CC BY
33
УДК 631.445.4+631.879.2
ИЗМЕНЕНИЕ СВОЙСТВ ЧЕРНОЗЕМА ВЫЩЕЛОЧЕННОГО ПОД ДЕЙСТВИЕМ КОМПОСТОВ ИЗ ОСАДКОВ СТОЧНЫХ ВОД
Н. П. Чекаев, канд. с.-х. наук, доцент ФГОУ ВПО «Пензенская ГСХА», т. 8 (412) 628-367
В статье показано положительное влияние компостов, приготовленных на основе осадков сточных вод, в качестве органического удобрения на агрохимические, физикохимические свойства чернозема выщелоченного и урожайность культур зернопарового севооборота.
Ключевые слова: чернозем выщелоченный, компосты из осадков сточных вод, органические удобрения, агрохимические и физико-химические свойства, урожайность.
Использование осадков сточных вод (ОСВ) в качестве органических удобрений, как правило, лимитируется высоким содержанием в них тяжелых металлов, которые после их внесения в почву аккумулируются в ней, попадают в продукцию растениеводства, загрязняют почву и нарушают экологическую обстановку [1, 3].
В связи с этим при использовании ОСВ в качестве органических удобрений необходимо учитывать в них содержание тяжелых металлов и по количеству их в осадках регламентировать дозы внесения последних в почву.
Содержание тяжелых металлов в ОСВ зависит от доли промышленных сточных вод в общегородской канализационной сети [4]. Осадки сточных вод коммунального хозяйства г. Пензы, хранящиеся на иловых
площадках очистных сооружений, содержат различные тяжелые металлы, количество которых варьирует в широких пределах.
Результаты исследований показывают, что в осадках сточных вод коммунального хозяйства г. Пензы наблюдается некоторое превышение ПДК по кадмию и никелю. Содержание остальных исследуемых тяжелых металлов значительно ниже ПДК (табл. 1).
Для расширения масштабов утилизации ОСВ необходимо проводить мероприятия по снижению содержания в них вредных веществ, поступающих в городскую канализацию с промышленными сточными водами, до уровней, определяемых установленными требованиями [2].
В качестве основного метода обезвреживания осадков предлагается компости-
Таблица 1
Содержание тяжелых металлов в осадках сточных вод коммунального хозяйства г. Пензы (2002 г.)
Элемент Класс опасности Содержание, мг/кг ПДК, мг/кг Среднее содержание, мг/кг
Свинец (РЬ) 1 44,2...77,7 1000 61,0
Кадмий (Сф 1 13,1...31,9 30 22,5
Никель (Ы1) 2 239,9.359,3 400 299,6
Цинк (2п) 1 508,8.1115,3 4000 812,1
Медь (Си) 2 411,3.484,2 1500 447,8
Марганец (Мп) 3 285,0.337,7 2000 311,4
Нива Поволжья № 1 (14) февраль 2010 31
рование с различными органическими наполнителями, в качестве которых могут использоваться некоторые отходы предприятий (опилки, стружки, древесная кора, лигнин и др.) и растительные отходы сельскохозяйственного производства (солома зерновых и кормовых культур, ботва технических культур).
С целью улучшения качества используемых осадков сточных вод и снижения вредного воздействия токсичных тяжелых металлов были заложены в полевых условиях следующие компосты: 1. ОСВ в чистом виде; 2. ОСВ + доломитовая мука;
3. ОСВ + дефекат; 4. ОСВ + навоз; 5. ОСВ + солома; 6. ОСВ + навоз + доломитовая мука; 7. ОСВ + солома + доломитовая мука; 8. ОСВ + навоз + дефекат; 9. ОСВ + солома + дефекат.
Навоз и солому добавляли в эквивалентных соотношениях по содержанию в них углерода. Дефекат и доломитовую муку рассчитывали по гидролитической кислотности почвы опытного участка (доза СаСО3 = 1,5-Нг).
В процессе компостирования осадков протекает биотермический процесс, сопровождающийся потреблением органических веществ и повышением температуры до 50...80°С, что приводит к обеззараживанию и сокращению массы осадков. При этом количество органических веществ сокращается на 15.30 %, а иногда и более в зависимости от состава, метода, продолжительности и условий компостирования.
Готовый компост получили в виде сыпучего материала влажностью 40.50 %. Вследствие снижения влажности и распада органических веществ объем компоста уменьшился. Готовый компост не имел запаха, обладал оптимальным химическим составом и хорошими механическими свойствами (табл. 2).
Таблица 2
Химический состав полученных компостов
Компостирование осадков сточных вод с органическими и известковыми материалами дает возможность получить ценные по химическому составу компосты, характеризующиеся оптимальными свойствами и показателями. Это приобретает особый смысл, так как имеет не только природоохранное, но и экономическое значение, содействуя восполнению сырьевых и материальных ресурсов.
В связи с этим целью исследований было изучение действия и последействия компостов, приготовленных на основе ОСВ, на плодородие чернозема выщелоченного и урожайность сельскохозяйственных культур.
