CC BY
71
7. Dronov A. V., D'yachenko V. V., Likhachev B. S. Perspektivy ispol'zovaniya sorgovykh kul'tur v polevom kor-moproizvodstve yugo-zapadnoi chasti Nechernozemnoi zony Rossii (Prospects of using sorghum crops field fodder production in the South-Western part of non-Chernozem zone of Russia), Kormoproizvodstvo, 2003, № 2, pp. 11-16.
8. Ionova L. P. Energosberegayushchaya tekhnologiya vyrashchivaniya sorgo v usloviyakh Astrakhanskoi oblasti (Energy-saving technology of cultivation of sorghum in the conditions of Astrakhan region), Uspekhi sovremennogo estestvoz-naniya, 2010, № 4, pp. 27-30.
9. Lukashevich N., Zen'kova N., Yanchik S. Produktivnost' i kachestvennaya kharakteristika sorgovykh kul'tur v usloviyakh severo-vostochnoi chasti Respubliki Belarus' (Productivity and quality characteristics of sorghum crops in the North-Eastern part of the Republic of Belarus), Glavnyi zootekhnik, 2010, № 3, pp. 17-26.
10. Smetova K. B. Strategiya razvitiya sel'skikh territorii i importozameshchenie (Strategy of rural development and import substitution), Ustoichivoe razvitie territorii: teoriya i praktika, materialy VII Vserossiiskoi nauchno-prakticheskoi konferentsii, Sibai, 2015, pp. 99-102
11. Satarov M. Yu. Optimal'nyi rezhim skashivaniya lyutserno-kostretsovoi travosmesi (Optimum mode of cutting alfalfa-grass mixtures), Kormoproizvodstvo, 2014, № 5, pp. 8-11.
12. Sidorov N. Yu. Kul'tura sorgo v Oreburgskoi oblasti (The culture of sorghum in Orenburgskaia oblast), Kormoproizvodstvo, 2002, №6, p. 10.
13. Astashov A. N. Produktivnost' sakharnogo sorgo v chistykh i smeshannykh posevakh na chernozemakh sara-tovskogo Pravoberezh'ya i effektivnost' ego ispol'zovaniya v ratsionakh laktiruyushchikh korov (Productivity of sweet sorghum in pure and mixed crops on chernozems of the Saratov right Bank and efficiency of its use in the rations of lactating cows), avtoref.. dis. ... kand. s.-kh. nauk, Saratov, 2005, 23 p.
14. Davletshin T. Z. Kul'tura sorgo v Tatarstane (Culture of sorghum in Tatarstan), Kazan' - r.p. Alekseevskoe, 1999,
193 p.
УДК 631.87:631.445.24
ЭФФЕКТИВНОСТЬ ИСПОЛЬЗОВАНИЯ ЗОЛЫ КАК ПРОДУКТА ТЕРМИЧЕСКОЙ ПЕРЕРАБОТКИ ОРГАНОСОДЕРЖАЩИХ ОТХОДОВ В КАЧЕСТВЕ УДОБРЕНИЯ СЕЛЬСКОХОЗЯЙСТВЕННЫХ КУЛЬТУР НА ДЕРНОВО-ПОДЗОЛИСТЫХ ПОЧВАХ
Д. В. Яковлев, аспирант; Т. Ю. Бортник, канд. с.-х. наук, доцент,
ФГБОУ ВО Ижевская ГСХА,
ул. Кирова, д. 16, г. Ижевск, Россия, 426033
E-mail: [email protected]. [email protected]
Аннотация. В 2013-2015 гг. на дерново-среднеподзолистых среднесуглинистых почвах Удмуртской Республики проведены полевые опыты с целью изучения использования золы ор-ганосодержащих отходов (птичьего помёта в смеси с золой отходов древесины в соотношении 1:0,5) в качестве удобрения сельскохозяйственных культур. Дозы внесения определены по содержанию фосфора в золе (Р30, Рбо и Р90 в действующем веществе). Удобрения были внесены в 2013 г. перед посевом ячменя. После уборки ячменя осенью на тех же делянках было осуществлено повторное внесение удобрений по той же схеме. В 2014 г. возделывался лен-долгунец, в 2015 г. на яровой пшенице с подсевом клевера изучалось последействие ранее внесенных удобрений. В 2015 г. на другом участке был проведен однолетний опыт по той же схеме с ячменем. Для сравнения внесены минеральные удобрения в аналогичных дозах. На третий год после внесения установлено положительное влияние золы на содержание подвижного фосфора и обменного калия в почве; достоверное увеличение составило 12-20 мг/кг и 22 мг/кг, соответственно, относительно контроля. Изменение показателей кислотности почв под влиянием золы несущественно. От внесения золы получены прибавки: зерна ячменя - в пределах 0,15-0,49 т/га и соломы льна-долгунца - 0.14-0.69 т/га, что не уступает по эффективности применению смеси односторонних минеральных удобрений. Последействие золы на урожайность яровой пшеницы не выявлено.
