CC BY
110
УДК 631.46:631.87
Л.П. Степанова, доктор сельскохозяйственных наук Е.И. Степанова, кандидат сельскохозяйственных наук И.М. Тихойкина, В.С. Шамараева, П.И. Рыбин, аспиранты ФГБОУ ВПО Орёл ГАУ
ВЛИЯНИЕ НЕТРАДИЦИОННЫХ УДОБРИТЕЛЬНЫХ ФОРМ НА БИОГЕННОСТЬ И БИОЛОГИЧЕСКУЮ АКТИВНОСТЬ ПОЧВЫ
В настоящее время отходы оказывают существенное влияние на состояние биогеоценозов, вызывая в них необратимые изменения и деградацию почв. Этот факт подчеркивает необходимость разработки приемов утилизации формирующихся отходов производства. Одним из способов утилизации отходов является использование удобрительных свойств химических соединений, входящих в состав разичных видов отходов производства. сследованиями показано, что наличие макро- и микроэлементов в составе органоминеральных отходов дает возможность частично решить проблему комплексного внесения в почву необходимых питательных элементов.
Ключевые слова: биологическая активность почвы,
мясокостная мука, цеолит, осадок сточных вод.
В условиях современного развития человеческого общества геохимические кризисы в ландшафтах и в целом их геохимическая обстановка определяется не только совокупностью природных процессов, характеризующих трансформацию (мобилизацию и иммобилизацию) веществ, их миграцию и акк$м$ляцию, но и в значительной степени разнообразными воздействиями, связанными с деятельностью человека.[1,4]
При многообразии пост$пающих в почв$ веществ они могут быть объединены по эффекту (результату) воздействия на две главные группы веществ -вещества педохимически активные и вещества биохимически активные (Глазовская).[6]
Педохимически активные вещества изменяют кислотно-щелочные и окислительно-восстановительные условия в почве. Это щелочи и минеральные (и органические) кислоты, физиологически кислые соли. Эти вещества изменяют кислотно-щелочные $словия и как следствие подвижность многих химических соединений, а также влияют на условия жизнедеятельности почвенной биоты (в зависимости от изменения реакции среды и OX- Red условий). Некоторые газы (H2S CH4), изменяя OB-обстановку в системе, влияют не только на поведение отдельных элементов, но и активность почвенной биоты.
Биохимически активные вещества действуют, прежде всего, на живые организмы (пестициды, гербициды, тяжелые углеводороды и др.). К биохимически активным относятся все токсичные микроэлементы и их соединения (Hg, As, Se, Pb, Cd, Cr, Ni, радиоактивные вещества и многие другие). При пост$плении биохимически активных веществ изменение почвенно-геохимической обстановки обычно наступает не сразу, а через некоторое время как следствие нарушения почвенной биоты.
Устойчивость природных систем к техногенным воздействиям определяется след$ющим: характером техногенного воздействия; свойствами самих природных систем, в данном сл$чае их
Currently, waste is a significant impact on the state of ecosystems, causing themirreversible changes and soil degradation. This fact underlines the need to developmethods of disposal of waste products are formed. One way is to use waste fertilizingproperties of chemical compounds that make up the different types of waste. Studies have shown that the presence of macro-and microelements in the organic fertilizermakes it possible to partially solve the problem of the complex into the soil of necessarynutrients.
Key words: biological activity of the soil, meat and bone meal, zeolite, sewage sludge.
геохимической стр$кт$рой и характером ф$нкционирования.
Один из способов утилизации вторичных природных рес$рсов - использование их для химической мелиорации и удобрения почв. При этом, земледелие обеспечивается относительно дешевыми $добрениями (в ряде сл$чаев почти готовыми известковыми, фосфорноизвестковыми или
микро$добрениями) и выполняются задачи охраны окр$жающей среды - $меньшается загромождение территорий отвалами, предотвращается загрязнение.
Ежегодно в мире накапливается огромное количество отходов металл$ргической (шлаки), мясоперерабатывающей (мясокостная мука МКМ), сахарной промышленности (дефекат),
коммунального хозяйства (осадок сточных вод OCB), поэтом$ с$ществ$ет проблема их хранения, переработки и утилизации. Использование дефеката, МКМ, OCB, шлаков в сельском хозяйстве в последние десятилетие рассматривается как наиболее эффективный способ $тилизации, что объясняется наличием в их составе органических веществ и минеральных питательных элементов.
B связи с отмеченными требованиями нами было из$чено влияние осадка сточных вод, шлаковых алюминиевых отсевов и природных цеолитов на состав и свойство питательных гр$нтов в цветоводстве на основе г$м$сового горизонта темносерой лесной среднес$глинистой почвы.
А также в задачи наших исследований входило изучение влияния различных доз МКМ и дефеката в сочетании с природными минералами цеолитов Хотынецкого месторождения на состав и свойства питательных гр$нтов на основе г$м$сового горизонта темно-серой лесной среднес$глинистой почвы и чернозема оподзоленного.