Исследования проводились в пятипольном зернопаровом севообороте (пар чистый - озимая пшеница - просо - яровая пшеница - ячмень) по следующей схеме:
1. Без удобрений (контроль); 2. ОСВ 70 т/га в чистом виде; 3. Компост (ОСВ + доломитовая мука); 4. Компост (ОСВ + дефекат); 5. Компост (ОСВ + навоз); 6. Компост (ОСВ + солома); 7. Компост (ОСВ + навоз + доломитовая мука); 8. Компост (ОСВ + солома + доломитовая мука); 9. Компост (ОСВ + навоз + дефекат); 10. Компост (ОСВ + солома + дефекат).
Повторность опыта трехкратная, размещение делянок рендомизированное. Площадь делянок 12 м2. Учетная площадь 9 м2.
Применение компостов на основе ОСВ способствовало увеличению содержания щелочногидролизуемого азота уже в первый год действия по сравнению с контрольным вариантом на 0,8.2,6 мг/100 г почвы. Без применения удобрений количество щелочногидролизуемого азота за четыре года снизилось на 1,1 мг/100 г почвы и составило в 2007 году 9,0 мг/100 г почвы. Наибольшее содержание этой формы азота обеспечивало применение совместного компостирования ОСВ, навоза и дефеката, как в прямом действии, так и в последействии. Содержание азота на этом варианте составило 13,1 мг/100 г почвы в 2004 году и 12,5 мг/100 г почвы в 2007 году (табл. 3).
Исследования показали, что использование компостов на основе ОСВ позволило повысить содержание подвижного фосфора в почве по сравнению с контролем уже в первый год действия на 0,82 мг/100 г почвы. Максимальное количество подвижных форм фосфора наблюдалось при применении компостов на основе ОСВ, навоза и дефеката. В этом варианте содержание подвижного фосфора в первый год действия составило 11,2 мг/100 г почвы. Аналогическую картину наблюдали и в конце ро-
Вари- ант Влаж- ность, % Содержание, %
угле- род азот фос- фор калий
1 43,4 20,3 0,22 0,10 0,10
2 42,8 21,1 0,23 0,11 0,11
3 41,6 23,1 0,27 0,12 0,13
4 44,6 34,3 0,31 0,18 0,35
5 44,9 41,1 0,30 0,15 0,49
6 45,1 35,0 0,32 0,18 0,36
7 45,2 42,0 0,30 0,16 0,51
8 45,2 36,1 0,35 0,19 0,37
9 45,4 43,6 0,34 0,17 0,52
Изменение содержания питательных элементов в почве под влиянием компостов, приготовленных на основе ОСВ
Таблица 3
Вариант опыта Содержание, мг/100 г почвы
N Р К
Исходное значение перед закладкой опыта в 2003 г. 10,1 9,3 12,6
1. Без удобрений (контроль) 9,0 8,6 11,6
2. ОСВ 70 т/га в чистом виде 11,4 9,9 13,0
3. Компост (ОСВ + доломитовая мука) 11,4 9,8 13,6
4. Компост (ОСВ + дефекат) 11,6 10,3 13,4
5. Компост (ОСВ + навоз) 11,4 9,9 13,0
6. Компост (ОСВ + солома) 10,4 9,6 12,8
7. Компост (ОСВ + навоз +доломитовая мука) 11,4 10,2 14,2
8. Компост (ОСВ + солома+доломитовая мука) 11,9 9,8 13,6
9. Компост (ОСВ + навоз + дефекат) 12,5 10,8 14,5
10. Компост (ОСВ + солома + дефекат) 12,0 10,2 13,9
тации севооборота в 2007 году, хотя его содержание по всем вариантам снизилось. На варианте без удобрений содержание подвижного фосфора по сравнению с исходным значением за четыре года снизилось на 0,7 мг/100 г почвы и к 2007 году составило 8,6 мг/100 г почвы.
Аналогичные изменения наблюдали в калийном режиме чернозема выщелоченного как в начале ротации севооборота, так и в конце. Наибольшее количество обменного калия наблюдалось при внесении компоста на основе ОСВ, навоза и дефеката.
Без использования удобрений в почве происходит сдвиг в сторону насыщения почвенно-поглощающего комплекса ионами водорода. Наметилась тенденция и к снижению величины рНотл. За пять лет исследований рНотл. черноземной почвы снизилась на 0,15 ед. (табл. 4).
При применении компостов на основе ОСВ величина рН^л за годы исследований увеличилась по сравнению с исходным значением на 0,05.0,88 ед. Наибольший
сдвиг рН^. к 2007 году наблюдали при использовании компоста на основе ОСВ, навоза и доломитовой муки. На всех вариантах, где в компосты добавляли доломитовую муку и дефекат, почва из разряда слабокислых перешла в разряд близких к нейтральным. На контрольном варианте наблюдали обратную картину: в этом случае почва стала среднекислой.
