Научная статья на тему 'Эффективность применения осадков сточных вод на дерново-подзолистой почве Предуралья'

Эффективность применения осадков сточных вод на дерново-подзолистой почве Предуралья Текст научной статьи по специальности «Сельское хозяйство, лесное хозяйство, рыбное хозяйство»

CC BY
140
29
i Надоели баннеры? Вы всегда можете отключить рекламу.
Ключевые слова
ОСВ / ДЕРНОВО-ПОДЗОЛИСТАЯ ПОЧВА / ПОКАЗАТЕЛИ ПЛОДОРОДИЯ / ПРОДУКТИВНОСТЬ СЕВООБОРОТА / SEWAGE SLUDGE / SOD-PODZOLIC SOIL / PARAMETERS OF FERTILITY / CROP ROTATION PRODUCTIVITY

Аннотация научной статьи по сельскому хозяйству, лесному хозяйству, рыбному хозяйству, автор научной работы — Васбиева Марина Тагирьяновна, Зиновьев Денис Сергеевич

В статье представлены результаты комплексных исследований в условиях Пермского края по применению осадков сточных вод (ОСВ) на дерново-подзолистой почве в полевом севообороте в качестве нетрадиционных органических удобрений. Выявлено положительное влияние ОСВ на показатели плодородия почвы и продуктивность сельскохозяйственных культур.

i Надоели баннеры? Вы всегда можете отключить рекламу.
iНе можете найти то, что вам нужно? Попробуйте сервис подбора литературы.
i Надоели баннеры? Вы всегда можете отключить рекламу.

The effectiveness of application of sewage sludge on sod-podzolic soil of PredUrals

The results of complex research on application of sewage sludge on sod-podzolic soil in crop rotation as alternative for organic fertilizer at Perm region are presented in the article. The positive effect of sewage sludge on parameters of soil fertility and crop productivity is revealed.

Текст научной работы на тему «Эффективность применения осадков сточных вод на дерново-подзолистой почве Предуралья»

Список литературы

1. Воронин А.Д. Структурно-энергетическая концепция гидрофизических свойств почвы и ее практическое применение // Почвоведение. 1980. № 12. С. 35-45.

2. Бондарев А.Г., Кузнецова И.В. Оптимизация физических свойств черноземов // Научное наследие В.В. Докучаева и современное земледелие: Межвуз. сб. науч. тр. /под ред. А.Г. Бондарева. М.: «Колос», 1992. С. 195-207.

3. Пупонин А.И. Обработка почвы в интенсивном земледелии Нечерноземной зоны. М.: «Колос», 1984. С. 51-52.

4. Сдобников С.С. Новое в теории и практике обработки почвы //Земледелие. 2000. № 2. С. 4-5.

5. Косолапова А.И., Попова С.И. Агро-экологические вопросы устойчивости агроэко-системы в Предуралье. Пермь, 2012. С. 151-167.

6. Доспехов Б.А. Практикум по земледелию: учебник для высших учебных заведений. М.: «Колос», 1979. С. 351.

Soil treatment impact on agro-physical parameters of podzolic chernozem and productivity of cultures of field crop rotation

Kosolapova A.

Results of researches on tillage effect on agro-physical properties of podzolic chernozem and field crop rotation productivity are presented.

It was found, that the most mellow soil texture and best soil structure of plowing horizon under all crops of rotation observed at the variant of chisel treatment, which provided raising of agronomical valuable fractions on 14%, the structure coefficient on 2,4 times, the productivity of arable rotation crops on 15% compared with the control - mouldboard plowing.

Key words: podzolic chernozem, soil structure, soil density, cereal crops, yield, field crop rotation, productivity

УДК 631.879.2:631.445.24(470.53)

Эффективность применения осадков сточных вод на дерново-подзолистой почве Предуралья

Марина Тагирьяновна Васбиева, кандидат биол. наук, ст. научный сотрудник,

Денис Сергеевич Зиновьев, младший научный сотрудник

ГНУ Пермский НИИСХ Россельхозакадемии, с. Лобаново, Пермский край, Россия

E-mail: pniish@rambler.ru

В статье представлены результаты комплексных исследований в условиях Пермского края по применению осадков сточных вод (ОСВ) на дерново-подзолистой почве в полевом севообороте в качестве нетрадиционных органических удобрений. Выявлено положительное влияние ОСВ на показатели плодородия почвы и продуктивность сельскохозяйственных культур.