Материалы и методика исследований
B качестве объектов исследования использовали пахотный горизонт темно-серой лесной среднесуглинистой почвы, характеризующийся
следующими: содержание физический глины - 3840%; гумус - 5,4-5,5%; доступный фосфор - 12,5-15,0 мг/100г; обменный калий - 12,0-12,6 мг/100 г; рНсол -
5,2-5,5; рНвод - 5,8-6,0; сумма поглощенных
оснований - 35 мг/экв/100г, нитратный азот - 3,9 мг/кг; аммиачный азот - 2,11 мг/кг; пахотный горизонт чернозема оподзоленного:
характеризующийся следующими: содержание
физический глины - 43,4%; г$м$с - 6,52%; дост$пный фосфор - 13,5мг/100г; обменный калий - 13,4 мг/100 г; рНсол - 5,2-5,5; нитратный азот - 5,7 мг/кг; аммиачный азот - 2,47 мг/кг и пахотныш горизонт чернозема выщелоченного характеризующийся следующими: содержание физический глины - 45,4%; гумус - 6,45%; доступный фосфор -7,5мг/100г; обменный калий - 16,8 мг/100 г; рНсол - 5,24; нитратный азот - 3,6 мг/кг; аммиачный азот - 2,62 мг/кг.
Мясокостная мука: отход
мясоперерабатывающей промышленности содержит (%): влаги - 10-12; жира - 12%; золы - 20%; протеина
- 35%; основные виды микроэлементов (мг/кг): Си -7,49; Zn - 47,9; Мп - 9,4; основные виды макроэлементов (г/кг): Са - 29,2; Р - 10,5; К - 3,3.
Дефекат: подсушенный до сыпучего состояния (влажность 25-30%) дефекат содержит (%): извести углекислой (с примесью едкой) - 60-75; органических веществ - 10-15; азота - 0,2-0,7; фосфора (Р205) -0,2- 0,9; калия (К20) - 0,5-1; некоторое количество магния, серы и микроэлементов.
Цеолит: представлены цеолитсодержащими
трепелами со след$ющим минеральным составом: клиноптилолит - 37,5%, кварц - 22,0%,
монтмориллонит - 8-10%, кристобаллит - 15-18%, гидрослюды - 11%, кальцит - 3,0%, минералы группы полевых шпатов - 0,5%. Удельный вес 2,49 г/см3, объемный вес - 0,99 г/см3, пористость - 61,1%. Химический состав, % от массы: 8Ю2 - 72,85, ТЮ2 -0,57, А1203 - 10,41, Ре203 - 3,64, СаО - 1,52, К20 - 1,70,
рНводн. - 8,3.
Шлак - солевые отсевы алюминиевого шлака (ОАО «Мценского Завода Алюминиевого Литья» г. Мценск) выпускаемых по ГОСТу - 1639-79.
Химический состав (%): А1 - 2.82, А120з - 16.26, 81 -4.90, М§ - 1.74, Бе- 1.70, Мп- 0.15, Zn- 0.64, 804- 0,28; Си -0.66, Са -0.2, Ка - 2.42, К - 3.74, С1 - 2.00, Сё -0.004, Т1 - 0.085, 8п -0.018, рНвод.-8
Осадок сточны1х вод города Орла (0СВ) характериз$ется след$ющими показателями: органическое вещество - 25-43%; азот общий - 1,52,0%; фосфор общий - 2,5-4,5%; калий общий - 0,550,64%; зольность - 56,9-70,4%; влажность - 35,861,9%; рНсол. - 7,4-7,5%. Содержание тяжелых металлов в ОСВ: Л§ - 12-16 мг/кг; Сё - 17-19 мг/кг; Со - 15-17 мг/кг; Сг - 2100-2255 мг/кг; Си - 20002200 мг/кг; № - 760-825 мг/кг; РЬ - 169-198 мг/кг; Zn
- 1100-1210 мг/кг.
Опы1т 41. Экологическая оценка эффективности применения различных $добрительных форм в озеленительном строительстве. Варианты опыта: 1. контроль (темно-серая лесная среднес$глинистая почва, гор. А^; 2. почва + шлак (1,5 кг/м2); 3. почва +
цеолит (0,75 кг/ м2); 4. почва + осадок сточных вод (0,75 кг/ м2); 5. почва + шлак (1,5 кг/м2) + цеолит (0,75 кг/ м2); 6. почва + шлак (1,5 кг/м2) + осадок сточных вод (0,40 кг/ м2); 7. почва + цеолит (0,75 кг/ м2) + осадок сточных вод (0,40 кг/ м2); 8. почва + шлак (1,5 кг/м2) + цеолит (0,75 кг/ м2) + осадок сточных вод (0,40 кг/ м2).
Размер опытных делянок 1м2, повторность четырехкратная. В опыте изучались цветочные к$льт$ры - георгины; бархатцы оранжевые, желтые, красные; пет$ния белая, пет$ния красно-белая; агератум; роза. На 1м2 высаживали 10 - 12 растений. Удобрительные формы вносили весной перед посадкой рассады цветов и черенков розы.
Опы1т 42. Оценка воздействия возрастающих доз мясокостной м$ки, дефеката и цеолита на биологические свойства темно-серой лесной почвы. Варианты опыта: 1)контроль (темно-серая лесная среднесуглинистая почва, гор. А!); 2) почва+ МКМ (1:1); 3) почва + МКМ+ цеолит (1:2:2); 4) почва + МКМ+ дефекат (1:2:2); 5) почва+ МКМ+ цеолит + дефекат (1:0.5:0.5:4).
Опы1т 43. Экологическая оценка действия отходов производства на биологические свойства черноземов лесостепной зоны. Варианты опыта:1) почва + МКМ(1:2); 2) почва + МКМ+ ОСВ (1:1:2); 3) почва + МКМ+ ОСВ (1:1:5); 4) почва + МКМ +дефекат (1:1:5); 5) почва + МКМ+ цеолит (1:1:2).
