CC BY
82
УДК 577.4:628.19628.31
БОРСОДЕРЖАЩЕЕ МИКРОУДОБРЕНИЕ ИЗ РАСТВОРА КИСЛЫХ СТОЧНЫХ ВОД
© С. М. Базарбаева
Актюбинский университет им. С. Баишева Казахстан, г. Актобе, 030020, ул. Братьев Жубановых, 302-А.
Тел: +7 (713) 297 47 01.
В данной работе говорится о разработке эффективного и недорогого борсодержащего микроудобрения в виде раствора кислых сточных вод, содержащих соединения бора.
Ключевые слова: бор, микроудобрение, многоатомные спирты, биометрические показатели.
Известно [1-6], что борсодержащие вещества используют наряду с другими удобрениями с целью увеличения урожайности, улучшения качества семян и различных свойств многих растений (прочность волокон льна, содержание сахара, крахмала и т.п.), устранения заболеваний растений (например, внутреннего опробковения плодов и сухо-вершинности, гнили сердечка свеклы, бактериоза льна), ускорения созревания некоторых культур (хлопка, кукурузы) и увеличения зимостойкости.
Бор является микроудобрением, необходимым растениям. В черноземах и красноземах его содержится около 0.20-0.25 и 0.10-0.15 мг на 1 кг растений (на сырую массу) для зерновых и корнеплодов соответственно [1, 5, 6]. Из приведенных данных следует, что окультуренные почвы могут испытывать недостаток бора. Главным следствием недостатка бора является разрушение биологических мембран в клетках растений [6].
Борные удобрения применяют [1-5] под многолетние травы, сахарную свеклу, овощные и масличные культуры, хлопок, подсолнечник, сою, картофель и т.д. путем внесения борных удобрений, опыления или опрыскивания растений во время цветения, а также намачивания семян в растворах борной кислоты.
Норма при внесении в почву всего 3-9 кг/л (в пересчете на борную кислоту), а при поверхностном внесении в несколько раз меньше (т. е. в небольших дозах как микроудобрение).
Эти составы борсодержащих удобрений имеют следующие недостатки:
1. Во всех составах используются относительно дорогие продукты переработки борных руд, что ведет к удорожанию удобрений.
2. Борные удобрения не применяются в сочетании (добавках) с другими веществами, ускоряющими рост растений, что приводит в результате синергизма (взаимного усиления их действия) к увеличению эффективности применения микроудобрений.
Известно [2], что обработка в Алматинской области растений томатов опрыскиванием составом
0.002% борной кислоты (Н3В03) в фазе массового
цветения при оптимальной дозе, равной 25 мл/м2, приводила к заметному увеличению биометрических показателей и урожайности этой культуры. Площадь листьев, по сравнению с контрольным опытом, увеличилась на 12.00%; ранний урожай и урожай за вегетацию увеличились соответственно на 8.33% и 4.48%. Чистый дополнительный доход составил 19812.10 тенге/га.
Данный состав имеет следующие недостатки:
1. Используется чистая и дорогостоящая борная кислота по цене около одной тысячи долларов за тонну.
2. Не оптимизированы условия применения борсодержащих микроудобрений в различных вегетационных периодах их роста.
3. Не учитываются эколого-экономические показатели производства, так как в случае использования чистой (товарной) борной кислоты в производственных условиях при получении Н3В03 наносится значительный ущерб в результате загрязнения и отвода земли под шламонакопители, засоления почв возле них и просачивания сточных вод из шламонакопителей в подземные и поверхностные воды.
Целью данной работы является разработка недорогого и более эффективного (оптимального) борсодержащего микроудобрения в виде раствора кислых сточных вод, содержащих соединения бора в качестве борсодержащих удобрений (БМУ) в сочетании БСУ с различными добавками, которые увеличивают эффективность применения БМУ.
