CC BY
67
3. Vlasov, P. A. Osobennosti expluatacii diselnoi toplivnoi apparatury [Text] / P. A. Vlasov. -M.: Agropromizdat, 1987. - 127 p.
4. Epischin, G. A. Vliyanie vody I mechancheskyh primesei na iznos precyzionnyh detaley diselnoy toplivnoy apparatury [Text] / G. A. Epichin, B. P. Zagorodskih, S. V. Abramov // Vestn. Sa-rat. gosud. agrarn. un-ta im. N. I. Vavilova. - 2008. - № 8. - P. 58-63.
5. Zagorodskih, B. P. Vliyanie obvodnennosti diselnogo topliva na rabotosposobnost precyzionnyh detalei toplivnoi apparatury [Text] / B. P. Zagorodskih, S. V. Abramov, D. S. Mayakov // Mater. Megdunar. nauch.-prakt. konf., posvyach. 70-letuyu Pobedy v Velikoi otechestvennoi voine 1941-1945. T. 2 - 2015. - P. 27-30.
6. Kovalenko, V. P. Zagryazneniya i ochistka neftyanyh masel [Text] / V. P. Kovalenko. -M.: Chimiya, 1978. - 304 p.
7. Kovalenko, V. P. Obespechenie promyschlennoi chistoty nefteproduktov - odna iz prior-itetnych zadach chimmotologii [Text] / V. P. Kovalenko, N. E. Syroedov // Technologii nefti I gaza. -2014. - № 5(94). - P. 24-30.
8. Kuzin, P. V. Ocenka zagryaznennosti i obvodnennosti diselnogo topliva, postupayuchego v toplivnyi nasos transportnogo sredstva [Text] / P. V. Kuzin, V. A. Abramov // Agrarnaya nauka v XXI veke: problem I perspektivy: mater. III Vseros. nauch.-prakt. konf. - Saratov: IC «Nauka», 2009. -P. 197-201.
9. Pat. 129565 Rossiyskaya Fedaraciya, MPK F02M 31/20, F02M 37/22. Ustanovka dlya ochistki diselnogo topliva [Text] / Zagorodskih B. P, Abramov S. V., Mayakov D. S.; zayavitel I pa-tentoobladatel Sarat. gosud. agrarn. un-t im. N. I. Vavilova. - № 2012157583/06; zayavl. 26.12.12; opubl. 27.06.13, Bul. № 18. - 4 p.
10. Ukhanov, A. P. Rabotosposobnost toplivnoi systemy traktornych diselei v usloviyach peremennogo klimata [Text] / A. P. Ukhanov. - M.: Informagrotech, 1995. - 40 p.
E-mail: bpz_2010@mail.ru
УДК 631.82
ДЕЙСТВИЕ И ПОСЛЕДЕЙСТВИЕ НЕТРАДИЦИОННЫХ УДОБРЕНИЙ-МЕЛИОРАНТОВ ПРИ ОРОШЕНИИ
INFLUENCE AND FURTHER ACTION OF NONCONVENTIONAL MELIORANT FERTILIZERS UNDER IRRIGATION
В.И. Пындак1, доктор технических наук, профессор А.Е. Новиков2'3, доктор технических наук А.С. Межевова1, аспирант
V.I. Pyndak1' A.E. Novikov2'3, A.S. Mezhevova1
1 Волгоградский государственный аграрный университет 2 Всероссийский НИИ орошаемого земледелия 3 Волгоградский государственный технический университет
1 Volgograd State Agricultural University 2All-Russian Research Institute of irrigated agriculture 3Volgograd State Technical University
Нетрадиционные удобрения-мелиоранты пролонгированного действия формируются на основе илового осадка после биоочистки сточных вод. Для получения качественного осадка разработан и реализован ферментно-кавитационный метод. Удобрение-мелиорант это смесь осадка и одного или двух природных мелиорантов-сорбентов. При полевых исследованиях использовали переработанный осадок и природный мелиорант глауконит в соотношении 10 : 1. Высушенный осадок содержит 12-15 % органики и общие формы азота, фосфора и калия, а также подвижную серу. Основу глауконитов составляют кремнезёмы SiO2, в них содержатся фосфорное, калийное и магниевое удобрения. Осадок и глауконит обладают адсорбционными свойствами. В условиях капельного орошения возделывали в севообороте сою и семенной кар-
тофель, который высаживали в гребни. Дозы внесения (в виде мульчирующего слоя) осадка и глауконита варьировали в диапазоне 20/2 - 60/6 т/га. Выполнены также исследования по возделыванию на другом поле продовольственного картофеля с использованием полученного семенного картофеля - при орошении по бороздам удобрения не вносили. Выявлен эффект опосредованного действия предлагаемых удобрений-мелиорантов через семенной материал.