Ключевые слова: органосодержащие отходы, утилизация, птичий помёт, отходы древесины, зола, урожайность, ячмень, лен-долгунец, яровая пшеница, дерново-подзолистые почвы, агрохимические показатели.
Введение. В настоящее время при организации безотходных технологий лишь ограниченная часть отходов сельскохозяйственного производства рационально используется [8]. В последнее время все больше внимания ученые и практики сосредоточивают на проблемах не только утилизации и переработки органических отходов, но и использования энергии, заложенной в них [5]. По мнению В.И. Никитишена (2006), наиболее перспективным и менее затратным способом утилизации отходов является их термическая переработка [4]. Сжигание некоторых фракций отходов позволяет повысить энергетическую и экономическую эффективность процесса, снизить экологическую опасность [10].
Если рассмотреть термический процесс разложения органической массы до зольных элементов, с точки зрения круговорота веществ в земледелии, то можно сделать предположение о возможности возвращения их в почву и пополнения тем самым баланса необходимых для питания растений веществ. Особого внимания заслуживает проблема переработки отходов птицефарик, которые представляют постоянную угрозу экологическому благополучию населения и окружающей среде [8, 7, 1]. Птичий помет и навоз могут быть использованы для производства биоугля в результате пиролиза, если отсутствует возможность их использования как органического удобрения [11]. Другой путь термической утилизации этих отходов - сжигание с получением золы [2]. Зола способствует увеличению содержания N ^ Ca, Mn, Zn в почве [12]. Кроме того, применение золы нейтрализует повышенную кислотность почвы. На кислых почвах зола создает благоприятные условия для роста и развития растений, деятельности почвенной микрофлоры, особенно азотфикси-рующих бактерий, тем самым улучшается
азотное питание растений [3]. На разработанных и хорошо окультуренных почвах срок действия золы длится несколько лет. Учёными Пермской ГСХА им. Д.Н. Прянишникова проведено комплексное изучение использования золы биологических отходов в качестве удобрения; получено существенное увеличение урожайности гороха и ячменя и положительное влияние золы на микрофлору дерново-подзолистых почв. Авторами сделано заключение о применении золы биологических отходов в сельскохозяйственном производстве как экологически безопасном и экономически выгодном приёме [7]. В Швеции и Австрии использование золы, получаемой в результате сжигания биомассы в качестве удобрения, регламентируется специально разработанными документами. Предложены технологии предварительной подготовки золы, чтобы ее можно было вносить с помощью традиционных разбрасывателей [9]. В России технологии применения золы органосодержащих отходов в настоящее время не разработаны.
В связи с вышеизложенным была поставлена цель: изучить эффективность применения продуктов термической утилизации орга-носодержащих отходов (золы) в качестве удобрения сельскохозяйственных культур на дерново-подзолистых почвах Удмуртской Республики. В задачи исследований входило: 1) выявить влияние золы органосодержащих отходов на агрохимические показатели дерново-подзолистых почв; 2) изучить действие и последействие золы на урожайность сельскохозяйственных культур.
Методика. Исследования проводили в АО «Учхоз «Июльское» Ижевской ГСХА». Объектом исследований являлось удобрение, состоящее из смеси золы птичьего помёта и золы отходов древесины в соотношении 1:0,5 (таблица 1).