Техническое решение достигалось следующим образом: кислые борсодержащие сточные воды нейтрализуются щелочными реагентами (оксид кальция, гидроксиды щелочных металлов) до значения водородного показателя (рН = 6-7), затем раствор отстаивается и осветляется. После этого борсодержащие сточные воды разбавляются водой и для усиления действия БМУ в этот раствор добавляется комплексообразователь бора - многоатомный спирт (ксилит, маннит и т. п.) при мольном соотношении бора к спирту не менее 1.0 : (1.0-2.0). Полученный состав (раствор) используется как
34
раздел ХИМИЯ и ХИМИЧЕСКАЯ ТЕХНОЛОГИЯ
БМУ для прибавки семянного материала или внекорневой подкормки растений.
Для подтверждения эффективности природоохранных мероприятий были проведены дополнительные расчеты, связанные с переработкой борсодержащих сточных вод на микроудобрения. Ожидаемая прибыль или эколого-экономическая эффективность этого передела при объеме перерабатываемой сточной воды 105 м3 в год, 50% накладных расходов и условной цене 10 тенге за литр микроудобрений составит: 105 х 103 х 10 х 0.5 = 500 млн. тенге в год (100 млн. руб. в год).
Полезность метода заключается еще и в том, что в сточных водах присутствуют различные вещества (концентрация которых приведена в табл. 1), которые могут дополнительно улучшать качество БМУ.
В частности, как это видно из табл. 1, такими вешествами являются калий, фосфор, магний и другие.
Таблица 1
Состав осветленной и нейтрализованной воды шламонакопителей АО “Фосфохим” г. Алга Актюбинской области. Концентрация дана в мг/л
Вещество Концентрация Вещество Концентрация
Карбонат Не обнаруж. Кальций 14.0
Хлорид 0.297 Магний 11.70
Сульфат 1.430 Натрий 14.20
Фтор 0.60 к2о 760.0
Бор 700-1000 Р2О5 55.0
Опыт 1. Для экспериментальной проверки после нейтрализации и осветления сточную воду борного цеха с содержанием бора 0.7—1.0 г/л в различном количестве, отмеренном калиброванной микропипеткой, смешивали с 10-15 мл поливной воды, добавляли 2 г зерен (50 штук) и помещали на фильтровальную бумагу в чашки Петри. При этом разбавление сточной воды происходит в 60-90 раз. Простые расчеты показывают, что концентрация по ионам С1-, 8042", Г-, Са2+, М^2+, №+ не превышает их ПДК в водах, используемых для орошения. Наблюдения за количеством проросших зерен проводили в течение 7-10 дней. По мере высыхания раствора в нее добавляли поливную воду, не содержащую бора. В качестве поливной воды брали Актю-бинскую водопроводную воду. Каждый опыт проводили одновременно в четырех повторениях и затем вычисляли средний результат. Найдено, что в процессе развития семян при оптимальных разбавлениях и добавлениях борсодержащей сточной воды происходит статистически достоверное улучшение биометрических показателей их роста.
Всхожесть возрастала в 1.5 раза, а энергия прорастания в 2 раза.
Оптимальной концентрацией является 0.075 мл БМУ на 1 г семян. Содержание бора в зерне было не более 7.5х10-2 мг/кг, что весьма мало по сравнению с природным содержанием его в злаках (2 мг/кг).
Опыт 2. Опыт проводили на семенах пшеницы твердого районированного сорта «Накат» аналогично описанному выше. Положительное действие оптимальных доз БМУ проявляется, кроме энергии прорастания и всхожести, и на других показателях: длине стеблей и корешков, их количестве, массе и качестве. Например, через 9 дней проращивания семян в чашках Петри, при оптимальной дозе 0.075 мл на грамм семян пшеницы в сравнении с контрольным, длина проростков увеличивалась в 3-4 раза (данные приведены в табл. 2).