Unconventional fertilizer-meliorants' prolonged action is formed on the basis of sludge after biological treatment of wastewater. To obtain high-quality pellet an enzyme-cavitation method is designed and implemented. Fertilizer-meliorant is a mixture of sediment and one or two natural melio-rant-sorbents. In field studies, the use of recycled sludge and natural meliorant glauconite in the ratio of 10 has been tested: the dried precipitate contains 12-15% of organic and general form of nitrogen, phosphorus and potassium, and sulfur are also movable. Based on glauconite up of SiO2 silica, they contain phosphorus, potash and magnesium fertilizers. The precipitate and glauconite have adsorptive properties. Under the conditions of drip irrigation in cultivated soybean crop rotation and seed potatoes they are planted in the ridges. Doses of making (as a mulch layer) and glauconite sediment varied in the range of 20/2 - 60/6 t / ha. Also the research was performed on the cultivation of ware potatoes on another field using the resulting seed potatoes - at an irrigation furrow fertilizers were not applied. The effect of indirect actions proposed by meliorants fertilizer-seed was found.
Ключевые слова: удобрение-мелиорант, иловый осадок, глауконит, картофель, капельное орошение, опосредованное действие, последействие.
Key words: fertilizer-meliorant, silt sediment, glauconite, potatoes, drip irrigation, indirect action aftereffect.
Введение. Некоторые иностранные учёные, в их числе [10, 11], указывают на глобальные последствия землепользования и катастрофические изменения экосистем. Как известно, орошение земель, в частности капельное орошение - в сочетании с высокими дозами минеральных удобрений, иногда приводят к засолению и даже к деградации почвы.
Как один из вариантов решения этой неординарной проблемы наметилась тенденция использования удобрений-мелиорантов техногенного и природного генезиса. В качестве техногенных удобрений-мелиорантов находят применение иловые осадки после биологической очистки хозяйственно-бытовых (канализационных) сточных вод [4, 6, 8, 9 и др.].
После реализации серийных технологий на очистных сооружениях получают осадок в виде экологически неблагоприятной гелеобразной массы - влажностью до 98,5 %. Количество органического вещества в таком «продукте» достигает 40-70 %. Но это непереработанная (некондиционная) органика, после её внесения в качестве удобрения может происходить органическое загрязнение почвы. Поэтому рекомендуемая периодичность внесения осадка составляет один раз в 3-4 года.
Материалы и методы. В Волгограде разработан и реализован в ряде городов России новый ферментно-кавитационный метод биологической очистки сточных вод и обработки образующегося при этом илового осадка [3, 5]. Метод предусматривает генерирование в системе кавитации весьма низкой интенсивности (с числом кавитации К < 0,05) и «бесплатную» подачу огромных объёмов воздуха, кислород которого воздействует на обрабатываемый субстрат.
Микропузырьковая среда является благоприятной для микроорганизмов (ферментов), которые поддерживают комфортную для себя температуру (30-40 °С) и обеспечивая деструкцию - до наноуровня - органики [3]. Кислород воздуха способствует химическому разложению органического вещества:
С5H7NO2 + 7O2 ^ 5CO2 + 3H2O + H+ + NO3",
где С5И7NO2 - органосодержащая биомасса.
Полевые исследования проводили в 2013-2015 годах на светло-каштановых почвах в условиях капельного орошения на опытном поле ФГБНУ ВНИИОЗ. Основную обработку почвы и внесение нетрадиционных удобрений проводили в 2013 г., возделывание семенного картофеля (сорт «Ароза») - в 2014 г., предшественник - соя. В 2015 г. на том же опытном участке возделывали сою сортов ВНИИОЗ-76 и ВНИИОЗ-86, при этом основную обработку почвы (осенью 2014 г. после уборки семенного картофеля) не проводили и дополнительные удобрения не вносили.