Ключевые слова: ОСВ, дерново-подзолистая почва, показатели плодородия, продуктивность севооборота

Пермский край является одним из наиболее техногенно загрязнённых районов Северо-Восточного региона европейской части РФ [1]. В связи с этим актуальна проблема утилизации отходов промышленности, сельскохозяйственных предприятий, коммунально-бытового хозяйства, которые занимают значительные площади и являются источником загрязнения атмосферного воздуха, поверхностных и грунтовых вод, почв и растений. Одним из направлений утилизации некоторых отходов, в том числе осадков сточных вод, является их использование в качестве нетрадиционных органических удобрений.

Одной из важнейших задач, связанных с утилизацией отходов, следует считать разработку критериев их пригодности, доз и периодичности внесения. При этом рост урожайности сельскохозяйственных культур не должен быть единственным критерием оценки. Сохранение агрофизических, агрохимических и биологических свойств почв, а также показатели качества получаемой продукции не менее важные. Кроме того, при расчете эффективности использования отходов обязательно следует учитывать тот факт, что при внесении их в почву последействие может наблюдаться в течение многих лет [2].

В России проблемой утилизации ОСВ в сельском хозяйстве занимались многие учёные - Г.Е. Мерзлая, В.А. Касатиков, Р.П. Воробьева, Н.Т. Чеботарёв, Л.К. Садовнико-ва, А.И. Иванов и др., накоплен значительный экспериментальный материал. Однако существует необходимость изучения применения ОСВ в качестве удобрения на региональном уровне с учетом разнообразия их химического состава и почвенно-климати-ческих условий, поэтому данный вопрос является актуальным.

Цель исследований - выявить эффективность применения осадков сточных вод на дерново-подзолистой почве Предуралья.

Материал и методы. Исследования проводили на базе длительного стационарного опыта, заложенного в 1976 году. В схему опыта были включены варианты, где изучали влияние ОСВ при систематическом внесении в дозе 40 т/га в I, II, Ш, IV и V ротациях (1976-2012 гг.) севооборота и в последействии, где ОСВ в дозах 40 и 60 т/га были внесены в I и II ротациях (1976-1992 гг.). Эффективность действия ОСВ 40 т/га сравнивали с эквивалентной дозой навоза 40 т/га.

Наблюдения проводили в семипольном полевом севообороте с чередованием культур: чистый пар, озимая рожь, яровая пшеница с подсевом клевера, клевер 1 г.п., клевер 2 г.п., ячмень, овес. ОСВ и навоз КРС вносили в чистом пару. Повторность вариантов в опыте трехкратная, расположение делянок систематическое. Общая площадь делянки - 47,5 м2, учетная - 24,0 м2.

Почва опытного участка дерново-мелкоподзолистая тяжелосуглинистая. Агрохимическая характеристика почвы на момент закладки опыта: гумус - 2,2%, подвижный Р205 - 154, обменный К20 - 170 мг/кг, рНКс1 - 4,8, Нг - 3,7 и S - 18,1 мг-экв./100 г.

В опыте использовали ОСВ биологических очистных сооружений г. Перми. ОСВ по агрохимическим показателям и содержанию тяжёлых металлов соответствовали требованиям ГОСТ Р. 17.4.3.07-2001 (табл. 1, 2). ОСВ применяли после выдержки на иловых площадках не менее 3 лет, в результате чего, согласно СанПиНа 2.3.2.560-96, происходит их обеззараживание и они соответствуют требуемым микробиологическим и паразитологическим показателям.