Таблица 2
Влияние доз БМУ на длину проростков семян пшеницы сорта «Накат»
№ п/п Доза БМУ, мл/г Ь, см № п/п Доза БМУ, мл/г Ь, см
1 0 (контроль) 5.5+1.1 1 0.075 19.0+0.9
2 0.300 2.7+1.3 2 0.037 11.7+1.7
3 0.150 2.1+0.5 3 0.018 6.9+1.2
Более мощной и развитой была и мочка корешков, увеличилась толщина стебля, в общем, масса зеленых проростков стала больше, по сравнению с контролем, в 3.9 раза.
Опыт 3. Эффективность БМУ значительно возрастает при добавлении в раствор комплексооб-разователя бора - многоатомного спирта (в частности, ксилита). Некоторые биометрические показатели развития семян пшеницы при совместном действии БМУ и ксилита возрастают до 5.5 раза. Все многоатомные спирты являются нетоксичными соединениями и безопасны для окружающей среды и человека, поэтому установленный факт их положительного воздействия целесообразно использовать в агрохимической технологии выращивания растений.
К водорастворимым многоатомным спиртам относятся изомеры шестиатомных спиртов - калий, магний, сорбит, а также трехатомный спирт - глицерин.
Данные по влиянию многоатомных спиртов совместно с БМУ на биометрические показатели развития семян пшеницы приведены в табл. 3 (десятый день проращивания в чашках Петри, доза БМУ 0.075 мл на 1 г семян).
Таблица 3
Влияние добавления многоатомных спиртов (МС) к БМУ на длину проростков (ДП), число корешков (ЧК) и длину корешков (ДК) пшеницы сорта «Накат»
№ п/п Вид МС Мольное соотношение В:спирт ДП, см ДК, см ЧК
1 Глицерин 1:1.0 12.1+0.7 11.6+0.5 5.1+0.2
2 Маннит 1:1.5 18.0+0.5 15.2+0.8 6.7+0.7
3 Ксилит 1:2.0 22.1+0.9 17.6+0.6 10.6+0.6
4 Сорбит 1:2.0 21.2+1.1 16.2+0.5 9.2+0.9
5 Контроль без МС 4.7+1.3 3.2+0.5 2.0+0.3
Как следует из табл. 3, совместное влияние БМУ и многоатомного спирта на рост и развитие семян пшеницы значительно выше, чем при добавлении только БМУ.
Биометрические показатели возрастают в 4-5 раз, а в опыте №3 с ксилитом длина корешков по сравнению с контрольным опытом №5 возросла в 5.5 раза.
Таким образом, использование данного БМУ приводит к следующему техническому результату:
1. Увеличивается длина проростков в 3-4 раза;
2. Увеличивается общая масса зеленых проростков в 3.9 раза;
3. Возрастают биометрические показатели в 45 раз, а в некоторых случаях в 5.5 раза;
4. Возрастает всхожесть в 1.5 раза, а энергия прорастания в 2 раза;
5. Происходит удешевление процесса и снижение производственных затрат за счет использования отходов.
ЛИТЕРАТУРА
1. Краткая химическая энциклопедия. М.: Советская энциклопедия, 1961. Т. 1. С. 458-459.
2. Петров Е. П. // Новости науки Казахстана. Вып.3, КазГосИН-ТИ, Алматы, 1997. С. 61.
3. Сарсенов А. М. // Актобе, АО КазГосИНТИ, 1999. -217 с.
4. Ващенко И. М., Ланге К. П. Практикум по основам сельского хозяйства. М., Просвещение, 1982. С. 87-88.
5. Прянишников Д. Н. Избранные сочинения. Агрохимия. М.: Изд. Сельхоз. Лит., 1963. Т. 1-2.
6. Чернавина И. А. Физиология и биохимия микроэлементов. Под. ред. проф. Рубина Б. А. «Высшая школа», М.: 1970. -252 с.
Поступила в редакцию 22.12.2007 г.