Параллельно с этим на другом поле с поверхностным орошением по бороздам, возделывали продовольственный картофель с использованием полученного семенного материала (без внесения удобрений).
При возделывании семенного картофеля использовали элементы технологии, разработанной в ФГБНУ ВНИИОЗ: посадка в середине-конце июня, сбор урожая - в середине октября.
Результаты и обсуждение. Нетрадиционное комплексное удобрение-мелиорант пролонгированного действия, в нашей интерпретации - это смесь осадка и одного или двух природных мелиорантов-сорбентов. При полевых исследованиях использовали переработанный по ферментно-кавитационному методу иловый осадок и природный мелиорант кварц-глауконитовый песок (глауконит) в соотношении 10 : 1.
Физико-химические свойства илового осадка зависят от режимов обработки на очистных сооружениях и от сроков хранения на иловых картах - после биологической очистки сточных вод. Переработанный и высушенный до влажности ~ 35 % осадок содержит 12-15 % подлинной (наноструктурированной) органики, легко доступной корням растений и почвенной биоте.
В осадке фиксируется наличие общих форм (также легко доступных) азота (2,42,6 %), фосфора (4,1-4,3 %) и калия (1,2-1,3 %). В осадке присутствует сера подвижная в огромных (для данного элемента) количествах 1800-2000 мг/кг. Переработанный осадок содержит биогенные микроэлементы и наночастицы.
Переработанный осадок обладает адсорбционными свойствами. Это означает, что после внесения в почву высушенный осадок аккумулирует из атмосферы воздух и влагу (даже в условиях острой засухи). В условиях орошения достигается снижение оросительных норм. Для реализации этих свойств осадок целесообразно вносить на поверхность поля в виде мульчирующего слоя - после основной обработки почвы.
Физико-химические показатели глауконитовых песков существенно зависят от месторождения. По данным [1], основу глауконитов составляют кремнезёмы SiO2, в глауконитах содержатся до 5 % фосфорного удобрения P2O5, калийное K2O и магниевое MgO удобрения (до 3-х % каждого), присутствуют также микроэлементы. На некоторых месторождениях в глауконите содержатся: SiO2 - до 56 %, K2O - до 10 %, MgO - до 7 %.
Глауконит трактуется как комплексное удобрение [1], в любых модификациях глауконит обладает адсорбционными и ионообменными свойствами. Благодаря этому, глауконит дополняет и усиливает действие илового осадка, в частности восполняет дефицит в осадке калия (в соотношении с фосфором). Ещё одно свойство глауконита заключается в его способности уменьшать жёсткость воды. Ряд авторов [2 и др.] отмечают, что глауконит усиливает действие минеральных удобрений.
Реализован цикл полевых исследований по возделыванию в короткоротацион-ном севообороте (в условиях капельного орошения на светло-каштановой почве) сои и семенного картофеля - с использованием нетрадиционных удобрений-мелиорантов. Объектами исследований были районированные сорта: сои ВНИИОЗ-76 и ВНИИОЗ-86; картофеля «Ароза».
Варьировали дозами внесения осадка и глауконита в диапазоне 20/2-60/6 т/га (таблица 1); по мере увеличения дозы оросительную норму снижали. В качестве контроля был вариант со стандартным «набором» минеральных удобрений; в варианте 1а удобрения не вносили. Итоговая урожайность картофеля, оросительные нормы, их соотношения в % представлены в таблице 1, из которой следует, что, благодаря нетрадиционным удобрениям, достигнута невиданная ранее урожайность семенного картофеля.
Таблица 1 - Результаты возделывания семенного картофеля
Вариант и доза внесения осадка и глауконита, т/га Урожайность, т/га Прирост урожайности, % Оросительная норма за сезон, м3/га Экономия поливной воды, %
1а (контроль без удобрений) 13,4 — 2200 —
1 (контроль с удобрениями) 20,6 --- 2200 ---
2 (20/2) 23,9 16 1900 13,6
3 (40/4) 25,9 26 1650 25,0
4 (60/6) 30,6 48,5 1450 34,1
Перед посадкой семенного картофеля проводили две предпосевные культивации лёгкой дисковой бороной на глубину 6-8 см (с сохранением мульчирующего слоя). После этого формировали гребни; поскольку осадок и глауконит вносили на поверхность поля, то основная масса нетрадиционного удобрения-мелиоранта сосредотачивалась в гребнях. После посадки семенного материала над гребнями прокладывали съёмные гибкие трубки с капельницами от системы капельного орошения (рисунок 1).