Таблица 1

Агрохимическая характеристика ОСВ и навоза (усреднённые данные)

Влажность, % Содержание, % на абсолютно сухое вещество

Удобрение рНка органическое вещество ^общ Робщ Кобщ

ОСВ 68 6,5 64 1,5 3,1 0,5

Навоз 72 7,3 73 1,5 2,2 1,0

Таблица 2

Валовое содержание тяжелых металлов в ОСВ, мг/кг (усреднённые данные)

Удобрение са РЬ 2п Си № Сг As НЕ

ОСВ 21 43 224 242 273 648 8 1

В опыте проводили отбор почвенных образцов (0-20 и 20-40 см) в чистом пару и осенью после уборки культур. В воздушно-сухих образцах почвы определяли агрохимические показатели в соответствии с ГОСТами и методиками ЦИНАО. Биологические и агрофизические свойства почвы изучали с помощью комплекса показателей: целлюлозо-литическая активность почвы (аппликационный метод), уреазная активность по методу Галстяна; нитрификационная активность по

методу Кравкова, плотность почвы в образцах с ненарушенным сложением и агрегатный анализ почвы методом Н.И. Саввинова.

Результаты и их обсуждение. Сохранение плодородия почвы является одним из основных критериев оценки эффективности применения ОСВ при их утилизации в качестве нетрадиционных органических удобрений. Урожайность сельскохозяйственных культур находится в прямой зависимости от показателей плодородия почвы.

Систематическое внесение ОСВ 40 т/га в течение четырех ротаций севооборота увеличило содержание гумуса в пахотном горизонте дерново-подзолистой почвы (0-20 см) с 2,03 в контрольном варианте до 2,14% (табл. 3), а при внесении навоза КРС 40 т/га отмечена только тенденция к увеличению

до 2,10%. Применение ОСВ обеспечило увеличение содержания гумуса и в подпахотном горизонте (20-40 см). В вариантах, где ОСВ изучали в последействии, содержание гумуса сохранилось на уровне контроля, как в пахотном, так и в подпахотном горизонтах.

Таблица 3

Влияние ОСВ и навоза на агрохимические свойства дерново-подзолистой почвы (V ротация, чистый пар - 2007 г.)

Варианты опыта Слой почвы, см Гумус, % рН^ Нг V, % Р2О5 К2О

мг-экв. на 100 г почвы мг/кг

Контроль (без удобрений) 0-20 2,03 4,6 18,5 4,1 82 154 126

20-40 1,95 4,5 18,7 4,3 81 149 132

Навоз 40 т/га 0-20 2,10 4,9 18,0 3,9 82 195 148

20-40 2,00 4,5 16,9 4,2 80 173 139

ОСВ 40 т/га* 0-20 2,14 4,7 18,5 4,1 80 208 169

20-40 2,24 4,6 18,1 4,2 81 243 134

ОСВ 40 т/га** 0-20 2,04 4,6 18,1 4,3 81 255 145

20-40 1,98 4,7 18,7 4,4 81 236 125

ОСВ 60 т/га** 0-20 1,98 4,6 18,4 4,2 81 219 129

20-40 2,04 4,6 18,5 4,2 81 221 125

НСР05 - 0,09 0,3 1,4 0,4 - 40 44

* - ОСВ (натуральной влажности) вносили в I, II, ** - ОСВ (натуральной влажности) вносили в I и

Содержание подвижного фосфора в пахотном горизонте почвы при систематическом внесении ОСВ увеличилось на 54 мг/кг (по отношению к контролю), при внесении навоза - на 41 мг/кг, а в отношении содержания обменного калия наблюдали тенденцию к увеличению на 43 и 22 мг/кг. Максимальное накопление фосфора в пахотном горизонте было отмечено в вариантах, где изучали последействие ОСВ в дозах 40 и 60 т/га (были внесены в I и II ротациях севооборота) - его содержание повысилось на 101 и 65 мг/кг, в то время как содержание калия находилось на уровне контроля. Полученные результаты можно объяснить тем, что содержание фосфора в используемых осадках превосходило содержание калия в 6 и более раз. Во всех странах ОСВ рассматриваются в первую очередь как надёжный резерв восполнения этого элемента в почвах [3, 4]. По мнению Г.Е. Мерзлой [5], посте-

III и IV ротациях севооборота; II ротациях севооборота.

пенное высвобождение элементов питания из ОСВ в почвенный раствор в течение вегетации создает нормальные условия минерального питания растений, предотвращает избыточное поступление биогенных элементов в почву, растения и сопредельные среды, что обеспечивает экологическую безопасность применения осадков на удобрение.