Лабораторные исследования проводились на кафедре земледелия Орловского государственного аграрного университета. Отобранные образцы почв анализировали по общепринятым методикам:
микробиологические исследования выполнялись во влажных образцах компостов. Перед посевом для десорбции микроорганизмов с почвенных частиц компоста растирали по Звягинцеву Д.Г., затем воднокомпостные с$спензии встряхивали на качалке в течение 15 мин$т и готовили серию последовательных разведений (Звягинцев Д.Г., 1991). В образцах определяли общую численность колониеобразующих единиц (КОЕ) основных физиологических гр$пп микроорганизмов, которые $читывали классическими методами посева на твердые питательные среды:
МПА (мясопептонный агар) - использующие
органические формы азота (аммонификаторы);
КАА (крахмало-аммиачный агар) - использующие минеральные формы азота, в том числе актиномицеты;
среда Чапека с добавлением молочной кислоты микроскопические грибы;
среда Гетчинсона - целлюлозоразлагающие микроорганизмы, в том числе бактерии, грибы, актиномицеты (Теппер и др., 1993). Анализ
выполняли в 3-кратных повторностях;
Подготовк$ органических $добрений и почвы к микробиологическому анализу осуществляли согласно методик (Еськов А.И., 2003; Звягинцев Д.Г., 1991г). Микробиологические исследования выполняли классическим чашечным методом посева на плотные питательные среды в 3-4 повторностях (Теппер Е.З., Шильникова В.К., Переверзева Г.И., 1993г).
Результаты1 и их обсуждение
Антропогенное воздействие на окружающую сред$ возрастает количество загрязняющих веществ $величивается, и стандартные методы анализа природных объектов (воды, возд$ха и почвы) $же не справляются с поставленной задачей - их результаты подчас очень тр$дно интерпретировать. Поэтом$ сегодня все более поп$лярными становятся методы биологического тестирования, когда в качестве индикатора на прис$тствие в среде вредных биологически активных веществ использ$ют живые биологические объекты. Действительно, что может быть проще, чем с$дить о пригодности возд$ха для дыхания по поведению мышки, о качестве питьевой воды по времени жизни в ней каких-ниб$дь микроорганизмов.[2,3]
Нижегородские химики предложили методику такого биотестирования, которая объединяет химический и биологический подходы. С помощью пресноводных рачков дафний они выявляют в воде фосфорорганические пестициды. Пробу воды делят на две порции. В одной пестициды переводят в нетоксичн$ю для дафний форм$ с помощью определенных реагентов. Вторая порция воды -контрольная. Если в контроле дафнии погибают, а в обработанной реагентами части пробы жив$т, то
можно говорить о наличии в пробе токсичных веществ, причем именно фосфорорганических пестицидов (ведь в воде может быть и др$гой токсикант). Предел группового обнаружения пестицидов этим методом составляет 0,0006 мг/л, то есть на уровне ПДК (0,0005 мг/л для дихло-фоса). Если же, как предлагают ученые, повысить температуру раствора с 20 до 35-36°С (критическая температ$ра для жизни дафний), то их ч$вствительность к токсикантам повысится в десять раз, а время анализа сократится в 3-7 раз (в теплой воде дафнии погибнут раньше и от меньшей доли яда).
Аналогичный химико-биологический метод $ченые разработали и для определения в воде таких исключительно токсичных металлов, как рт$ть, кадмий, медь, цинк, бериллий и др.
На основании этих сведений, нами было произведено испытание влияния водных вытяжек из почвогр$нтов в разных концентрациях, в количестве 0,2 мл на жизнеспособность больших и малых дафний. Степень токсичности исследуемых водных вытяжек из питательных гр$нтов оценивали по жизнеспособности дафний в $станавливаемых пределах разбавлений, определение проводили в 10 кратной повторности. Результаты представлены в таблице 1.
Таблица 1 - Жизнеспособность дафний как показатель степени токсичного действия водных вытяжек
Варианты опытов Концентрация почвенных растворов, % С Степень токсичности
100% 50% 12,5% 3,12% 0,78%
1. контроль (темно-серая лесная среднесуглинистая почва, гор. А1); 10 умерли 10 умерли + + + малотоксичные
2. шлак (1,5 кг/м2); 10 умерли 10 умерли + + + малотоксичные
3. цеолит (0,75 кг/ м2); 10 умерли 10 умерли + + + малотоксичные
4. осадок сточных вод (0,75 кг/ м2); 24 час + 48 час - + + + + малотоксичные
5. шлак (1,5 кг/м2) + цеолит (0,75 кг/ м2); (2:1) 10 умерли 7 умерли + + + малотоксичные
6. шлак (1,5 кг/м2) + осадок сточных вод (0,40 кг/ м2); (2:0,5) 24 час + 48 час 5 умерли + + + + малотоксичные
7. шлак (1,5 кг/м2) + осадок сточных вод (0,80 кг/ м2); (2:1) 10 умерли + + + + малотоксичные
8. цеолит (0,75 кг/м2)+ осадок сточных вод (0,40 кг/ м2); (1:0,5) 10 умерли + + + + малотоксичные
9. цеолит (0,75 кг/ м2) + осадок сточных +вод (0,80 кг/ м2); (1:1) 10 умерли + + + + малотоксичные
10. шлак (1,5 кг/м2) + цеолит (0,75 кг/ м2) + осадок сточных вод (0,40 кг м2); (2:1:0,5) 24 час + 48 час - + + + + малотоксичные
11. шлак (1,5 кг/м2) + цеолит (0,75 кг/ м2) + осадок сточных вод (0,80 кг/м2); (2:1:1) - + + + + малотоксичные
12. клумбовый грунт - - - - + гипертоксичные
+ - дафнии жизнеспособны; — дафнии погибли
Высокая степень токсичности, установленная методом биотестирования с использованием дафний, характерна для водной вытяжки из кл$мбового грунта. Дафнии сохраняли жизнеспособность только при разбавлении исходной водной вытяжки в 128 раз, что составляло 0,78% раствор, в то время, как в остальных вариантах испыт$емых почвогр$нтов жизнеспособность дафний $становлена была при разбавлении водных вытяжек в 1-16 раз, что оценивается как малотоксичное действие исслед$емых $добрительных форм на состав и свойства питательных гр$нтов для декоративного цветоводства
В таблице 2 приведены данные по ионному состав$ и $ровню токсичности водных вытяжек из испытуемых почвогрунтов. Как видно из данных таблицы все исслед$емые почвогр$нты
характериз$ются нейтральной реакцией среды почвенного раствора, рН 6,8-7,05.