3
Рисунок 1 - Схема посадки и орошения семенного картофеля: 1 - гребень; 2 - картофель; 3 - трубка с капельницей
При возделывании сои в следующем году основную обработку почвы не проводили, удобрения не вносили, ограничились предпосевной культивацией. В процессе вегетации этой зернобобовой культуры выявлено, что сорт сои ВНИИОЗ-76 является более урожайным. Например, при средней дозе внесенного год назад нетрадиционного удобрения-мелиоранта 40/4 т/га урожайность этого сорта достигла 3,94 т/га (в условиях капельного орошения при 70 % НВ). Наряду с этим, доказано последействие нетрадиционного удобрения-мелиоранта.
Весьма необычные полевые исследования в том же году, но на другом поле, при орошении по бороздам, проведены при выращивании продовольственного картофеля с использованием семенного материала, полученного в предыдущем году. Цель этого этапа исследований - определение возможного опосредованного воздействия на урожай продовольственного картофеля через полученный семенной материал, при этом для чистоты опытов удобрения не вносили [7].
Посадочный материал сохраняли раздельно по вариантам опытов, каждый из них высаживали на свои участки; картофель из варианта 1а не использовали. Оросительная норма (таблица 2) предопределялась методом орошения и обеспечением пред-поливного порога влажности на уровне 70 % НВ. Поэтому по мере увеличения номера варианта оросительную норму несколько ограничивали.
Таблица 2 - Результаты возделывания продовольственного картофеля
Вариант и доза ранее внесенного осадка и глауконита, т/га Урожайность, т/га Прирост урожайности, % Оросительная норма за сезон, м3/га Экономия поливной воды, %
1 (контроль с удобрениями) 17,5 — 2400 —
2 (20/2) 20,2 15,4 2280 5
3 (40/4) 23,5 34,3 2160 10
4 (60/6) 25,3 44,6 2040 15
Урожайность продовольственного картофеля при указанных специфических предпосылках пропорционально повышается по мере увеличения номера варианта: в контроле (после прошлогодних минеральных удобрений) - 17,5 т/га; в варианте 4 (после прошедшего действия нетрадиционных удобрений-мелиорантов, 60/6) - 25,3 т/га -превышение над контролем 44,6 %. Получены не рекордные урожаи, но значительно большие, чем в хозяйствах, и без удобрений, а только за счёт опосредованного действия предлагаемых удобрений-мелиорантов.
Выявленный эффект опосредованного действия - это специфическое последействие необычных удобрений, которое проявляется при наличии условий:
1) возделывание семенного картофеля в гребнях, где сосредоточена основная масса удобрений-мелиорантов;
2) наличие капельного орошения, направленного на гребни;
3) повышенная температура почвы и окружающей среды как следствие поздней посадки семенного картофеля;
4) наличие в нетрадиционных удобрениях-мелиорантах биогенных и ионизирующих микроэлементов и наночастиц.
Выявленный эффект можно трактовать как элементы нанотехнологий при возделывании картофеля. При методическом и беспрерывном капельном орошении (рисунок 1) развивающиеся клубни семенного картофеля насыщаются активными микро- и наночастицами; этому способствует и повышенная температура среды. И чем больше доза внесённого илового (наноструктурированного) осадка - с добавлением глауконита, тем выше эффект опосредованного действия (таблица 2).
Следует подчеркнуть, что насыщенные микрочастицами клубни семенного картофеля выращивают без минеральных удобрений - в нём отсутствуют нерациональные дозы нитратов и химикатов. Получаемый картофель можно отнести к экологическим продуктам.
В условиях орошения, при доступе O2, развитию опосредованного действия способствуют содержащиеся в глауконите окислы железа FeO и алюминия Al2O3:
FeO + H2O + 2CO2 ^ Fe(HCO3)2; 4Fe(HCO3)2 + 6H2O + O2 ^ 4Fe(OH)3 +4H2CO3 + 4CO2; Al2O3 + 3H2O ^ 2Al(OH)3.