Применение ОСВ (систематическое внесение, последействие) обеспечило накопление подвижных форм фосфора и в подпахотном горизонте почвы, содержание Р2О5 повысилось на 72-94 мг/кг. В варианте с навозом отмечена тенденция к увеличению -на 24 мг/кг.

Исследования, проведенные в 20092011 гг. после внесения ОСВ и навоза по 40 т/га в чистом пару, показали, что дополнительное поступление органического вещества в этих вариантах обеспечило повышение содержания гумуса в пахотном горизон-

те по сравнению с 2007 г. (чистый пар) на 6-10%, подвижного фосфора на 46-48%, а также положительно повлияло на показатели почвенно-поглощающего комплекса (ППК) почвы. На уровне тенденции возросла сумма обменных оснований с 20,8 (контроль) до 21,6-22,2 мг-экв./100 г и снизилась гидролитическая кислотность с 4,8 до 4,6 мг-экв./100 г, в результате чего степень насыщенности основаниями (V) увеличилась с 80 до 83%. Содержание кальция повысилось (достоверно) с 13,4 до 14,2-14,3 мг-экв./100г. Показатель рНКС1 увеличился с 4,2 до 4,3-4,4.

Внесение ОСВ в чистом пару V ротации оказало благоприятное воздействие на агрофизические и биологические свойства почвы. Плотность пахотного горизонта почвы в посевах озимой ржи на момент уборки снизилась с 1,30 г/см в контрольном варианте до 1,25-1,27 г/см . Положительный эффект отмечен и на 2-й год после применения ОСВ и навоза, в посевах яровой пшеницы плотность сложения почвы снизилась с 1,20 до 1,16-1,17 г/см3в фазу кущения и с 1,27 до 1,23-1,24 г/см3в фазу восковой спелости зерна. Кроме того, внесение в чистом пару ОСВ в дозе 40 т/га повысило количество воздушно-сухих агрегатов оптимального размера (210-0,25) с 71,9 (контроль) до 76,0%, коэффициент структурности с 2,6 до 3,2. Структурное состояние почвы по результатам сухого просеивания было оценено как хорошее (60-80%). Применение ОСВ увеличило содержание и водопрочных агрегатов с 39,8 до 43,8%. По результатам мокрого просеивания состояние структуры почвы можно оценить в контроле как неудовлетворительное, а в варианте ОСВ 40 т/га как удовлетворительное. Обогащение почвы органическим веществом при внесении ОСВ улучшило водно-воздушный режим почвы, что обусловлено накоплением гумусовых веществ -одним из важнейших факторов структуро-образования. Влияние последействия ОСВ, внесенных в I и II ротациях севооборота в дозах 40 и 60 т/га, на изученные агрофизические показатели почвы не выявлено.

Целлюлозолитическая активность почвы в среднем за годы исследований в варианте с регулярным внесением ОСВ 40 т/га

раз за ротацию севооборота составила 19,7, что выше контрольного варианта на 7,3%. Также возросли уреазная и нитрификацион-ная активность почвы, содержание повысилось на 19,6 мг на 10 г (контроль -

27.4) и N-N0з - на 5,2 мг/кг (контроль -

40.5). Уреазная активность определяет интенсивность процессов минерализации органического вещества, в состав которого входит азот. Увеличение нитрификационной способности почвы свидетельствует о росте аммонифицирующих и нитрифицирующих микроорганизмов почвы. Применение навоза КРС увеличило интенсивность разложения целлюлозы на 12,0%, содержание N-NH4 повысилось на 21,5 мг на 10 г и N-N03 - на 3,8 мг/кг. В вариантах, где изучали последействие ОСВ 40 и 60 т/га, чётких закономерностей по влиянию на микробиологические показатели почвы выявлено не было, все изменения находились на уровне тенденций.

