении ОСВ и «Урожая-С» составила 1-36%.
- Внесение органосодержащих отходовнародного хозяйства, как энергетическогоматериала, обогащенного собственнойспецифической микрофлорой, отразилось набиологической характеристике почвы, о чемсвидетельствуют комплексные показателиактивности почвенной биоты. Существенное истабильно положительное влияние удобренияоказали на нитрифицирующую способность(при внесении ЖОУ «Урожай-С» онаувеличивалась в 1,5-2,0 раза по сравнению снеудобренным контролем). Наиболееадекватно изменения микробиологическогосостояния почв отражалацеллюлозоразлагающая способность (привнесении ОСВ в 90 % случаев наблюдалось ееявное снижение), наименее устойчивоедействие удобрения оказали наинтенсивность дыхания.
- Агроэкономическая эффективностьжидкого свиного навоза в зависимости откультуры достигала 14,6 (левзеясафлоровидная), птичьего помета – 2,0 (кострецбезостый), осадков сточных вод взависимости от дозы и культуры – 8,0, вермикомпостов (взависимости от вида) в полевом севообороте– 3,6, в овощном– 40,8(вермикомпост на основе ОСВ и помета) кгк.ед./кг д.в. Окупаемость 1 кг действующеговещества жидкого органического удобрения«Урожай-С» в зависимости от культуры и дозыизменялась от 5,7 (ячмень на зерно) до 56,0(викоовсяная смесь на зерно) кг з.ед.
- Экономия предприятийиндустриального птице- и свиноводства засчет снижения экологических платежей заразмещение органосодержащих отходовпроизводства (птичьего помета и жидкогосвиного навоза) в окружающей среде врезультате их утилизации в агроэкосистемесоставляет более 1,2 и 12,6 млн. рублейсоответственно. Однако энергетически ихдлительное использование в земледелиинеэффективно: энергоотдача не превышает 0,4единиц. Разовое внесение осадков сточныхвод окупается энергией в 1,8-3,3 раза;энергоэффективность вермикомпостовдостигает 2,7-2,8 единиц (соответственновермикомпост на основе навоза КРС ивермикомпост на основе птичьегопомета).
РЕКОМЕНДАЦИИПРОИЗВОДСТВУ
- Жидкое органическое удобрение«Урожай-С» следует использовать подпредпосевную культивацию почвы в дозах от 5до 10 т/га под яровую пшеницу, ячмень,кукурузу, викоовсяную смесь.
- Увеличить производство удобрений наоснове метанового сбраживанияорганососержащих отходов птицеводства,позволяющее улучшить экологическуюситуацию в районах функционированияживотноводческих комплексов и снизитьрасход энергоносителей.
- Рекомендовать применение осадковсточных вод в оранжереях и зеленомстроительстве, что позволит болеерационально использовать традиционныеорганические удобрения, прежде всего,навоз и помет. Доля осадка в грунте должнаопределяться агроэкологическойхарактеристикой ОСВ и других составляющихгрунта и не превышать 20 % общегообъема.
Список основных работ,опубликованных по теме диссертации
- Титова В.И., ВарламоваЛ.Д., Фишман В.Я.,Седов Л.К.Гумусное состояние дерново-подзолистыхпочв при систематическом использованииптичьего помета // Резервы повышенияплодородия почв и эффективности удобрений:Матер. межд. науч.-практ. конф. – Горки, БСХА, 1996.– С.125-127.
- Ефимов В.Н., Титова В.И., Варламова Л.Д., СедовЛ.К. Фосфатное состояниедерново-подзолистых почв при удобрениивысокими дозами птичьего помета //Повышение плодородия почв в современномземледелии с использованием удобрений иресурсосберегающих технологийвозделывания сельскохозяйственныхкультур: Первая Междунар. конф. Географ.Сети опытов с удобр...., Часть вторая: РАСХН,ВИУА. – М., 1998.– С. 17-22
- Титова В.И., ВарламоваЛ.Д., Фишман В.Я., Гуров А.Е.Состояние дерново-подзолистой почвы привнесении жидкого свиного навоза //Агрохимический вестник. – 1998. – № 3. – С. 37-39.