При наличии в осадке серы образуется весьма полезный кристаллогидрат ^^4)3 • 18H2O . Последний легко растворим в воде и выделяет ценный ионизи-
2 _
рованный сульфат SO 4 .
Заключение. Описанные особенности и возможности нетрадиционных комплексных удобрений-мелиорантов позволяют утверждать:
1. В условиях капельного орошения возделывание семенного картофеля (после заделки клубней в гребни, сформированные на основе илового осадка и глауконита) сопровождается эффектом опосредованного воздействия на урожай продовольственного картофеля через полученный семенной материал.
2. В процессе вегетации семенного картофеля капельное орошение методически действует на гребни и на развивающиеся в них клубни; в условиях повышенной температуры почвы и среды (посадка в июне) происходит насыщение клубней биогенными микроэлементами и наночастицами - из осадка и глауконита.
3. При использовании полученного семенного материала достигается пропорциональное повышение урожайности продовольственного картофеля - при его возделывании на другом поле и орошении по бороздам, без внесения удобрений.
4. Выявленный эффект можно трактовать как специфическое последействие нетрадиционных удобрений-мелиорантов на основе переработанного илового осадка сточных вод и природного мелиоранта-сорбента глауконита.
Библиографический список
1. Ишкаев, Т.Х. Агроэкологические аспекты комплексного использования сырьевых ресурсов и нетрадиционных агроруд в сельском хозяйстве [Текст]/ Т.Х. Ишкаев, Ш.А. Алиев, И.А. Яппаров. - Казань: Центр инновац. технологий, 2007. - 231 с.
2. Колягин, Ю.С. Глауконит - ценное дополнение к минеральным удобрениям [Текст]/ Ю.С. Колягин, В Н. Мешков // Картофель и овощи. - 2008. - № 8. - С. 8-9.
3. Овчинников, А.С. Развитие учения об агротехнической мелиорации земель [Текст]/ А.С. Овчинников, В.И. Пындак // Известия Нижневолжского агроуниверситетского комплекса : наука и вфысшее профессиональное образование. - 2014. - № 3. - С. 158-168.
4. Пахненко, Е.П. Осадки сточных вод и другие нетрадиционные органические удобрения [Текст]/ Е.П. Пахненко. - М.: БИНОМ. Лаборатория знаний, 2007. - 311 с.
5. Пындак, В.И. Эффект микромелиорации и гумификации при использовании в качестве удобрения илового осадка [Текст]/ В.И. Пындак, Ю.А. Степкина // Международный сельскохозяйственный журнал. - 2008. - № 3. - С. 56-57.
6. Пындак, В.И. Агротехническая мелиорация земель в аридных условиях Нижнего Поволжья [Текст]/В.И. Пындак, А.Е. Новиков // Сельскохозяйственные машины и технологии. -2013. - № 4. - С. 15-17.
7. Пындак, В.И. Нетрадиционные комплексные удобрения для выращивания картофеля при капельном орошении [Текст]/ В.И. Пындак, Е.Ф. Помогаев, Ю.А. Степкина // Мелиорация и водное хозяйство. - 2010. - № 3. - С. 29-30.
8. Стратегия использования осадков сточных вод и компостов на их основе в агрикультуре [Текст]/ Под ред. Н.З. Милащенко. - М.: Агроконсалт, 2002. - 140 с.
9. Эффективное использование сточных вод и их осадков для орошения и удобрения сельскохозяйственных культур [Текст]/ А.В. Шуравилин, А.С. Овчинников, В.В. Бородычёв и др. - Волгоград: Волгоградская ГСХА, 2009. - 636 с.
10. Foley, I.A., De Fries, R. et al. Global consequences of land use // Science. 2005. 309 (5734). P. 570-574.
11. Scheffer, M, Carpeenter, S. et al. Catastrophic shiffs in ecosystems // Nature. 2001. 413 (6856). P. 591-596.
References
1. Ishkaev, T. H. Agrojekologicheskie aspekty kompleksnogo ispol'zovaniya syr'evyh resursov i netradicionnyh agrorud v sel'skom hozyajstve [Tekst]/ T. H. Ishkaev, Sh. A. Aliev, I. A. Yapparov. -Kazan': Centr innovac. tehnologij, 2007. - 231 s.
