CC BY
15УДК 633.11"321":664.12.002.68:631.95
АГРОЭКОЛОГИЧЕСКИЕ АСПЕКТЫ ИСПОЛЬЗОВАНИЯ ОТХОДОВ САХАРНОГО ПРОИЗВОДСТВА В ПОСЕВАХ ЯРОВОЙ ПШЕНИЦЫ
Басов Ю.В.
ФГБОУ ВО Орловский ГАУ
Аннотация. В последние годы почвы в России стопи менее плодородны, так как всё больше развивается растениеводческая деятельность, но в тоже время с тяжелым положением в животноводстве, в малом количестве вносятся традиционные органические удобрения, вследствие чего запасы гумуса в почвах заметно снизились. Вместе с тем, окружающая среда испытывает давление со стороны производства в виде большого количества отходов, в том числе отходов сахароперерабатывающей промышленности, а отходы сахарного производства могут являться хорошим нетрадиционным органическим удобрением.
Основной целью наших исследования явилось выполнение агроэкологической оценки по использованию отходов сахарного производства в посевах яровой пшеницы. . Использование 10 т/га свекловичного жома в варианте №3 дает прибавку к урожаю в среднем на 1,2 ц/га к контролю. Совместное внесение 5 т/га свекловичного дома и 5 т/га дефеката дает прибавку к урожаю в среднем на 2,2 ц/га к контролю.
Ключевые слова. Плодородие почвы, содержание гумуса, минеральные удобрения, органические удобрения, нетрадиционные органические удобрения, отходы сахарного производства, свекловичный жом, дефекат, урожайность.
Ведение. Начиная с 1991 года, положение с плодородием почв в Российской Федерации стремительно ухудшается. Применение минеральных удобрений снизилось в 8-10 раз, а в отдельных зонах РФ - в 15 - 20 раз, органических удобрений - в 7 раза. За последние 11 лет отмечено уменьшение содержания гумуса в среднем по России на 0,8%. Снижение этого показателя только на 0,1% приводит при прочих равных природно-экономических условиях к уменьшению урожайности зерна на 0,8-1 ц с 1га. На протяжении продолжительного периода хозяйственного использования почв под возделывание с/х культур в РФ, из верхних слоев пашни использовано в среднем 60% почвенных запасов гумуса. На отдельных территориях этот показатель
еще выше. При этом на каждый процент гумуса растения имеют возможность использовать 20-30кг азота на 1га. (Кидин В.В., 2008)
Поддерживать плодородие земель традиционными методами невозможно. Из-за сложного финансового положения большого числа с/х производителей всех форм собственности, а также высокой стоимости минеральных удобрений, объемы их применения в сельском хозяйстве в обозримом будущем не увеличатся. К тому же, минеральные удобрения, пополняя запасы питательных веществ в почве и улучшая круговорот питательных элементов, не влияют на динамику содержания общего гумуса. Для того чтобы вести земледелие не в ущерб плодородию, иметь бездефицитный баланс гумуса, кроме минеральных удобрений, каждый гектар российских полей в среднем должен получать 8-9 тонн органических удобрений. Сегодня эта цифра составляет около 1 тонны на 1га пашни, а в некоторых регионах и того меньше.
В то же время окружающая среда испытывает значительное давление со стороны производства в виде большого количества отходов, многие из которых могут являться хорошим нетрадиционным органическим удобрением. К нетрадиционным удобрениям относятся сапропели, осадки сточных вод (ОСВ), древесная зола, костная мука, а также отходы некоторых производств (фосфат- шлаки, опилки, лигнин и т.п. ), компосты на их основе, а также отходы свеклосахарного производства в виде жома.
Основная часть. Большой интерес представляет побочный продукт свеклосахарного производства - фильтрационный осадок, иначе именуемом дефекатом, или дефекационной грязью. В дефекате, который производится сахарной промышленностью страны только за один производственный сезон, кроме углекислого кальция, содержится приблизительно 60 тысяч тонн фосфатной кислоты, около 12 тысяч тонн азота, что равноценно 360 тысячам тонн фосфата и 70 тысячам тонн селитры. (Антименкова О.В., 2005)
Сахарные заводы России, перерабатывая ежегодно 26-28 млн. т сахарной свеклы, получают около 25,0-25,5 млн. т вторичных ресурсов, большая часть из них - 22,0-23,0 млн. т - свекловичный жом. Около 40% жома, по разным оценкам, используется в свежем виде, 25% подвергается сушке, остальное остается невостребованным, что снижает доходы предприятий и наносит вред окружающей среде при неправильной утилизации. Перед началом рыночных реформ проблем со сбытом свекловичного жома не возникало. Практически весь жом использовали на корм крупному рогатому скоту, так как по питательности он занимает среднее положение между овсом и луговым сеном. В последнее же десятилетие, в связи со значительным сокращением поголовья крупного рогатого скота, предприятия
сахарной промышленности вплотную столкнулись с серьезной экологической проблемой, связанной с утилизацией сырого жома.