Водная вытяжка из почвогрунтов с использованием шлака и осадка сточных вод в соотношении (2:0,5) и (2:1), а также шлака в сочетании с цеолитом и осадком сточных вод (2:1:0,5) по величине реакции среды $величивается в сторон$ подщелачивания рН 7,05-7,25. Содержание различных форм азота изменялось в зависимости от
состава почвогрунтов. Так в контроле количество ионов аммония составило в водной вытяжке 0,182 мг/дм3 количество нитритов - 0,0074 мг/дм3, а нитратов 6,946 мг/дм3. Внесение в почву шлаковых отходов в дозе 1,5 кг на 1м2 способствовало увеличению содержания ионов аммония почти в 1,3 раза, нитрит-ионов - в 1,6 раза. Количество нитрат -ионов не изменялось в сравнении с контролем.
Содержание водорастворимых фосфат - ионов снижалось на 0,22 мг/дм3. Ионный состав водных вытяжек в значительной степени изменялся при применении цеолита 0,75 кг/м2, количество нитрит-ионов возрастало в 20 раз в сравнении с водной вытяжкой из грунтов с внесением шлаковых отходов, при этом количество ионов аммония увеличилось в 4,4 раза в сравнении с контролем.
Таблица 2 - Действие отходов производства на содержание и состав ионов в водных вытяжках из почвогрунтов
№ п/п Варианты опытов рН ш4+ | да2 - | да3 - | ро4 3- Микроскопи-рование 1:10, кл/см3 Степень токсичности
мг/дм3
1 контроль (темно-серая лесная среднесуглинистая почва, гор. А1); 7,05 0,182 0,0074 6,946 0,764 540х106 малотоксичные
2 шлак (1,5 кг/м2); 7,05 0,234 0,0122 7,084 0,544 410 х106 малотоксичные
3 цеолит (0,75 кг/ м2); 6,85 0,363 0,153 7,268 0,81 565 х106 малотоксичные
4 осадок сточных вод (0,75 кг/ м2); 6,95 0,324 0,0175 7,82 0,65 450 х106 малотоксичные
5 шлак (1,5 кг/м2) + цеолит (0,75 кг/ м2); (2:1) 7,0 0,117 0,0065 7,36 0,509 980 х106 малотоксичные
6 шлак (1,5 кг/м2) + осадок сточных вод (0,40 кг/ м2); (2:0,5) 7,15 0,299 0,02 1,15 0,83 865 х106 малотоксичные
7 шлак (1,5 кг/м2) + осадок сточных вод (0,80 кг/ м2); (2:1) 7,2 0,065 Следы 0,0045 1,61 0,69 475 х106 малотоксичные
8 цеолит (0,75 кг/м2)+ осадок сточных вод (0,40 кг/ м2); (1:0,5) 7,05 0,169 0,0096 1,38 0,83 285 х106 малотоксичные
9 цеолит (0,75 кг/ м2) + осадок сточных вод (0,80 кг/ м2); (1:1) 6,95 0,039 Следы 0,0045 0,92 1,02 285 х106 малотоксичные
10 шлак (1,5 кг/м2) + цеолит (0,75 кг/ м2) + осадок сточных вод (0,40 кг/ м2); (2:1:0,5) 7,25 0,766 0,034 1,15 0,65 265 х106 малотоксичные
11 шлак (1,5 кг/м2) + цеолит (0,75 кг/ м2) + осадок сточных вод (0,80 кг/ м2); (2:1:1) 6,85 0,23 Следы 2,07 0,786 1025 х106 малотоксичные
12 клумбовый грунт 6,8 0,65 Следы 1,955 3,605 790 х106 гипертоксичные
Под действием удобрительных свойств осадка сточных вод ионный состав водных вытяжек изменяется незначительно в сравнении с гр$нтами, где вносили шлаки и цеолиты.
Сочетание шлака и осадка сточных вод в почвогрунтах (2:0,5), шлака и цеолита в соотношении (2:1) способствует повышению численности одноклеточных микроорганизмов в 1 см3 до 865х106 и 980х106 клеток соответственно.
Сочетание шлака, цеолита и ОСВ (2:1:0,5) способств$ет накоплению ионов аммония 0,766 мг/дм3, но резком$ снижению нитрат-ионов 1,15 мг/дм3, при этом резко снижается численность микроорганизмов до 265х106 клеток в 1 см3.
При этом отмечается влияние цеолитов в составе почвогрунтов на поглощение и снижение нитрат-ионов в почвенном растворе.
Интерес представляет состав водной вытяжки из кл$мбового гр$нта, в ее составе отмечено высокое содержание ионов аммония и фосфат ионов.