Использование компостов на основе осадков сточных вод снижало концентрацию ионов водорода в черноземе выщелоченном уже в первый год их действия. За год величина гидролитической кислотности на этих вариантах, как показывает табл. 4, снизилась по сравнению с контролем на 0,10.1,38 мг-экв./100 г почвы.
К 2007 году величина гидролитической кислотности на вариантах с компостами снизилась по сравнению с исходными значениями на 0,07.2,21 мг-экв./100 г почвы.
Компосты на основе ОСВ, способствуя накоплению гумуса, катионов кальция и
Таблица 4
Изменение физико-химических свойств почвы под влиянием компостов, приготовленных на основе ОСВ
Вариант опыта рНКС1 Значение, мг-экв./100 г почвы
Нг Б
Исходное значение перед закладкой опыта в 2003 г. 5,16 5,32 33,9
1. Без удобрений (контроль) 5,01 5,73 33,0
2. ОСВ 70 т/га в чистом виде 5,21 5,35 34,7
3. Компост (ОСВ + доломитовая мука) 6,20 3,17 35,4
4. Компост (ОСВ + дефекат) 5,93 3,85 35,8
5. Компост (ОСВ + навоз) 5,21 5,25 34,2
6. Компост (ОСВ + солома) 5,14 5,25 34,2
7. Компост (ОСВ+навоз+доломитовая мука) 6,04 3,17 35,4
8. Компост (ОСВ+солома+доломитовая мука) 5,93 3,45 25,8
9. Компост (ОСВ + навоз + дефекат) 5,81 3,11 36,3
10. Компост (ОСВ + солома + дефекат) 5,63 3,25 35,4
Нива Поволжья № 1 (14) февраль 2010 33
магния, повлияли и на состав обменных катионов в почвенно-поглощающем комплексе.
На варианте без применения компо-стов наметилась тенденция к снижению суммы обменных оснований, что связано с процессами подкисления почвы. При этом содержание обменных оснований снизилось к 2007 году на 0,9 мг-экв./100 г почвы.
При использовании компостов на основе ОСВ сумма обменных оснований за год возросла на 0,6.2,5 мг-экв./100 г почвы. Максимальное значение суммы обменных оснований в условиях 2007 года наблюдали на варианте с использованием компоста на основе ОСВ, навоза и дефеката. На этом варианте сумма обменных оснований составила 36,3 мг-экв./100 г. почвы, что было выше контрольного варианта на 3,3 мг-экв./100 г почвы.
Таким образом, как показали результаты исследований, при применении компостов на основе ОСВ наметилась тенденция к снижению почвенной кислотности и увеличению в составе ППК чернозема выщелоченного кальция и магния, особенно в большей степени это проявляется при добавлении в компосты известковых материалов.
Прибавка урожая зерна озимой пшеницы от прямого действия ОСВ составила
0,26 т/га, при урожайности на контрольном варианте 2,45 т/га. Максимальная урожайность озимой пшеницы была получена при совместном компостировании ОСВ, навоза и дефеката (3,13 т/га). Разница с контролем составила 0,68 т/га, т. е. 27,6 %.
Прибавка урожая зерна озимой пшеницы на вариантах с применением других компостов составляла 0,27.0,52 т/га, превысив урожайность на контрольном варианте на 11,0.21,0 % соответственно.
Аналогичную картину наблюдали и в последействии компостов в 2005, 2006 и 2007 годах. Урожайность проса в 2004 году на вариантах опыта колебалась в пределах 2,15.3,03 т/га. Самую высокую урожайность наблюдали на варианте с компостом из ОСВ, навоза и дефеката. В 2006 году урожайность яровой пшеницы на этом варианте составила 3,22 т/га, что было на 0,47 т/га выше контрольного варианта. В 2007 году урожайность ячменя по вариантам опыта колебалась в интервале от 1,92 до 2,50 т/га. Как и в предыдущие годы, наибольшая урожайность наблюдалась на варианте с применением компоста на основе ОСВ, навоза и дефеката.
Таким образом, компосты на основе ОСВ, улучшая свойства чернозема выщелоченного, существенно увеличивают урожайность сельскохозяйственных культур, как в прямом действии, так и в последействии.
Литература
1. Агроэкологическая оценка использования осадка сточных вод / Г. Е. Мерзлая и др. // Агрохимия. - 1995. - № 5. - С. 97-102.
2. Покровская, С. Ф. Использование осадка городских сточных вод в сельском хозяйстве / С. Ф. Покровская, В. А. Касатиков. - М.: ВНИИТЭИ, 1987. - С. 46-50.
3. Хомяков, Д. М. Некоторые проблемы использования ОСВ на удобрение / Д. М. Хомяков // Земледелие. - 1991. - № 8. -С. 62-65.
4. Использование в сельском хозяйстве Украины органо-минеральных удобрений на основе осадка сточных вод / А. С. Ют-кина и др. // Тезисы докл. 11-го Международного конгресса «Биоконверсия органических отходов народного хозяйства и охрана окружающей среды». - Ивано-Франковск, 1992. - С. 83-86.
