CC BY
46
УДК 631.8:633.2
Использование органических отходов для удобрения агроценозов
1Л
о
СЧ СМ
О
S ^
ш
4
ш ^
5
о т
Р.Ф. БАЙБЕКОВ,
член-корреспондент РАН, доктор сельскохозяйственных наук, зам. директора г.Е. МЕРЗЛАЯ, доктор сельскохозяйственных наук, зав. лабораторией О.А. ВЛАСОВА, кандидат сельскохозяйственных наук, старший научный сотрудник ВНИИ агрохимии имени Д.Н. Прянишникова, ул. Прянишникова, 31А, 127550, г Москва
E-mail: [email protected]
Резюме. Исследования проводили с целью оценки влияния осадков сточных вод на урожайность сельскохозяйственных растений, а также на загрязнение растительной продукции и почвы тяжелыми металлами. Работа выполнена на опытном поле Вологодской молочно-хозяйственной академии имени Н.В. Верещагина на дерново-слабоподзолистой среднесугли-нистой почве с содержанием гумуса в слое 0-20 см 3,9%, подвижного фосфора и калия (по Кирсанову) - соответственно 230 и 113 мг/кг. Схема опыта включала контроль и шесть вариантов с удобрениями: компост на основе осадков сточных вод и торфа (1:1) в возрастающих дозах 2, 4 и 6 т/га (органическая система); NPK, эквивалентно 4 т/га компоста (минеральная система); компост, 2 т/га, и NPK, эквивалентно 2 т/га компоста (органоминеральная система); органоминеральное гранулированное удобрение, 4 т/га. Исследования проводили в звене полевого севооборота: лен-долгунец - картофель. Удобрения вносили под первую культуру, на второй изучали их последействие. Применение удобрений на основе осадков городских сточных вод повышало урожайность льносоломы на 25-38%, клубней картофеля - на 1437% при высоком качестве растительной продукции. Использование компостов и органоминерального гранулированного удобрения в дозе 4 т/га оптимизирует уровень минерального питания растений, повышает биологическую активность почвы, не вызывает накопления тяжелых металлов в почве и растительной продукции.
Ключевые слова: удобрения из осадков сточных вод, дозы внесения, урожайность, почва, тяжелые металлы.
Для цитирования: Байбеков Р.Ф., Мерзлая Г.Е., Власова О.А. Использование органических отходов для удобрения агроценозов// Земледелие. №2. 2015. С. 34-36.
При очистке сточных вод на станциях аэрации аккумулируются большие объемы осадков, представляющих
экологическую опасность для окружающих территорий. Согласно зарубежному и отечественному опыту, целесообразным приемом использования таких отходов признан почвенный метод с возделыванием сельскохозяйственных культур [1 -4]. В то же время если в западноевропейских странах сельскохозяйственное использование осадков достигает 40% и более от образующихся их объемов, то в условиях России оно не превышает 5-7%. Основное ограничение в использовании осадков сточных вод в агрокультуре - непостоянный химический состав и возможное превышение сверх существующих регламентов содержания тяжелых металлов, что связано с риском загрязнения почвы и возделываемых растений.
С учетом изложенного цель наших исследований - оценка влияния осадков сточных вод на урожайность сельскохозяйственных растений, а также на загрязнение растительной продукции и почвы тяжелыми металлами.
Стационарный полевой эксперимент выполнен на опытном поле Вологодской молочно-хозяйственной академии имени Н.В.Верещагина. В эксперименте изучали эффективность использования компоста из торфа и осадка сточных вод ОСК «Вологдагорводоканал» в возрастающих дозах, сочетания компоста с минеральными удобрениями, а также органоминерального гранулированного удобрения - ОМУГ, созданного с использованием осадка, азотных и калийных минеральных удобрений. Компост на основе осадка и торфа готовили в соотношении 1:1.
Применяемые в опытеудобрения -компост и ОМУГ - по агрохимическим и санитарно-токсикологическим показателям соответствовали требованиям ГОСТ Р 27.4.3.07-2001.
Исследования проводили в звене полевого севооборота: лен-долгунец -картофель. Удобрения вносили под лен-долгунец раннеспелого сорта Зарянка. На второй культуре звена севооборота - картофеле средне-раннего сорта Елизавета изучали их последействие. Повторность опыта трехкратная. Размещение вариантов систематическое. Площадь опытной делянки 10 м2 (4 х 2,5 м), общая площадь под опытом - 210 м2. Опыт развернут на 3 полях, которые вводили последовательно в 2010, 2011, 2012 гг
Органоминеральное удобрение ОМУГ созданное на основе обезвоженного осадка сточных вод, производится в виде гранул размером 14 х 20 мм, характеризуется нейтральной реакцией, в 1 т содержится 225 кг органического вещества и 48 кг NPK.