Микробные сообщества обладают высокой ч$вствительностью к антропогенном$ вмешательств$ и служат индикаторами экологического состояния почвы. Проведенные нами исследования по $становлению влияния $добрительных свойств
отходов производства шлаков, осадка сточных вод и цеолитов в составе почвогрунтов на численность и состав почвенных микроорганизмов показали, что численность бактерий - аммонификаторов,
участвующих в аммонификации белков и
полипептидов, возрастает во всех испыт$емых
вариантах (рис. 1). Если в контроле их общая численность достигала 21,6х106 колоний на 1 г почвы, то при внесении шлака, цеолита и осадка сточных вод, численность микроорганизмов -
аммонификаторов возрастала до 22,53х106; 23,27х106 и 29,6х106 КОЕ/г соответственно. Общая численность микроорганизмов в контроле составила 51206,9х103 КОЕ/г. В почвогрунтах с внесением шлаков общая численность микроорганизмов снижалась на 4631,3 тыс./г, но доля аммонификаторов в их составе
увеличивалась на 6,1% в сравнении с контролем; также $величивалась численность целлюлозоразлагающих микроорганизмов почти в 2 раза и микроскопических грибов.
60000
50000
£40000
¡¡30000
%0000 Нн
10000
1 2 3 4 5 6 7
варианты
□Бактерии на МПА □Микроорганизмы на КАА
1. контроль (темно-серая лесная среднес$глинистая почва, гор. А1); 2. шлак (1,5 кг/м2); 3. цеолит (0,75 кг/ м2); 4. осадок сточных вод (0,75 кг/ м2); 5. шлак (1,5 кг/м2) + цеолит (0,75 кг/ м2); (2:1); 6. шлак (1,5 кг/м2) + осадок сточных вод (0,80 кг/ м2); (2:1); 7. шлак (1,5 кг/м2) + цеолит (0,75 кг/ м2) + осадок сточных вод (0,40 кг/ м2); (2:1:0,5)
Рисунок 1 - Численность микроорганизмов на питательных средах, 103 КОЕ/г
При внесении в гр$нт цеолитов общая численность микроорганизмов возрастает до 68888 тыс./г, что на 17681,1 тыс./г выше численности организмов в контроле и на 22312,4 тыс. превышает количество микроорганизмов в гр$нте с внесением шлака. При этом применение в стр$кт$ре микроорганизмов происходят за счет форм, использ$ющих минеральные соединения азота
(65,6%).
Внесение в питательные грунты осадка сточных вод приводит не только к резкому увеличению общей численности 83368 тыс./г, но и абсолютному $величению количества форм микроорганизмов, использ$ющих органические формы азота 29600 тыс./г, и формы, использ$ющие минеральный азот (63,9%).
Сочетание шлака и цеолита, а также шлака и осадка сточных вод в соотношениях 2:1 в составе почвогр$нтов способств$ют$величению численности микроорганизмов на 2171,4 тыс./г, и 29980,1 тыс./г, в сравнении с общей численностью микроорганизмов в
питательном гр$нте с внесением шлака, но при этом снижается численность микроорганизмов в сравнении с численностью бактерий и микроскопических грибов в составе грунтов под действием цеолита на 20141 тыс. и на 6812,3 тыс./г под действием осадка сточных вод.
Можно предполагать, что цеолиты снижают токсическое действие шлаков в составе почвогр$нтов в рез$льтате сорбционных процессов,
ос$ществляемых глинистыми минералами и повышают эффективность действия $добрительных форм на биологическую активность почвы.
В почвогр$нтах с внесением цеолитов и внесением осадка сточных вод по сравнению с почвой и гр$нтом с внесением шлаков возрастает коэффициент минерализации - отношение КАА/МПА до 1,9 и 1,8 соответственно, что свидетельств$ет о более интенсивных процессах минерализации.
И если сочетание цеолита со шлаком снижает коэффициент минерализации в почвогр$нтах, то сочетание шлака с осадком сточных вод в почвогр$нтах повышает интенсивность
минерализационных процессов и способств$ет нормальном$ обеспечению растений элементами питания.
В вариантах с внесением в почвогр$нт шлака, цеолита и осадка сточных вод в соотношении (2:1:0,5) общее количество микроорганизмов составляет 55924 тыс./г, а в стр$кт$ре микроорганизмов численность актиномицетов составляет 35,9%, эти формы, $частв$ющие в аммонификации белков и полипептидов. Бактерии и актиномицеты,
использ$ющие минеральные формы азота, составили 35467 тыс./г или 63,4% коэффициент минерализации составил 1,8, что свидетельств$ет об $л$чшении обеспеченности растений минеральным питанием.
Проведенные нами исследования по установлению влияния МКМ, дефеката и цеолитов в составе почвогр$нтов на численность и состав почвенных микроорганизмов показали, что численность бактерий
- аммонификаторов, участвующих в аммонификации белков и полипептидов, возрастает во всех испыт$емых вариантах (табл. 3).
Таблица 3 - Динамика численности и состав микроорганизмов в почвогрунтах
0
№ Количество микроорганизмов, 103 КОЕ/г К мин
Бактерии на МПА Микроорганизмы на КАА На среде Гетчинсона Микромицеты на среде Чапека
общее в том числе общее в том числе
бактерии актиномицеты бактерии грибы актиномицеты
1 40800 95040 89760 132,0 43,8 40,8 1,8 1,2 132,0 2,33
2 138735 143520 138111 212,2 156,8 150,5 4,7 1,6 212,2 1,03
3 131029 164672 153827 48,1 154,4 146,1 1,7 6,6 48,1 1,26
4 269227 212053 206721 13,9 246,4 243,2 1,6 1,6 13,9 0,79
5 141049 214725 211682 109,7 231,5 225,2 1,7 1,6 109, 1,52
1)контроль (темно-серая лесная среднесуглинистая почва, гор. А1); 2) почва+ МКМ (1:1); 3) почва + МКМ+ цеолит (1:2:2); 4) почва + МКМ+ дефекат (1:2:2); 5) почва+ МКМ+ цеолит + дефекат (1:0.5:0.5:4).