Таблица 1
Химический состав золы органосодержащих отходов
рнкс1 N Р2О5 К2О СаО МgО В Со Zn Мо
% мг/кг
12,1 0,32 3,01 10,2 19,1 3,95 3,4 2,97 1255 1,49 0,73
Следует отметить небольшое содержание схемы полевых опытов. Данное удобрение рас-
азота в составе опытного образца золы, что сматривалось нами, в первую очередь, как ис-
связано с неполнотой сгорания биомассы. Это точник поступления в почву фосфора и калия.
количество азота было учтено при составлении При составлении схемы опытов за основу было
взято содержание фосфора: 1. Без удобрений (контроль). 2. Зола (Р3о). 3. Зола (Р60). 4. Зола (Р90). 5. ОТК (Рзо). 6. ЯРК (Р6о). 7. ЯРК (Р90). В обозначениях Р30, Р60 и Р90 - дозы фосфора в кг действующего вещества на гектар. Варианты NРК - это смесь односторонних минеральных удобрений (аммиачной селитры, суперфосфата гранулированного и хлористого
калия), дозы которых были аналогичны вариантам с внесением золы.
Полевые опыты были заложены на типичных и наиболее распространенных в Удмуртской Республике и в целом в Нечернозёмной зоне дерново-среднеподзолистых среднесуглинистых почвах (таблица 2).
Таблица 2
Агрохимическая характеристика дерново-среднеподзолистой среднесуглинистой почвы _перед закладкой опытов (Апах), 2013, 2015 гг._
Год Гумус, % рНкс1 Б | Нг V, % Р2О5 К2О
ммоль / 100 г почвы по Кирсанову, мг/кг почвы
2013 (опыт 1) 1,63 4,82 9,12 3,84 70 128 102
2015 (опыт 2) 1,59 4,95 10,4 2,55 80 130 114
Удобрения были внесены в 2013 г. перед посевом ячменя (опыт 1). После уборки ячменя осенью 2013 г. на тех же делянках было осуществлено повторное внесение удобрений по той же схеме. В 2014 г. возделывался лен-долгунец, в 2015 г. на яровой пшенице с подсевом клевера изучалось последействие ранее внесенных удобрений. В 2015 г. на другом участке был проведен однолетний опыт по той же схеме с ячменем (опыт 2).
Результаты. Дозы золы в физическом весе были достаточно высокими, в пределах 1,53 т/га. В связи с этим представляло интерес
выявить изменение агрохимических показателей почвенного плодородия с течением времени. Результаты анализа почвенных проб, отобранных в 2013 г. после уборки ячменя, и в 2015 г. На основании полученных результатов отмечено, что использование золы не оказало существенного влияния на сумму обменных оснований, а снижение кислотности под влиянием золы выражено лишь на уровне тенденции. В таблице 3 представлено изменение содержания элементов питания (подвижного фосфора и обменного калия по Кирсанову).
Таблица 3
Влияние золы органосодержащих отходов на изменение содержания доступных форм элементов
питания в дерново-среднеподзолистой среднесуглинистой почве, 2013, 2015 гг.
Варианты Р2О5, мг/кг К2О, мг/кг
2013 2015 2013 2015
1. Без удобрений (контроль) 133 134 101 86
2. Зола (Р30) 128 143 113 88
3. Зола (Р60) 142 152 105 82
4. Зола (Р90) 133 171 121 108
5. №К (Р30) 137 139 117 92
6. №К (Р60) 134 127 98 102
7. №К (Р90) 130 134 104 116
НСР05 Рф<Бт 28 11 14
Содержание подвижного фосфора перед закладкой опыта 1 было повышенным. В 2013 г. по всем вариантам обеспеченность этим элементом также повышенная, не выражены существенные изменения под влиянием удобрений. В 2015 г. под влиянием золы в дозе Р90 получено достоверное увеличение этого показателя на 37 мг/кг. В этом варианте содержание подвижного фосфора следует отнести к высокой обеспеченности.
В то же время содержание обменного калия существенно изменилось под влиянием внесения удобрений уже в первый год. Так, в вариантах с внесением золы в дозах Р30 и Р90 достоверное увеличение составило 12 и 20 мг/кг, соответственно; в варианте NР30К -16 мг/кг. К 2015 г. содержание обменного калия по всем вариантам снизилось, это, вероятно, связано с повышенным выпадением осадков в течение вегетационных периодов 2014 г.