- Титова В.И., ВарламоваЛ.Д., Трифонов А.Ю.Эффективность и последствия примененияптичьего помета в качестве удобрения //Удобрения и химические мелиоранты вагроэкосистемах: Матер. V научн.-практ. конф.– М.: МГУ,1998. С. 2 –23-228.
- Элькинд К.М., Тишков К.Н,. Варламова Л.Д.Эффективность использования в качествеудобрения осадков сточных вод, очищенныхот тяжелых металлов // Современные проблемыоптимизации минерального питаниярастений: Матер. научно-практ. конф. – Н. Новгород: НГСХА,1998. - С. 80-85.
- Бусоргин В.Г., Титова В.И., Варламова Л.Д.,Тюрникова Е.Г. и др. Эффективностьприменения осадков сточных вод, очищенныхот тяжелых металлов, в качестве удобренийпод яровые культуры //Удобрения ихимические мелиоранты в агроэкосистемах:Матер. V научн.-практ. конф. – М.: МГУ, 1998. – С. 191-194.
- Титова В.И., ВарламоваЛ.Д., Дабахова Е.В. Влияниемноголетнего систематического примененияудобрений на продуктивность севооборота//Современные проблемы оптимизацииминерального питания растений: Матер.научн.-практ. конф. Н. – Новгород: НГСХА, 1998.– С.264-267.
- Титова В.И., ВарламоваЛ.Д., Дабахова Е.В Фосфатныйрежим почв на высоком естественном иискусственном фонах фосфора // Путиповышения продуктивности посевов всовременных условиях: Сб. науч. тр. – Н. Новгород: НГСХА,1998. – С.142-152.
- Титова В.И., ВарламоваЛ.Д. О возможностииспользования 0,2н НС1 для определенияподвижных форм фосфора в длительноудобрявшихся почвах // Совершенствованиеметодологии исследований фосфатногорежима почв, оптимизация фосфорногопитания растений и баланс фосфора вагроэкосистемах: Матер. симпозиума. – М.: ВНИПТИХИМ, 1999.– С.156-166.
- Зеленкина И.Д, Варламова Л.Д., ТитоваВ.И. Влияние биогумуса на качество товарнойпродукции редиса // Актуальные вопросысовершенствования технологиипроизводства и переработки продукциисельского хозяйства: Матер. регион.научн.-практ. конф. – Вып. 3. – Йошкар-Ола, 2001. – С. 96-97.
- Титова В.И., ВарламоваЛ.Д. Эколого-агрохимическиеособенности дерново-подзолистых исветло-серых лесных почв с очень высокимсодержанием подвижных соединений фосфора// Агрохимия. –№ 3. – 2002.– С. 47-54.
- Зеленкина И.Д., Варламова Л.Д., ТитоваВ.И. Эффективность разных доз и приемовиспользования вермикомпоста // Актуальныепроблемы лесного хозяйства и рациональноеиспользование природных ресурсовНижегородской области: Сб. научн. тр.Матер. научн. конф. / НГСХА. – Н. Новгород, 2002.– С.242-245.
- Титова В.И., ВарламоваЛ.Д., Трифонов А.Ю.Сравнительная оценка применения птичьегопомета и минеральных удобрений насветло-серой лесной почве // Здоровье,питание –биологические ресурсы: Матер. научн. практ.конф., посв. 125-летию со дня рожд. Н.В.Рубинского. Киров: НИИСХ Северо-Востока,2002. – Т. 1.– С.409-417.
- Титова В.И., ВарламоваЛ.Д. Роль удобрений вповышении продуктивности культур иплодородия светло-серой лесной почвы //Проблемы воспроизводства плодородия почвыпри адаптивной интенсификациисельскохозяйственного производстваЕвро-Северо-Востока России: Матер.научн.-практ. конф., 21-22 июня 2001 г. – Киров, 2002. – С. 13-15.
- Титова В.И., ВарламоваЛ.Д.,Асташина Е.В. К вопросу овозможности использования осадков сточныхвод в зеленом строительстве //Лесоэкологические проблемы Поволжья: Сб.научн. тр. – Н.Новгород: НГСХА, 2003. – С. 289-296.
- Титова В.И., ВарламоваЛ.Д., Парфенова О.А., СмирноваМ.Н. К вопросу использования осадковсточных вод в луговом кормопроизводстве //Стратегия развития сельского, лесногохозяйства и сферы услуг в РоссийскойФедерации и в мире: Матер. междунар.Симпозиума – Н. Новгород: Изд-во ВВАГС, 2003. – С. 235-238.