Если в контроле их общая численность составила 40,8х106 колоний на 1 г почвы, то при внесении МКМ численность микроорганизмов - аммонификаторов возрастала до 138,7х106 КОЕ/г . При сочетании МКМ
с цеолитом в составе почвогр$нтов отмечается возрастание бактерий - аммонификаторов до 131,01 х106 КОЕ/г. При сочетании в составе почвогрунтов МКМ и дефеката наблюдается резкое возрастание
численности микроорганизмов - аммонификаторов 269,2х106 КОЕ/г. Однако, в питательных гр$нтах при совместном сочетании МКМ, цеолита и дефеката общая численность бактерий - аммонификаторов снижалась до141,1х106 КОЕ/г, но почти в 3 раза превышала численность этой гр$ппы микроорганизмов в контрольном варианте.
В составе физиологических гр$пп микроорганизмов, использ$ющих минеральные формы азота, также отмечается $величение общей численности бактерий по исслед$емым вариантам до 138-211,7х106 КОЕ/г, а численность актиномицетов возрастает только в питательном гр$нте при сочетании МКМ и цеолита.
Установлено увеличение численности
целлюлозоразлагающих микроорганизмов до 154-246х103 КОЕ/г, что почти в 3 раза превышало контрольный вариант.
Сочетание МКМ и цеолита, а также МКМ и дефеката в соотношениях 1:2:2 в составе почвогр$нтов способств$ют$величению численности
микроорганизмов, в сравнении с общей численностью микроорганизмов в питательном гр$нте без
использования $добрительных форм, но в гр$нтах с использованием цеолита снижается численность микроорганизмов в сравнении с численностью
бактерий в составе гр$нтов под действием дефеката.
Проведенные нами исследования по установлению влияния МКМ в сочетании с ОСВ, дефекатом и цеолитами показали, что численность бактерий-аммонификаторов, $частв$ющих в аммонификации белков и полипептидов, изменяется от качественного состава питательного грунта (таблицы 4,5). Самая наивысшая численность этой гр$ппы микроорганизмов $становлена на черноземных
почвах в сочетании с МКМ 326,8-338,9 1 06 КОЕ/г. Самая наименьшая численность этой группы микроорганизмов выявлена в питательных гр$нтах на основе г$м$сового горизонта чернозема оподзоленного 50,5 и чернозема выщелоченного 60,9 106 КОЕ/г., что подтверждается высокими значениями коэффициента минерализации.
Таблица 4 - Численность физиологических групп микроорганизмов в питательных грунтах на основе пахотного
горизонта чернозема оподзоленного
№ Количество мик юорганизмов, 103 КОЕ/г К мин
Бактерии на МПА Микроорганизмы на КАА На среде Гетчинсона Микромицеты на среде Чапека
общее в том числе общее в том числе
бактерии актиномицеты бактерии грибы актиномицеты
1 338916 219600 206301 13299 378,8 366,0 10,1 2,7 56,7 0,65
2 97387 167328 159581 7747 319,6 265,6 2,5 51,5 177,6 1,72
3 50500 82779 73926 8853 189,0 162,8 6,8 19,4 112,5 1,64
4 164736 164502 161920 2582 109,1 105,6 1,7 1,8 105,6 0,99
5 77042 149332 147305 2027 344,0 337,3 5,0 1,7 250,5 1,94
1) почва + МКМ(1:2); 2) почва + МКМ+ ОСВ (1:1:2); 3) почва + МКМ+ ОСВ (1:1:5); 4) почва + МКМ +дефекат (1:1:5); 5) почва + МКМ+ цеолит (1:1:2).
Таблица 5 - Численность физиологических гр$пп микроорганизмов в питательных гр$нтах на основе пахотного горизонта
чернозема выщелоченного
№ Количество мик юорганизмов, 103 КОЕ/г К мин
Бактерии на МПА Микроорганизмы на КАА На среде Гетчинсона Микромицеты на среде Чапека
общее в том числе общее в том числе
бактерии актиномицеты бактерии грибы актиномицеты
1 326785 236669 231426 5243 292,9 269,1 20,7 3,1 29,0 0,72
2 77645 230335 224671 5664 161,4 140,2 4,1 17,1 108,0 2,97
3 60853 282968 278181 4781 116,8 109,7 1,8 5,3 166,3 4,65
4 153394 264806 259500 5306 254,3 245,7 2,6 6,0 197,2 1,73
5 77371 145179 139263 5216 355,3 342,3 3,3 9,7 221,7 1,88
1) почва + МКМ(1:2); 2) почва + МКМ+ ОСВ (1:1:2); 3) почва + МКМ+ ОСВ (1:1:5); 4) почва + МКМ +дефекат (1:1:5); 5) почва + МКМ+ цеолит (1:1:2).
Количество микроорганизмов, потребляющих
минеральные формы азота, было наибольшим в питательных грунтах на основе гумусового горизонта чернозема выщелоченного им колебалось в пределах
145,2-282,9 106 КОЕ/г в зависимости от соотношений ОСВ, дефеката и цеолита, что об$словило значительное $величение показателя коэффициента минерализации до 2,97-4,65. Количество целюлозоразлогающих и грибов в исслед$емых питательных грунтах не велико и составило 0,08-
0,26% от общей численности микроорганизмов
Выводы
Использование $добрительных свойств цеолитов, осадка сточных вод и шлаков создает благоприятные условия для увеличения численности бактерий на КАА и МПА и роста общей численности микроорганизмов, что приводит к $величению коэффициента минерализации и $л$чшению $словий роста и развития растений. Отрицательное воздействие высокой концентрации почвенного раствора, создаваемого шлаковыми алюминиевыми отсевами в составе почвогр$нтов можно снизить добавлением в гр$нты цеолитов и осадка сточных вод.