(по отношению к среднемноголетней сумме осадков в июне, июле и августе выпало соответственно 159, 137 и 141 % и 2015 г. в июле и августе - 203 и 194 % к среднемноголетнему показателю). Под влиянием внесения удобрений также выявлены существенные изменения: в вариантах 4 (зола Р90), 6 (ЧР60К) и 7 (ЧР90К) увеличение относительно контроля составило 22, 16 и 30 мг/кг, соответственно.
В одногодичном опыте с ячменем (2015 г.) выявлены те же закономерности по изменению содержания подвижных форм фосфора и калия под влиянием золы и минеральных удобрений.
Урожайность сельскохозяйственных культур находилась в зависимости, как от применения удобрений, так и от агрометеорологических условий вегетационных периодов (таблица 4).
Таблица 4
Влияние золы органосодержащих отходов на урожайность сельскохозяйственных культур,
т/га, 2013-2015 гг.
Варианты Ячмень, зерно (2013) опыт 1 Ячмень, зерно (2015) опыт 2 Лен- долгунец, солома (2014) опыт 1 Яровая пшеница, зерно (2015) опыт 1
урожайность ± к контролю урожайность ± к контролю урожайность ± к контролю урожайность ± к контролю
1. Без удобрений (контроль) 0,68 - 2,06 - 0,93 - 1,05 -
2. Зола (Р30) 0,84 0,16 2,14 0,08 1,07 0,14 1,12 0,07
3. Зола (Рб0) 0,94 0,26 2,34 0,28 1,22 0,29 1,12 0,07
4. Зола (Р90) 0,83 0,15 2,51 0,49 1,62 0,69 1,18 0,13
5. №К (Р30) 0,83 0,15 2,23 0,17 1,32 0,39 1,13 0,08
6. №К (Рб0) 0,92 0,24 2,58 0,52 1,25 0,32 1,09 0,04
7. №К (Р90) 1,03 0,35 2,35 0,29 1,13 0,20 1,09 0,04
НСР05 0,08 0,27 0,13 Рф<Гт
В 2013 г. агрометеорологические условия были крайне неблагоприятными для возделывания ячменя, в связи с этим уровень урожайности низкий, однако даже в этих условиях действие удобрений проявилось достаточно ярко. По данным Н.Е. Рубцовой (1996) эффект от применения фосфора на ячмене увеличивается в засушливые годы, особенно при недостаточном увлажнении в начале вегетации [6]. В наших исследованиях получены существенные прибавки от внесения золы во всех дозах в пределах 0,15-0,26 т/га. Минеральные удобрения в аналогичных дозах способствовали повышению урожайности. В условиях 2013 г. эффективность золы в дозах Р30 и Р60 была не ниже действия минеральных удобрений.
В 2015 г. изучение эффективности использования золы под ячмень было продолжено (опыт 2); посев осуществлен в оптимальный срок, в благоприятных агрометеорологических условиях сформировался средний уровень урожайности, и действие золы и ми-
неральных удобрений хорошо проявилось. Существенные прибавки от внесения золы и минеральных удобрений составили 0,28-0,49 и 0,29-0,52 т/га, соответственно. Зола по эффективности не уступала смеси односторонних минеральных удобрений. Дозы золы, обеспечивающие получение прибавки, составили 60 и 90 кг/га Р2О5 (1,9 и 2,9 т/га в физическом весе).
В условиях 2014 г. действие золы способствовало получению достоверной прибавки урожайности соломы льна-долгунца 0,140,69 т/га. Эффективность золы также не уступала действию минеральных удобрений.
Яровая пшеница в 2015 г. возделывалась по последействию ранее внесенных удобрений. В условиях данного года последействие золы и минеральных удобрений не выявлено.
Выводы. В результате исследований 2013-2015 гг., проведенных на дерново-среднеподзолистых среднесуглинистых почвах Удмуртской Республики можно сделать следующие выводы:
1. Применение золы птичьего помета и отходов древесины в дозах по фосфору 3090 кг/га на третий год после внесения оказало существенное влияние на содержание в дер-ново-среднеподзолистой среднесуглинистой почве доступных форм элементов питания: содержание подвижного фосфора увеличилось на 12-20 мг/кг относительно контроля; содержание обменного - на 22 мг/кг.