Компосты в сухом веществе содержали до 67% органического вещества, 2-2,8% общего азота, 0,8-3,1% общего фосфора, 0,3-2,5% общего калия, имели нейтральную реакцию среды. Торф, использовавшийся для приготовления компостов, соответствовал ГОСТ Р 52991. 1 -2000. По результатам анализа, содержание тяжелых металлов и мышьяка в компостах и ОМУГ ниже существующих нормативов РФ (ГОСТ Р 17.4.3.07-2001).
Исходная дерново-слабо-подзолистая среднесуглинистая почва опытного участка в слое 0-20 см содержала гумуса 3,9%, подвижного фосфора и калия (по Кирсанову) - соответственно 230 и 113 мг/кг, Нг - 3,3, S - 17,5 мг-экв./100 г, Си - 5,2 мг/кг, Zn - 24,7, РЬ - 9,1, Cd - 0,48, Мп - 277, N - 9,9, Сг - 11,1, Нд - 0,02, Со - 5,7, As - 1,3 мг/кг при рН КС1 - 5,3.
Схема опыта включала контроль (вариант 1) и шесть вариантов с удобрениями: компост в возрастающих дозах 2, 4 и 6 т/га (органическая система); NPK, эквивалентно 4 т/га компоста (минеральная система); компост, 2 т/га и NPK, эквивалентно 2 т/га компоста (органоминераль-ная система); органоминеральное гранулированное удобрение (ОМУГ), 4 т/га. Исследования и обработка опытных данных проведены общепринятыми методами [4]. Химические анализы почвы и растениеводче-
1. Влияние удобрений на основе осадка сточных вод на урожайность соломы и семян льна-долгунца (в среднем за 3 года), ц/га
Вариант Солома Семена
ц/га прибавка ц/га прибавка
ц/ га | % ц/ га | %
Контроль 21,5 - - 2,3 - -
Компост, 2 т/га 23,1 1,6 7,4 2,5 0,2 8,7
Компост, 4 т/га 25,0 3,5 16,2 2,9 0,6 26,1
Компост, 6 т/га 26,8 5,3 24,7 3,3 1,0 43,5
ЫРК, эквивалентно 4 т/га компоста 24,4 2,9 13,4 2,6 0,3 13,0
Компост, 2 т/га + ЫРК, эквивалентно
2 т/га компоста 27,0 5,5 25,4 3,1 0,8 34,8
ОМУГ, 4 т/га 29,8 8,3 38,6 3,3 1,0 43,5
НСР05 - 1,5 - - 0,2 -
2. Влияние удобрений на основе осадка сточных вод на урожайность картофеля (в среднем за 3 года), ц/га
Вариант Клубни Ботва
ц/га прибавка ц/га прибавка
ц/га 1 % ц/га I %
Контроль 187 - 143 - -
Компост, 2 т/га 195 8 4,3 147 4,7 3,3
Компост, 4 т/га 198 11 5,9 153 10,0 7,0
Компост, 6 т/га 213 26 13,9 170 27,8 19,5
ЫРК, эквивалентно 4 т/га компоста 194 7 3,7 146 3,0 2,1
Компост, 2 т/га + ЫРК, эквивалентно
2 т/га компоста 201 14 7,5 150 7,0 4,9
ОМУГ, 4 т/га 224 37 19,8 174 31,2 21,9
НСР05 8,3 8,5
скои продукции выполнены согласно утвержденным ГОСТам и методикам в аккредитованной испытательной лаборатории ФГБУ ГЦАС «Вологодский». Динамику содержания минерального азота в почве определяли в слое 0-40 см. Действие компостов из осадков на биологическую активность почвы определяли по интенсивности разложения целлюлозы.
Вегетационные периоды в 2010, 2011 и 2013 гг. были засушливыми (ГТК по Селянинову составлял соответственно 0,8; 1,0 и 1,0), 2012 г характеризовался как слабозасушливый (ГТК =1,1).
Согласно экспериментальным данным, применяемые удобрения оказали положительное влияние на урожайность сельскохозяйственных культур.
Наибольшие достоверные прибавки урожая льносоломы в среднем за 3 года при урожайности в контроле 21,5 ц/га были достигнуты в вариантах с внесением 4 т/га ОМУГ - 8,3 ц/га; с органоминеральной системой - 5,5 ц/ га и с 6 т/га компоста - 5,3 ц/га (табл. 1). При использовании компоста в возрастающих дозах от 2 до 6 т/га отмечена тенденция повышения урожайности льносоломы.Наиболее высокие прибавки льносемян, составившие от 26 до 44%, установлены при внесении 4 и 6 т/га компоста, ОМУГ и сочетания 2 т/га компоста + NPK. Менее эффективным оказалось использование одних минеральных удобрений и компоста в низкой дозе.