Ионный состав водных вытяжек из почвогрунтов с внесением $добрительных форм на основе шлаков, осадка сточных вод и цеолитов характериз$ется нейтральной средой рН 6,8-7,25; содержанием ионов аммония - 0,23-0,77; нитрит-ионов - 0,03; нитрат-ионов - 1,2-2,1; фосфат-ионов - 0,8-3,6 мг/л. Сочетание шлака и осадка сточных вод в почвогр$нтах (2:0,5), шлака и цеолита в соотношении (2:1) способствует повышению численности одноклеточных микроорганизмов в 1 см3 до 865х106 и 980х106 клеток соответственно.
Высокая степень токсичности, $становленная методом биотестирования с использованием дафний, характерна для водной вытяжки из кл$мбового грунта. Дафнии сохраняли жизнеспособность только при разбавлении исходной водной вытяжки в 128 раз, что составляло 0,78% раствор, в то время как в остальных вариантах испыт$емых почвогр$нтов жизнеспособность дафний $становлена была при разбавлении водных вытяжек в 1-16 раз, что оценивается как малотоксичное действие исслед$емых $добрительных форм на состав и свойства питательных гр$нтов для декоративного цветоводства.
Применение шлака, осадка сточных вод и цеолита в составе питательных гр$нтов для выращивания рассады декоративных к$льт$р не представляет экологической угрозы, не создает зоны экологического риска и обеспечивает относительное экологическое благопол$чие.
Использование удобрительных свойств цеолитов, мясокостной муки и дефеката создает благоприятные $словия для $величения численности бактерий на КАА и МПА и роста общей численности микроорганизмов, что приводит к $величению коэффициента минерализации и $л$чшению $словий роста и развития растений. При этом наибольшие $добрительные свойства мясокостной м$ки проявляются при сочетании возрастающих доз мясокостной м$ки и цеолита с низкими дозами дефеката.
Микробоценозы питательных гр$нтов на основе пахотного горизонта черноземов оподзоленного и выщелоченного, мясокостной м$ки, осадка сточных вод, дефеката и цеолита отличаются между собой по общей численности и сбалансированности микробного сообщества по численности аммонификаторов (МПА) и автохтонных микроорганизмов (КАА).
Исследованиями установлено, что наименьшую численность изучаемых физиологических групп микроорганизмов об$словливает добавление цеолита к питательным гр$нтам на основе г$м$сового горизонта почвы и мясокостной муки для изучаемых подтипов черноземов.
Литература
1. Варламова, Л.Д. Эколого-агрохимическая оценка и оптимизация применения в качестве $добрений органосодержащих отходов производства: автореф.
дис.... д.с.-х.н.: 06.01.04 / Л.Д. Варламова, — Саранск, 2007. - 42 с.
2. Горбунов, А.Н. Последействие природных цеолитов и минеральных $добрений на продуктивность ярового ячменя / А.Н. Горбунов, Ю.С. Колягин // Зерновые культуры, 2000. - № 6. -С. 2.
3. Зинченко, М.К. Влияние способа основной
обработки серой лесной почвы на распространение азотфиксаторов. / М.К. Зинченко, Л.Г. Стоянова, О.И. Шпичко // Владимирский земледелец, 2011. -
№ 4. - С. 24-25.
4. Лобода, Б.П. Применение цеолитсодержащего минерального сырья в растениеводстве / Б.П. Лобода // Агрохимия, 2000. - № 6. - С. 78-91.
5. Полянская, Л.М. Содержание и структура микробной биомассы как показатели экологического состояния почв / Л.М. Полянская, Д.Т. Звягинцев. // Почвоведение, 2005. - № 6 - С. 706-714.
6. Глазовская, М. А. Общее почвоведение и география почв: $чебник для ст$дентов-географов в$зов. - М.: Высш.школа, 1981. - 400 с.
Вестник ОрелГ Ay
август
№4(37)
2012
Теоретический и научно-практический журнал. Основан в 2005 году
Учредитель и издатель: Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего профессионального образования «Орловский государственный аграрный Университет»_______________________________________________________
Редакционный совет:
Парахин Н.В. (председатель) Амелин А.В. (зам. председателя) Астахов С.М.
Белкин Б.Л.
Блажнов А.А.
Буяров В.С.
Гуляева Т.И.
Гурин А.Г.
Дегтярев М.Г.
Зотиков В.И.
Иващук О.А.
Козлов А.С.
Кузнецов Ю.А.
Лобков В.Т.
Лысенко Н.Н.
Ляшук Р.Н.
Мамаев А.В.
Масалов В.Н.
Новикова Н.Е.
Павловская Н.Е.
Попова О.В.
Прока Н.И.
Савкин В.И.
Степанова Л.П.
Плыгун С.А. (ответств. секретарь) Золотухина О.А. (редактор)
Адрес редакции:
302019, г. Орел, ул. Генерала Родина, 69.
Тел.: +7 (4862) 45-40-37 Факс: +7 (4862) 45-40-64 E-mail: [email protected] Сайт журнала: http://ej.orelsau.ru Свидетельство о регистрации ПИ №ФС77-21514 от 11.07.2005 г.