Улучшение основных показателей плодородия почвы привело и к увеличению урожайности полевых культур. Продуктивность культур севооборота при внесении ОСВ и навоза по 40 т/га в среднем за ГУ-У ротации возросла на 21-23% (к контрольному варианту - 2293 корм. ед.) (табл. 4). Последействие ОСВ (были внесены в I и II ротациях севооборота) по эффективности не уступило систематическому применению осадков. Продуктивность культур севооборота составила 2840-2843 корм. ед. (выше контрольного варианта на 24%).

Расчёты экономической и энергетической эффективности применения удобрений были проведены на основе технологических карт возделывания зерновых культур и клевера с использованием типовых нормативов [6, 7]. Стоимость удобрений, горюче-смазочных материалов, электроэнергии и семян принята по рыночным ценам на 2007-2012 гг. При возделывании культур с применением органических удобрений затраты выше, чем без удобрений, что связано с их высокой стоимостью и затратами на уборку и доработку дополнительно полученного урожая.

Рентабельность возделывания культур в севообороте при внесении ОСВ и навоза по 40 т/га в чистом пару составила 35-37% и

была ниже, чем в контрольном варианте (57%). В данном случае при расчете затрат стоимость 1 т ОСВ приравнивалась к стоимости 1 т навоза (250 руб.). При бесплатной утилизации ОСВ рентабельность возросла до 79%. Коэффициент энергетической эффективности (КЭЭ) в варианте с регулярным

внесением ОСВ повысился с 2,6 до 2,7. Экономическая и биоэнергетическая оценки показали, что наиболее эффективными были варианты, где изучали последействие ОСВ. Существенное увеличение продуктивности пашни и минимальные затраты обеспечили уровень рентабельности 96% и КЭЭ - 3,3.

Таблица 4 Продуктивность применения ОСВ,

полевого севооборота, экономическая и энергетическая эффективность 2000-2012 гг. (1У-У ротации)

Варианты опыта Продуктивность, корм. ед. Затраты Стоимость реализованной продукции Условный чистый доход Рентабельность, % КЭЭ

руб./га севооборотной площади

Контроль 2293 4105 6451 2346 57 2,6

Навоз 40 т/га 2783 6204 8479 2275 37 2,6

ОСВ 40 т/га* 2820 61761 4638 8039 2133 3671 35 79 2,7

ОСВ 40 т/га** 2840 4370 8557 4187 96 3,3

ОСВ 60 т/га** 2843 4371 8560 4189 96 3,3

НСР05 382 - - - - -

Примечания: 1 -* .

числитель - стоимость 1 т ОСВ 250 руб.; знаменатель - стоимость 1 т ОСВ 0 руб.; ОСВ (натуральной влажности) вносили в I, II, III, IV и V ротациях севооборота. - ОСВ (натуральной влажности) вносили в I и II ротациях севооборота.

Выводы. В условиях Пермского края на дерново-мелкоподзолистой тяжелосуглинистой почве для повышения её плодородия и продуктивности сельскохозяйственных культур возможно использование ОСВ в качестве нетрадиционных органических удобрений, применение которых по эффективности (влияние на плодородие почвы, урожайность культур) не уступало навозу КРС. Внесение ОСВ в дозе 40 т/га ([-У ротации) в чистом пару полевого семипольного севооборота обеспечило воспроизводство показателей плодородия дерново-подзолистой почвы. Отмечено повышение в почве содержания гумуса, подвижного фосфора, обменного калия, улучшение показателей ППК, плотности сложения и её структурного состояния, а также биологических свойств. Продуктивность культур севооборота возросла на 23%. Уровень рентабельности увеличился с 57 до 79%, КЭЭ - с 2,6 до 2,7. Однако при использовании ОСВ в качестве удобрения необходимо учитывать в них содержание тяжёлых металлов, микробиоло-

гические и паразитологические показатели.

Список литературы

1. Иванов В.А. Вопросы агроэкологии в Уральском регионе // Материалы I съезда международной ассоциации, 11-12 марта 1992 г. М., 1992. С. 44-45.

2. Капелькина Л.П. Использование отходов в качестве мелиорантов почв и удобрений. Критерии пригодности // Экология и промышленность России. 2006. № 4. С. 4-7.

3. Пахненко Е.П. Осадки сточных вод и другие нетрадиционные органические удобрения. М.: БИНОМ. Лаборатория знаний, 2007. 311 с.