2. Установлено положительное влияние
золы птичьего помета и отходов древесины на урожайность сельскохозяйственных культур. Получены существенные прибавки урожайности зерна ячменя в пределах 0,15-0,26 и 0,280,49 т/га в 2013 и 2015 гг., соответственно, и урожайности соломы льна-долгунца - 0,140,69 т/га. По эффективности золане уступала действию смеси минеральных удобрений. Последействие удобрений на урожайность яровой пшеницы не выявлено.
Работа выполнена в рамках плана НИР ФГБОУ ВО Ижевская ГСХА (регистрационный номер НИОКР 116031510001).
Литература
1. Дабахова Е.В., Титова В.И. Оптимальное обращение с отходами как важнейшее условие сохранения экологического потенциала сельских территорий // Матер. Международ. науч.-практ. конф. НГСХА (Перспективы и проблемы размещения отходов производства и потребления в агроэкосистемах). Н. Новгород : НИУ РАНХиГС, 2014. С. 64-68.
2. Обезвреживание отходов термическим способом (сжигание отходов) // Информационно-технический справочник по наилучшим доступным технологиям ИТС 9-2015. М. : Бюро НДТ, 2015. 258 с.
3. Лысенко В. П. Перспективная технология переработки помета. Птицеводство. URL: http://webpticeprom.ru/ru/articles-processing-waste.html?pageID= 1301124845 (дата обращения: 10.10.2016).
4. Никитишен В. И., Личко В.И, Овсепян Л.А. Доступность растениям остаточных фосфатов в последействии фосфорного удобрения // Плодородие. 2006. № 4. С. 17-19.
5. Пахненко Е. П. Осадки сточных вод и другие нетрадиционные органические удобрения : учебное пособие. М. : БИНОМ. Лаборатория знаний, 2007. 311 с.
6. Рубцова Н. Е. Особенности фосфатного режима дерново-подзолистых почв на элюво-делювии пермских мергелизованных глин : автореф. дисс. ... канд. с.-х. наук. СПб-Пушкин, 1996. 28 с.
7. Фосфорное удобрение : пат. 2538391 Рос. Федерация. C05F3/00; заявл. 13.08.12 ; опубл. 10.01.15.
8. Титова В. И., Седов Л.К., Дабахова Е.В. Индустриальное птицеводство и экология: опыт сосуществования. Н. Новгород : Изд-во ВВАГС, 2004. 251 с.
9. Утилизация золы котельных, работающих на древесном топливе / Сост. Норберт Вильдбахер. Минск, 2007.
28 с.
10. Bisanda, E.T.N and Enock J. (2003). Discovery and Innovation. 15 (1/2): 17-27.
11. Brodowski S., John B., Fless, H., Amelun, W. Aggregate-occluded black carbon in soil // European Journal of Soil Science. 2006. V. 57(4). P. 539-546.
12. Prasad, C. P. Kedar Verma, R. N. Verma and Ram Pyare. Crop Research. 29. 2005. P. 19-22.
EFFICIENCY OF ASH APPLICATION AS THE PRODUCT OF THERMAL TREATMENT OF ORGANIC-CONTAINING WASTES TO FERTILIZE CROPS ON SOD-PODZOLIC SOILS
D. V. Yakovlev, Postgraduate Student
T. Yu. Bortnik, Cand. Agr. Sci., Associate Professor
Ihevsk State Agricultural Academy
16, Kirova St., Izhevsk 426033, Udmurt Republic
E-mail: [email protected], [email protected]
ABSTRACT
In 2013-2015 field experiments were conducted on sod-podzolic soils of the Udmurt Republic to study the application of ash from organic- containing wastes (bird droppings mixed with wood waste ash in ratio 1:0.5) as fertilizer for crops. Application doses are determined by application of phosphorus content in ash (P30, P60 and P90 to the active substance). Fertilizers were applied before seeding of barley in 2013. After harvesting of barley, the fertilizer was introduced repeatedly according to the same scheme. Flax was grown in 2014, in 2015 aftereffect of introduced fertilizers was studied in spring wheat with undersown clover. One-year experiment with barley was conducted in another plot
on the same scheme. Mineral fertilizers were also applied in similar doses for comparison. In the third year after application of ash, the positive influence was determined on content of mobile phosphorus and exchangeable potassium in the soil; significant increase of 12-20 mg / kg and 22 mg / kg, respectively compared to control. Changes in soil acidity under the influence of ash were not essential. From the ash application significant productivity gain was produced - barley grain within 0.15-0.49 t / ha and straw of fiber-flax within 0.14-0.69 t / ha, which was not lower than the efficiency of the mixture of unilateral fertilizers. Aftereffects of ash on the yield of spring wheat have not been identified.