2. Kolyagin, Yu. S. Glaukonit - cennoe dopolnenie k mineral'nym udobreniyam [Tekst]/ Yu. S. Kolyagin, V. N. Meshkov // Kartofel' i ovoschi. - 2008. - № 8. - S. 8-9.
3. Ovchinnikov, A. S. Razvitie ucheniya ob agrotehnicheskoj melioracii zemel' [Tekst]/ A. S. Ovchinnikov, V. I. Pyndak // Izvestiya Nizhnevolzhskogo agrouniversitetskogo kompleksa : nauka i vfysshee professional'noe obrazovanie. - 2014. - № 3. - S. 158-168.
4. Pahnenko, E. P. Osadki stochnyh vod i drugie netradicionnye organicheskie udobreniya [Tekst]/ E. P. Pahnenko. - M.: BINOM. Laboratoriya znanij, 2007. - 311 s.
5. Pyndak, V. I. Jeffekt mikromelioracii i gumifikacii pri ispol'zovanii v kachestve udobreniya ilovogo osadka [Tekst]/ V. I. Pyndak, Yu. A. Stepkina // Mezhdunarodnyj sel'skohozyajstvennyj zhur-nal. - 2008. - № 3. - S. 56-57.
6. Pyndak, V. I. Agrotehnicheskaya melioraciya zemel' v aridnyh usloviyah Nizhnego Pov-olzh'ya [Tekst]/V. I. Pyndak, A. E. Novikov // Sel'skohozyajstvennye mashiny i tehnologii. - 2013. -№ 4. - S. 15-17.
7. Pyndak, V. I. Netradicionnye kompleksnye udobreniya dlya vyraschivaniya kartofelya pri kapel'nom oroshenii [Tekst]/ V. I. Pyndak, E. F. Pomogaev, Yu. A. Stepkina // Melioraciya i vodnoe hozyajstvo. - 2010. - № 3. - S. 29-30.
8. Strategiya ispol'zovaniya osadkov stochnyh vod i kompostov na ih osnove v agrikul'ture [Tekst]/ Pod red. N. Z. Milaschenko. - M.: Agrokonsalt, 2002. - 140 s.
9. Jeffektivnoe ispol'zovanie stochnyh vod i ih osadkov dlya orosheniya i udobreniya sel'sko-hozyajstvennyh kul'tur [Tekst]/ A. V. Shuravilin, A. S. Ovchinnikov, V. V. Borodychjov i dr. - Volgograd: Volgogradskaya GSXA, 2009. - 636 s.
10. Foley, I.A., De Fries, R. et al. Global consequences of land use // Science. 2005. 309 (5734). P. 570-574.
11. Scheffer, M, Carpeenter, S. et al. Catastrophic shiffs in ecosystems // Nature. 2001. 413 (6856). P. 591-596.
E-mail: mehanika33@mail.ru
УДК 62-50 : 54 + 66 (076)
ОПРЕДЕЛЕНИЕ ПАРАМЕТРОВ СУШКИ ПРОДУКТОВ ПЕРЕРАБОТКИ СЕМЯН ГОРЧИЦЫ ПОСЛЕ ИХ ОБЕЗВРЕЖИВАНИЯ ПЛАНИРОВАНИЕМ ЭКСПЕРИМЕНТА
DETERMINATION OF POST-NEUTRALIZATION MUSTARD SEEDS PROCESSING PRODUCTS DRYING PARAMETERS BY EXPERIMENT PLANNING
Г.Г. Русакова, доктор сельскохозяйственных наук, профессор А.В. Демьянов, соискатель, Л.В. Мазина, соискатель, Д.В. Лучковский, магистрант
G.G. Rusakova, A.V. Demyanov, L.V. Masina, D.V. Luchkovskiy
Волгоградский государственный технический университет Volgograd State Technical University
Продукты переработки семян горчицы в своем составе содержат до 40 % переваримого протеина, что указывает на возможность их применения для скармливания сельскохозяйственным животным и птице [14, 5, 9, 12, 17]. Сдерживающим фактором для подобного использования является наличие в семенах горчицы антипитательных веществ. Традиционно для очистки от антипитательных веществ используют влаготепловую обработку [2]. В связи с тем, что процесс влаготепловой обработки продуктов переработки семян горчицы длительный и энергоем-