Последействие ОМУГ, компоста в дозе 6 т/га и органоминеральной системы удобрения (компост 2 т/га + NPK) обеспечило существенное увеличение урожайности картофеля, по сравнению с контролем, составившее соответственно 37 ц/га (19,8%), 26 ц/га (13,9%) и 14 ц/га (7,5%). Эффект от последействия компоста в дозе 4 т/га, хотя и был достоверным, но прибавка при этом не превышала 5,9% (табл. 2). Внесение под предшествующую культуру компостов в дозах 4 и 6 т/га, а также ОМУГ способствовало развитию вегетативной массы растений картофеля, обеспечивая значимый прирост ботвы, соответственно на 7; 19,5 и 21,9%.
Внесение органических и минеральных удобрений не оказало значительного влияния на изменение химического состава соломы и семян льна-долгунца. Незначительное повышение содержания азота в растениях (на 0,11, 0,06 % по отношению к контролю) отмечено при внесении минеральных удобрений и 6 т/га компоста. В семенах льна-долгунца количество азота колебалось от 4,2% в варианте с компостом в дозе 2 т/га до 4,7% при повышении его дозы до 4 т/га. Содержание фосфора и калия в соломе и семенах льна-долгунца мало изменялось в зависимости отудобрений.
Незначительные отклонения от контроля на фоне последействия изучаемых удобрений в количестве азота, фосфора и калия наблюдались и в клубнях картофеля. В то же время во всех вариантах использования удобрений отмечен рост содержания крахмала. Наибольшим, превышающим контроль на 2,3-2,9%, он был при внесении компоста.
Удобрения на основе осадка сточных вод и ОМУГ улучшали морфологические признаки соломки льна, повышая техническую длину, по сравнению с контролем, на 1,8-6,7 см.
Определение содержания тяжелых металлов в биомассе льна-долгунца в среднем за годы исследований показало, что внесение компоста в дозе 6 т/ га приводило к некоторому увеличению концентрации свинца и мышьяка в рас-
тениях (рис. 1). В целом следует отметить, что использование всехудобрений в изучаемых дозах практически не влияло на содержание токсичных элементов, а наблюдаемая вариация обусловлена пестротой почвенного плодородия и неучтенными случайными факторами. Концентрация исследуемых токсичных элементов в растениях льна не превышала допустимых уровней (МДУ 1234/281-87). При сравнении содержания токсичных элементов с гигиеническими требованиями по безопасности продуктов нарушений в клубнях картофеля также не было отмечено.
Известно, что в дерново-подзолистых почвах к наиболее дефицитным среди основных элементов питания растений относится азот. При этом подавляющая часть этого элемента (до 99%) находится в почве в связанной, непосредственно недоступной для растений форме в виде различных гумусовых веществ, и только 1 % представлен минеральными подвижными соединениями. Общая концентрация легкоусвояемого азота в почве зависит от содержания органического вещества и биологической активности почвы.
В нашем опыте в среднем за годы исследований (2011-2012 гг.) на посевах льна-долгунца до внесения удобрений запас минерального азота в почве по вариантам опыта колебался от 42,3 до 54,9 кг/га (рис. 2). В фазе всходов его содержание возросло при использовании компоста в дозе 4 т/га и ОМУГ. К фазе цветения запас минерального азота значительно снижался, но оставался выше, чем в контроле. К концу уборки в варианте с 4 т/га компоста наблюдалось увеличение содержания ^ин, что, по всей вероятности, обусловлено продолжающейся минерализацией азота, входящего в состав органического вещества компоста.
В год последействия при выращивании картофеля запас минерального азота в контроле колебался в период вегетации незначительно, от 55,7 до 56,7 кг/га (см. рис. 2). В вариантах с
Рис. 1. Влияние удобрений на содержание тяжелых металлов и мышьяка в соломе льна-долгунца, в среднем за 3 года: ш — Ая; Я — Сс1; ш — РЬ
сл
Рис 2. Влияние удобрений на содержание минерального азота в почве, в среднем за годы исследований: а) по фазам развития льна; б) по фазам развития картофеля: —
контроль; —я--ОСВ + торф, 4т/га с.е.; —*— ОМУТ, 4т/га с.е.
применением удобрений динамика Nmhh имела сходный характер. Однако при этом в целом прослеживалась тенденция более высокого содержания минерального азота на фоне последействия компоста, по сравнению с ОМУГ, что, на наш взгляд, обусловлено дальнейшей минерализацией органического вещества обезвоженного осадка сточных вод и торфа.
Внесение компостов благоприятно сказалось на развитии почвенного микробиоценоза. Более высокая интенсивность разложения целлюлозы (табл. 3) отмечена при внесении 6 т/га компоста и ОМУГ В среднем за годы исследований она достигала 51,5%. Слабое разложение целлюлозы наблюдали в контроле (23,8%) и в варианте с низкой дозой компоста (35,6%).