Материалы и методика исследований. Основной целью наших исследования явилось выполнение агроэкологической оценки по использованию отходов сахарного производства на посевах яровой пшеницы.
Для достижения поставленной цели нами решались следующие задачи:
• определить влияние свекловичного жома и дефеката на щелочно-кислотные условия почвы;
• установить особенности динамики органического вещества и элементов питания при внесении в агроценоз нетрадиционного органического удобрения;
• установить характер действия нетрадиционных органических удобрений на урожайность яровой пшеницы;
В исследованиях применялись общепринятые методики закладки и проведения опытов. В опыте возделывали среднеспелый сорт яровой пшеницы Дарья, рекомендованный производству по ЦЧР.
Объектами исследования являлись агроценозы яровой пшеницы сорта Дарья, свекловичный жом, дефекат.
Изучали следующие варианты применения нетрадиционного удобрения:
1. контроль.
2.10 т/га дефеката
3.10 т/га свекловичного жома
4. 5 т/га свекловичного жома+ 5т/га дефеката
Опыт закладывали в четырёхкратной повторности, учетная площадь делянки (20 м х 8 м) 160 м2, посевная площадь 0,5 га.
Свекловичный жом с дефекатом вносились на делянки согласно схеме осенью под вспашку.
Учебный полигон кафедры агроэкологии и охраны окружающей среды расположен на территории главного корпуса аграрного университета в г.Орле.
Проводить исследования на техногенно - нарушенных землях является актуальным, так как многие сельскохозяйственные угодья расположены в экологически напряженных районах.
Результаты и их обсуждение. Наши исследования показали, что внесение свекловичного жома увеличивает кислотность почвенного раствора. При совместном внесении жома и дефеката наблюдается снижение почвенной кислотности (рисунок 1).
Реакция почвенного раствора агроценоза яровой пшеницы (2014-2015гг)
■ ■ ■ ■ Вариант 1 Вариант 2 Вариант 3 Вариант 4
рН КС1
6
4
2
0
Рисунок 1 - Реакция почвенного раствора на посевах яровой пшеницы в 2014-2015гг (среднее по годам)
Высокая кислотность свекловичного жома в варианте №3 рН-4,8 обусловлена образованием органических кислот в процессе разложения целлюлозы и Сахаров. Важно отметить, что процесс окисления, который происходит в почвенном растворе, в значительной степени зависит от температурного режима и влажности почвы. Чем выше температура атмосферы и больше содержание влаги в почве, тем быстрее происходят окислительные процессы.
В варианте №2 при внесении в почву дефеката, который характеризуется высоким содержанием кальция - 42,30%, кислотность почвенного раствора снизилась до 5,9 единиц. В варианте №4 совместное внесение жома и дефеката снижало кислотность почвенного раствора до 5,5 единиц.
Известь оказывает многостороннее положительное действие на почву: нейтрализует органические кислоты и вытесняет ионы водорода из поглощающего комплекса, что приводит к устранению обменной и значительному снижению гидролитической кислотности почвы. Улучшается катионный состав почвенного поглощающего комплекса вследствие замены ионов водорода и алюминия на катионы кальция и магния, благодаря чему повышается степень насыщенности почв основаниями и увеличивается емкость поглощения.
При внесении в агроценозы свекловичного жома и дефеката содержание органического вещества в виде растительных остатков почвы заметно повышалось (рисунок 2).
Рисунок 2 - Содержание органического вещества в почве, % на III этапе органогенеза яровой пшеницы в 2014 и 2015 гг (среднее по
годам)
Наши исследования показали, что при внесении дефеката на посевы яровой пшеницы не наблюдалось существенного изменения содержания органического вещества в почве. Это связано с тем, что дефекат состоит на 60-75% из извести.
Наибольший показатель органических остатков представлен в варианте №3, где вносился исключительно свекловичный жом и превысил контроль на 0,11 %. Сухое вещество жома состоит из пектиновых веществ (около 50%), целлюлозы (около 45%), белков (около 2%), сахарозы (0,6%) и минеральных веществ (до 1%).
Несколько меньший показатель представлен в варианте №4, где вносилось 5 т/га жома и 5 т/га дефеката, который превысил контроль на 0,04%. При совместном внесении нетрадиционных удобрений наблюдалось снижение почвенной кислотности, что создает благоприятные условия для накопления органического вещества почвой. Так как в этом варианте жома вносили в два раза меньше чем в варианте №3, то и показатель содержания органики в почве несколько ниже.
На рисунке 3 представлены показатели содержания в почве фосфора и калия, доступных для растений после внесения нетрадиционных органических удобрений.
Содержание фосфора и калия в почве (мг/кг,среднее значение)
100
50
а
Р2О5 мг/кг К2О мг/кг
Вариант 1 Вариант 2 Вариант 3 Вариант 4
Рисунок 3 - Содержание фосфора и калия в агроценозах яровой пшеницы в 2014 и 2015гг (среднее по годам)
По данным таблицы видно, что внесение дефеката в варианте №2 существенно не повлияло на содержание фосфора и калия в почве. Наиболее высокое содержание подвижных форм фосфора и калия наблюдается в варианте №3. По фосфору показатель был превышен на 1,4 мг/100г почвы по отношению к контролю, а по калию на - 1,2 мг/100г почвы. Это объясняется тем, что жом подкисляет реакцию почвенного раствора, вследствие чего малодоступные соли фосфорных кислот растворяются и становятся доступными для растений.