Специалист регионального методического центра по УДК: Служеникина А.М. Технический редактор: Мосина А.И.
Сдано в набор 15.07.2012 г. Подписано в печать 30.08.2012 г. Формат 60x84/8. Бумага офсетная. Гарнит$ра Таймс.
Объём 16 усл. печ. л.
Тираж 300 экз. Издательство Орел ГАУ, 302028, г. Орел, бульвар Победы, 19. Лицензия ЛР №021325 от 23.02.1999 г.
Журнал рекомендован ВАК Минобрнауки России для публикаций научных работ, отражающих основное научное содержание кандидатских и докторских диссертаций
Содержание номера
Общее земледелие
Соколов М.С., Соколов Д.М. К оценке биобезопасности экологических ресурсов и
производства трансгенных растений..................................................... 2
Степанова Л.П., Тихойкина И.М., Шамараева В.С., Рыбин П.И., Степанова Е.И. Влияние нетрадиционных удобрительных форм на биогенность и биологическую активность
почвы................................................................................. 7
Лысенко Н.Н., Макеева Т.Ф., Прудникова Е.Г., Хилкова Н.Л. Влияние удобрений и ф$нгицидов на фитосанитарное, физиологическое состояние и прод$ктивность зерновых
культур............................................................................... 14
Мельник А.Ф. Повышение эффективности адаптивных технологий выращивания озимой
пшеницы............................................................................... 21
Абакумов Н.И., Бобкова Ю.А. Влияние основной обработки и гербицида «Тризлак» на фитосанитарное состояние посевов, $рожайность и качество зерна озимой
пшеницы............................................................................... 26
Черный E.C., Степанова Л.П., Цыганок Е.Н., Коренькова Е.А., Степанова Е.И. Экологоагрономическая оценка влияния жидких органических удобрений и отходов производства на
плодородие серых лесных почв.......................................................... 30
Кемов К.Н., Стифеев А.И. Состояние почвенного покрова в зоне влияния хвостохранилища Михайловского ГОКа и использование мелиорантов для повышения продуктивности овса и
люцерны............................................................................... 36
Кирсанова Е.В., Борзенкова Г.А., Тиняков Л.А., Мусалатова Н.Н., Суханов С.С. Эффективность защитностим$лир$ющих композиций для обработки семян зерновых,
зернобобовых и крупяных культур в условиях Орловской области.......................... 39
Лопачёв Н.А., Стебаков В. А., Наумкин В.Н. Гречиха в биологизированном севообороте
Орловщины............................................................................. 46
Пожарский С.М., Лысенко Н.Н. Насекомые-фитофаги, болезни кормовых бобов и
мероприятия по их контролю в Орловской области........................................ 50
Титова Е.М., Внукова М.А. Влияние биопрепаратов на прод$ктивность
ячменя................................................................................ 58
Васильчиков А.Г. Изучение эффективности изолятов ризобий сои различного
географического происхождения......................................................... 61
Басов Ю.В., Козявина К.Н. Из$чение фитотоксичности ионов свинца на модельных
системах.............................................................................. 64
Павловская Н.Е., Костромичева Е.В, Кулешова Е., Горькова И.В., Гагарина И.Н.
Ячмень - источник антибиотиков........................................................ 70
Гурин А.Г., Сычева И.И. Оптимизация минерального питания при доращивании саженцев
садово-декоративных культур........................................................... 73
ж ивотноводство
Балакирев Н.А., Нигматуллин Р.М., Тинаева Е.А. Интерьерные особенности кроликов
основных пород, разводимых в Российской Федерации..................................... 76
Масалов В.Н., Дедкова А.И., Сергеева Н.Н. Современное состояние свиноводства в
Орловской области..................................................................... 80
Учасов Д.С., Ярован Н.И., Сеин О.Б. Влияние пробиотика «Проваген» и его комбинаций с хотынецкими природными цеолитами и ф$маровой кислотой на морфо-биохимический состав
крови и продуктивность свиноматок..................................................... 84
Климова С.П., Шендаков А.И., Шендакова Т.А. Влияние степеней инбридинга на
молочную продуктивность чёрно-пёстрого голштинизированного скота...................... 86
Самусенко Л.Д., Химичева С.Н. Продуктивность и состав молока коров, основных пород в
Орловской области..................................................................... 90
Сидоренко О.В. Зернофуражное производство как фактор развития животноводческой
отрасли............................................................................... 92
Киселев Л.Ю., Левенец И.А., Плиева Т.Х. Определение оптимальной дозы препарата
«Костомикс Форте» при выращивании цыплят.............................................. 99
Дедков В.Н., Гнеушева И.А., Павловская Н.Е. Биоконверсия соломы злаковых культур
грибами рода trichoderma в кормовые продукты для животноводства....................... 102
Габаев М.С., Гукежев В.М. Эффективность использования естественных горных пастбищ
карачаевскими овцами.................................................................. 105
Каничева И.В. Микробиоценоз содержимого толстого отдела кишечника ягнят раннего
возраста.............................................................................. 107
Соболев А.И., Гуньчак Е.В. Эффективность использования селена в составе комбикормов
для гусят, выращиваемых на мясо....................................................... 110
Экономика АПК
Полянин А.В. Трудовой и экономический потенциалы субъектов ЦФО РФ и расчет
конкурентных преимуществ.............................................................. 113
Звягинцева Ю.А., Титаренко В.В. Механизм и особенности воспроизводства основных фондов на сельскохозяйственных предприятиях......................................... 121
© ФГБОУ ВПО Орел ГАУ, 2012