Таким образом, компосты на основе осадков сточных вод г Вологды и органоминеральное гранулированное
удобрение ОМУГ характеризуются высокой удобрительной ценностью и при внесении в почву в дозе 4 т/га сухого вещества обеспечивают достоверное повышение урожайности соломы и семян льна-долгунца, а в последействии - клубней картофеля при высоком качестве растительной продукции. Использование компостов и ОМУГ в рекомендуемой дозе оптимизирует уровень минерального питания растений, повышает биологическую активность почвы, не вызывает накопления тяжелых металлов в почве и растительной продукции.
Литература
1. ГОСТ 17.4.3.07-2001 Охрана природы. Почвы. Требования к свойствам осадков сточных вод при использовании их в качестве удобрений. М.:ГОССТАНДАРТ России,2001.
3. Влияние последействия удобрений на разложение целлюлозы в почве за годы исследований
■л
о см см
е и
е
и
е
2
е
m
Разложение целлюлозы, % Превышение
Вариант дей- 1-й год по- в среднем над контро-
ствие следействия за 2 года лем, %
Контроль 20,0 27,5 23,8 -
Компост, 2 т/га 24,8 46,5 35,6 11,8
Компост, 4 т/га 37,3 70,5 53,9 30,1
Компост, 6 т/га 44,8 65,4 55,1 31,3
ЫРК, эквивалентно 4 т/га компоста 39,1 56,4 47,7 23,9
Компост 2 т/га + ЫРК, эквивалентно
2 т/га компоста 42,9 52,6 47,8 24,0
ОМУГ, 4 т/га 46,9 56,1 51,5 27,7
НСР05 6,1 5,9 4,6 -
2. Байбеков Р.Ф. Агроэкологическое состояние почв при длительном применении удобрения. М.: ЦИНАО, 2003. 192 с.
3. Ганжара Н.Ф., Байбеков Р.Ф. Современные способы биоконверсии органических отходов и получения высококачественных органических удобрений // Известия ТСХА. 2007. вып.1. С.133-141.
4. Ладонин В.Ф., Мерзлая Г.Е., Афанасьев Р.Ф. Стратегия использования осадков сточных вод и компостов на их основе в агрикультуре / под редакцией Н.З. Мила-щенко. М.: Агроконсалт, 2002. 140 с.
5. Доспехов Б. А. Методика полевого опыта. М.: Колос, 1985. 415 с.
Organic waste application for the agrocenosises fertilization
R.F. Baybekov, G.E. Merzlaya, O.A. Vlasova
Pryanishnikov D.N. All-Russian Research Institute of Agrochemistry, Pryanishnikova str., 31A, Moscow, 127550, Russia
Summary. The purpose of researches is an assessment of influence of sewage sludges on productivity of agricultural cultures, and also on heavy metals pollution of plant production and soil. Trial field of the Vologda State Dairy Farming Academy named after N.V. Vereshchagin had a soddy cryptopodzolic medium loamly soil with content humus 3.9% in a 0-20 cm layer and labile phosphorus and potassium (according to Kirsanov) -respectively 230 and 113 mg/kg. The scheme of experience included control and six options with fertilizers: compost on the basis of sewage sludges and peat (1:1) in the increasing doses of 2, 4 and 6 t/ha (organic system); NPK, equivalently 4 t/ha of compost (mineral system); compost, 2 t/ha, and NPK, equivalently 2 t/ha of compost (organo-mineral system); the organo-mineral granulated fertilizer, 4 t/ha. Researches were conducted in a link of a field crop rotation: fiber flax - potatoes. Fertilizers were applied for the first culture, after-effect was studied on the second one. Application of fertilizers on the basis of sewage sludges increased flax straw productivity by 25-38%, potatoes tubers - by 14-37% at high quality of plant production. Composts and organo-mineral granulated fertilizers application in a dose of 4 t/ha optimizes the level of mineral nutrition of plants, increases biological activity of the soil, doesn't cause heavy metals accumulation in the soil and plant production.
Keywords: sewage sludges fertilizers, application rate, productivity, soil, heavy metals.
Author Details: R.F. Baybekov, Corresponding Member of RAS, Dr. Sc. (Agr.), Deputy Director (e-mail: [email protected]); G.E. Merzlaya, Dr. Sc. (Agr.), Head of Laboratory; O.A. Vlasova, Cand. Sc. (Agr.), senior researcher
For citation: Baybekov R.F., Merzlaya G.E., Vlasova O.A. Organic waste application for the agrocenosises fertilization. Zemledelie. 2015. No2. pp. 34-36(in Russ)