Key words: organic-containing wastes, utilization, bird droppings, waste wood, ash, yield, barley, fiber-flax, spring wheat, sod-podzolic soils, agrochemical figures.
References
1. Dabakhova E.V., Titova V.I. Optimal'noe obrashchenie s otkhodami kak vazhneishee uslovie sokhraneniya ekologicheskogo potentsiala sel'skikh territorii (Optimal waste treatment as important condition to preserve ecological potential of rural territories), Mater. Mezhdunarod. nauch.-prakt. konf. NGSKhA (Perspektivy i problemy razmeshcheniya otkhod-ov proizvodstva i potrebleniya v agroekosistemakh), N. Novgorod, NIU RANKhiGS, 2014, pp. 64-68.
2. Obezvrezhivanie otkhodov termicheskim sposobom (szhiganie otkhodov) (Thermal method of waste disposal (waste burning)), Informa-tsionno-tekhnicheskii spravochnik po nailuchshim dostupnym tekhnologiyam ITS 9-2015, Moscow,: Byuro NDT, 2015, 258 p.
3. Lysenko V. P. Perspektivnaya tekhnologiya pererabotki pometa. Ptitsevodstvo. (Propsect technology of guano treatment. Poultry) URL: http://webpticeprom.ru/ru/articles-processing-waste.html?pageID=1301124845 (data obrashcheni-ya: 10.10.2016).
4. Nikitishen V. I., Lichko V.I, Ovsepyan L.A. Dostupnost' rasteniyam ostatochnykh fosfatov v posledeistvii fosfor-nogo udobreniya (Availability of residual phosphates for plants in consequence of phosphorus fertilizer), Plodorodie, 2006, No. 4, pp. 17-19.
5. Pakhnenko E. P. Osadki stochnykh vod i drugie netraditsionnye organicheskie udobreniya (Wastewater residual and other nonconventional organic fertilizers), uchebnoe posobie, Moscow, BINOM, Laboratoriya znanii, 2007, 311 p.
6. Rubtsova N. E. Osobennosti fosfatnogo rezhima dernovo-podzolistykh pochv na elyuvo-delyuvii permskikh merge-lizovannykh glin (Features of phosphate mode of sod-podsolic soils on eluvial-deluvial perm mergelized loams), avtoref. diss. ... kand. s.-kh. nauk, Saint-Petersburg-Pushkin, 1996, 28 p.
7. Fosfornoe udobrenie (Phosphorus fertilizer), pat. 2538391 Ros. Federatsiya, S05F3/00; zayavl. 13.08.12 ; opubl. 10.01.15.
8. Titova V. I., Sedov L.K., Dabakhova E.V. Industrial'noe ptitsevodstvo i ekologiya: opyt sosushchestvovaniya (Industrial poultry and ecology: co-existence experience), N. Novgorod, Izd-vo VVAGS, 2004, 251 p.
9. Utilizatsiya zoly kotel'nykh, rabotayushchikh na drevesnom toplive (Disposal of wooden boiler ash), sost. Norbert Vil'dbakher, Minsk, 2007, 28 p.
10. Bisanda, E.T.N and Enock J. (2003), Discovery and Innovation, 15 (1/2): 17-27.
11. Brodowski S., John B., Fless, H., Amelun, W. Aggregate-occluded black carbon in soil, European Journal of Soil Science, 2006,V. 57(4), pp. 539-546.
12. Prasad, C. P. Kedar Verma, R. N. Verma and Ram Pyare, Crop Research, 29, 2005, pp. 19-22.