Урожайность зерна яровой пшеницы (ц/га, среднее по годам))
20 15 10 5 0
2014г. 2015г.
Вариант 1 Вариант 2 Вариант 3 Вариант 4
Рисунок 4- Урожайность зерна яровой пшеницы, ц/га в 2014-2015 гг (среднее по годам) В варианте №4 реакция почвенного раствора недостаточно кислая, чтобы перевести слаборастворимые соединения фосфора и
0
калия в доступное состояние. Результат составил превышение контроля по фосфору на 0,4 мг/100г почвы, а по калию на 0,3 мг/100г почвы.
Внесение в варианте №2 дефеката существенно не повлияло на урожай яровой пшеницы. Использование 10 т/га свекловичного жома в варианте №3 дает прибавку к урожаю в среднем на 1,2 ц/га к контролю. Совместное внесение 5 т/га свекловичного дома и 5 т/га дефеката дает прибавку к урожаю в среднем на 2,2 ц/га (рисунок 4). Это обуславливается созданием благоприятных условий влагообеспеченности посевов, снижением кислотности почвы, повышением содержания в почве подвижных форм фосфора и калия.
Выводы:
1. Высокая кислотность свекловичного жома в варианте №3- рН 4,8 обусловлена образованием органических кислот в процессе разложения целлюлозы и Сахаров.
В варианте №2 при внесении в почву дефеката, кислотность почвенного раствора снизилась до 5,9 единиц. В варианте №4 совместное внесение жома и дефеката снизило кислотность почвенного раствора до 5,5 единиц.
2. При внесении дефеката в агроценоз яровой пшеницы существенного изменения содержания органического вещества в почве не наблюдалось
Наибольший показатель органических остатков выявлен в варианте №3, где вносился свекловичный жом и превысил контроль на 0,11 %.
Несколько меньший показатель представлен в варианте №4, где вносилось 5 т/га жома и 5 т/га дефеката, превышение составило 0,04%, в этом варианте жома вносили в два раза меньше чем в варианте №3 и показатель содержания органики в почве несколько ниже.
3. Наиболее высокое содержание подвижных форм фосфора и калия выявлено в варианте №3. По фосфору показатель на 1,4 мг/100г почвы выше по отношению к контролю, а по калию на - 1,2 мг/100г почвы.
В варианте №4 реакция почвенного раствора недостаточно кислая, результат составил превышение контроля по фосфору на 0,4 мг/100г почвы, а по калию на 0,3 мг/100г почвы.
4. Использование 10 т/га свекловичного жома в варианте №3 дает прибавку к урожаю в среднем на 1,2 ц/га к контролю. Совместное внесение 5 т/га свекловичного дома и 5 т/га дефеката дает прибавку к урожаю в среднем на 2,2 ц/га к контролю.
Список использованных источников:
1. Антименкова О.В.Разработка нетрадиционных удобрений на основе жома свекловичного / О.В. Антименкова // Агроэкологические проблемы в сельском хозяйстве. Сб. науч. тр. - Воронеж, 2005. -4.1.- С. 19-22.
2. Кружилин И. П., Кузнецова Л. М., Изменение плодородия почвы при использовании дефеката и органических удобрений - 2009. С.21-22.
3. Кидин В.В. Практикум по агрохимии.,— М.: Колос С, 2008. — 599 с.
4. Безлер Н.В. Влияние разложения свекловичного жома на накопление элементов минерального питания в черноземе выщелоченном / Н.В. Безлер, И.Н. Холопкин // Сахарная свекла -2013 - №7 - С.30-33
5. FAOSTATI ©FAO Statistika Division 2010 htth://www/faostat. Fao/org/site/567/Desktop Default. Asp.x.PagelD.
Басов Ю.В., кандидат сельскохозяйственных наук.
ФГБОУВО Орловский ГАУ
AGROECOLOGICAL ASPECTS OF THE USE OF SUGAR PRODUCTION WASTE IN SPRING WHEAT
In recent years, the soil in Russia has become less fertile because of vegetal activity development. At the same time due to the livestock plight traditional organic fertilizers introduced in the soil are small amounts, whereby the humus reserves decreased significantly. However, the environment is under pressure from the production of large quantities of waste, including sugar-industry wastes, although sugar production wastes might be a good unconventional organic fertilizer.
The main purpose of our research is an agroecological implementation assessment of the use of sugar production waste in crops of spring wheat. The use of 10 t / ha of beet pulp in the form №3 gives a harvest increase by an average of 1.2 t / ha to control. The joint application of 5 t / ha of beet pulp and 5 t / ha defecate gives a harvest increase by an average of 2.2 t / ha to control.
Basov U.V., Candidate of Agricultural Sciences
Orel State Agricultural University