4. Гладких Д.П. Влияние ОСВ на питательный режим дерново-подзолистой почвы и урожайность // Агрохимический вестник. 2009. № 1. С. 38-39.

5. Мерзлая Г.Е., Афанасьев Р.Л. Агро-экологическая эффективность осадков сточных вод // Агрохимический вестник. 2001. № 5. С. 25-27.

6. Агро- и зооэнергетическая оценка в нормативно-технологической системе

**

ландшафтного земледелия: Учебное пособие / Ю.Н. Зубарев, С.Л. Елисеев, А.А. Васильев, В.Д. Галкин, А.В. Чесноков, С.О. Калинин. Пермь: ПГСХА, 2001. 113 с.

7. Типовые нормы выработки и расхода топлива на механизированные полевые работы в сельском хозяйстве. М.: Агропромиздат, 1990. 272 с.

The effectiveness of application of sewage sludge on sod-podzolic soil of PredUrals

Vasbieva M., Zinoviev D.

iНе можете найти то, что вам нужно? Попробуйте сервис подбора литературы.

The results of complex research on application of sewage sludge on sod-podzolic soil in crop rotation as alternative for organic fertilizer at Perm region are presented in the article. The positive effect of sewage sludge on parameters of soil fertility and crop productivity is revealed.

Key words: sewage sludge, sod-podzolic soil, parameters of fertility, crop rotation productivity

УДК 631.615

Приёмы управления почвенным плодородием выработанных торфяников и продуктивностью кормовых культур

Анатолий Николаевич Уланов, доктор с.-х. наук, директор,

Николай Анатольевич Уланов,* аспирант

ФГУП Кировская ЛОС Россельхозакадемии, г. Киров, Россия

*ВГБОУ ВПО «Вятская государственная сельскохозяйственная академия»,

г. Киров, Россия

E-mail: bolotoagro50@mail.ru Дана сравнительная оценка эффективности кормовых экосистем на выработанных торфяниках при различной степени управления их плодородием.

Ключевые слова: плодородие почв, почвенные режимы, кормовые культуры

Выработанные фрезерным способом торфяники, как интразональные природно-антропогенные образования, достаточно легко можно использовать в различных сферах народного хозяйства. Одно из наиболее эффективных направлений их применения -выращивание кормовых культур [1]. При кажущейся простоте их освоения под кормовые угодья приходится сталкиваться со многими обстоятельствами, обусловленными особенностями генезиса этих объектов. В 70-90-х годах прошлого столетия в условиях повышенного внимания к ним партийного и советского руководства, существования специальных целевых государственных программ освоения выработок в торфодобывающих регионах, достаточного обеспечения минеральными удобрениями хозяйств, осваивающих выработки, значение этих нарушенных земель в лесном и сельском хозяйстве было очень велико.

В настоящее время, когда по разным причинам заброшена значительная часть пашни в Нечерноземной лесной зоне, внимание к выработкам значительно ослабло. Тем не менее, в условиях гумидной зоны,

когда повсеместно наблюдается острый дефицит азота и углерода, значение торфяных почв, вообще, и выработанных земель, в частности, по-прежнему не утрачено.

Цель исследований - на основании многолетних данных Кировской лугоболот-ной опытной станции и производственного опыта установить преимущество и недостатки сработанных торфяных месторождений как среды обитания при возделывании на них кормовых культур.

Материал и методы. Исследования проводили на нескольких торфомассивах центральной части Кировской области, в разные годы вышедших из-под промышленной добычи торфа и осваиваемых под сельскохозяйственные и лесные культуры различными организациями (торфомассивы «Зенгинское», «Бахтинское», «Пищальское», «Гороховское», «Чистое», «Гадовское» и др.). Первые опыты по залужению «бросовых» карьерных земель проводились в 1963-1965 гг. Ю.В. Зверко-вым. Далее А.Н. Улановым, Е.В. Стародумо-вой, Е.Л. Журавлёвой, А.Т. Шуткиным, Х.Х. Шельменкиной, В.Н. Ковшовой за поч-

i Надоели баннеры? Вы всегда можете отключить рекламу.