- Титова В.И., ВарламоваЛ.Д., Новикова Т.Н.Агроэкологическая оценка органическогоудобрения «Урожай С», полученного методомсбраживания птичьего помета //Агротехнические приемы повышенияпродуктивности сельскохозяйственныхрастений в современных условиях: Сб. научн.тр.– Н.Новгород: НГСХА, 2003. – С. 161-167.
- Титова В.И., ВарламоваЛ.Д., Короленко И.Д. К вопросуо возможности использованиявермикомпостов на основе осадков сточныхвод в овощеводстве // Дождевые черви иплодородие почв: Матер. 2-й Междунар.научн.-практ. конф. – Владимир. – С. 186-187.
- Варламова Л.Д.,Зеленкина И.Д. Эффективность удобрений,полученных с использованием ОСВ, в звенеполевого севооборота // Почвы – национальноедостояние России: Матер. IV съездаДокучаевского общества почвоведов – Новосибирск:Наука-Центр, 2004. – Кн. 2. –С. 38.
- Титова В.И., ВарламоваЛ.Д., Митянин И.О. К вопросу овозможности использования осадков сточныхвод в земледелии //Агроэкологическиефункции органического вещества почв ииспользование органических удобрений ибиоресурсов в ландшафтном земледелии: Сб.докл. Междунар. научн.-практ. конф. /ВНИПТИОУ. –Владимир, 2004. –С. 456-463.
- Титова В.И., ВарламоваЛ.Д. Изучение возможностииспользования осадков сточных вод вцветоводстве // Почвы – национальноедостояние России: Матер. IV съездаДокучаевского общества почвоведов – Новосибирск:Наука-Центр, 2004. – Кн. 2. –С. 112.
- Трусова Н.А., Варламова Л.Д.Сравнительное изучение эффективностивозрастающих доз жидкого органическогоудобрения «Урожай-С» и минеральныхудобрений // Новое в науке ХХI века (Межвуз.научный сборник) Н. Новгород, 2004. – С. 29-34.
- Волосенкова И.А., Варламова Л.Д.,Тюрникова Е.Г. Эффективность минеральныхудобрений и мелиорантов в многолетнемопыте // Плодородие. – № 4. –2004. – С.14-15.
- Титова В.И., Шафронов О.Д., Варламова Л.Д. Фосфорв земледелии Нижегородской области(монография) // Н. Новгород: Изд-во ВВАГС, 2005.– 219 с.
- Титова В.И., ВарламоваЛ.Д. Изучение возможностииспользования осадков сточных вод прикультивировании газонного покрытия //Природообустройство и рациональноеприродопользование – необходимые условиясоциально-экономического развития России:Сб. научн. тр. Часть 1. – М.: МГУ природообустройства.– 2005. – С. 447-450.
- Варламова Л.Д.Агрохимические показатели почвогрунтов сразличным содержанием ОСВ при выращиваниироз // Плодородие. – №2. –2005. – С.21-22.
- Варламова Л.Д.Агрономическая оценка применениявермикомпоста // Плодородие. – № 3. – 2005. – С. 19-20.
- Титова В.И., ВарламоваЛ.Д. Эколого-агрохимическиеаспекты использования осадковпромышленно-бытовых сточных вод впочвогрунтах для зеленого строительства //Агрохимия. – №2. – 2006. – С. 44-50.
- Варламова Л.Д. Влияниевозрастающих доз жидкого свиного навоза наурожайность и качество кукурузы //Агроэкологические проблемы использованияорганических удобрений на основе отходовпромышленного животноводства: Сб. докл.Междунар. научн.-практ. конф. – М.:Россельхозакадмеия – ГНУ ВНИПТИОУ, 2006. – С. 163-165.
- Варламова Л.Д., СонинаН. А. Оценка агрономической эффективностижидкого органического удобрения«Урожай-С» // Агроэкологические проблемыиспользования органических удобрений наоснове отходов промышленногоживотноводства: Сб. докл. Междунар.научн.-практ.. конф. – М.: Россельхозакадемия – ГНУ ВНИПТИОУ, 2006.– С.161-163.
