CC BY
51
УДК 631.174
ХИМИЧЕСКИЙ СОСТАВ ОСАДКОВ ГОРОДСКИХ СТОЧНЫХ ВОД И ИХ ВЛИЯНИЕ НА ПЛОДОРОДИЕ СВЕТЛО-СЕРОЙ ЛЕСНОЙ ПОЧВЫ
Т.С. Якимова (научныйруководитель Л.Н. Михайлов, д.с.-х.н.)
Чувашская государственная сельскохозяйственная академия, e-mail: [email protected]
Изложены материалы исследований по химическому составу осадков сточных вод г. Новочебоксарск и их влияние на изменение химического состава и биологической активности светло-серой почвы при возделывании сельскохозяйственных культур. Выявлено, что в осадки городских сточных вод содержат до 55% органического вещества, до 1,45% общего азота, до 1,29% общего фосфора, до 0,04% общего калия и других элементов питания, а также повышают биологическую активность почвы.
Ключевые слова: почва, осадок городских сточных вод, макроэлементы, микроэлементы, гумус.
THE CHEMICAL COMPOSITION OF SEDIMENTS OF URBAN WASTE WATER AND THEIR EFFECT ON
THE FERTILITY OF THE LIGHT-GRAY FOREST SOIL T.S. Yakimova
Presentation of research material on the chemical composition of Novocheboksarsk city sewage sludge and their influence on the chemical composition of soil horizons and on the biological activity of light-gray soil in the cultivation of crops. It was revealed that sewage sludge contains up to 55% organic matter, total nitrogen to 1,45, total phosphorous to 1,29%, to 0,04% of total potassium and other nutrients. Increase the biological activity of the soil.
Keywords: soil, sewage sludge, macroelements, microelements, humus.
Проблема оптимизации взаимодействия человека и природы приобрела огромное значение в современном мире [1]. В связи с ростом численности населения городов, строительства дорог, газонефтепроводов, линий электропередач, гидроэлектростанций, непродуманной эксплуатацией мелиорируемых земель, а также выносом элементов минерального питания растений из почвы с урожаями сельскохозяйственных культур с особой актуальностью встает вопрос о расширенном воспроизводстве плодородия. Например, в Чувашской Республике значительно уменьшилось применение минеральных удобрений, а также сокращается внесение органических удобрений. Это отражается на балансе питательных веществ в почве: отрицательный баланс по азоту составляет (кг/га) - 21, по фосфору - 13, по калию - 38. Отрицательный складывается и баланс гумуса, поэтому на каждый гектар пашни необходимо вносить до 10 т органического вещества [2-4].
Другая важная проблема - все большее загрязнение окружающей природной среды, в основе решения которой должны лежать не радикальные методы (запрет или отказ от всего), а поиски альтернативных способов ведения хозяйства. В крупных городах России на очистных сооружениях ежегодно накапливаются свыше 15 млн. т осадков сточных вод (ОСВ), по сухому веществу, в том числе в городе Новочебоксарск, куда поступают коммунальные и хозяйственные стоки из города Чебоксары (около 200 тыс. т). На очистных сооружениях Новоче-боксарска скопилось свыше 1,5 млн. т канализационного ила естественно влажного, это большой резерв повышения плодородия почв. Использование хотя бы части ОГСВ на удобрения позволило бы уменьшить дефицит гумуса в почве и повысить урожайность сельскохозяйственных культур [2, 3].
Цель исследований - изучение влияния ОГСВ Ново-чебоксарска на плодородие светло-серой лесной почвы, урожайность и качество полевых культур, возделываемых в условиях Волго-Вятского региона.
Для реализации поставленной цели были решены следующие задачи: 1. Изучение химического состава ОГСВ. 2. Изучение влияния ОГСВ на плодородие светло-серой лесной почвы (миграция элементов питания по горизонтам почвенного профиля и на биологическую активность).
В опытах исследовали ОГСВ пяти лет хранения, которые вносили весной в качестве удобрений в светлосерую лесную почву, расположенную на территории УНЦП «Студгородок» Чувашской ГСХА. Навоз КРС предоставило животноводческое хозяйство академии, а также применяли аммиачную селитру, двойной суперфосфат и хлористый калий.
Агрохимическая характеристика светло-серой лесной почвы опытного участка была следующей: pHKci 5,4, содержание гумуса 3,68%, подвижного фосфора 163 мг/кг почвы, обменного калия 140 мг/кг почвы.
Опыты проводили в полевом севообороте: однолетние травы - рапс - яровая пшеница - ячмень - викоов-сяная смесь. Предшественником ярового рапса были однолетние травы. В прямом действии в 2008 г. возделывали яровой рапс сорта Шпат, на второй год - яровую пшеницу сорта Приокская, на третий - яровой ячмень сорта Биос-1.
Площадь делянки составила 20 м2, учетной - 15 м2. Повторность четырехкратная, расположение делянок систематическое. Химические показатели определяли общепринятыми методами. Биологическую активность определяли методом аппликаций по Е.Н. Мишустину [5]. Результаты исследований обработаны математически по Б.А. Доспехову [6].
При хранении ОГСВ теряют воду до влажности 3055%, зарастают сорными растениями, которые переплетают корневой системой в толщину и длину весь пласт хранимых осадков. Отлежавшиеся на иловых площадках ОГСВ приобретают вид землистой, сыпучей массы с рассыпчатой, комковатой и мелкокомковатой структурой.
1. Химический состав ОГСВ и навоза КРС (пересчет на сухое вещество)
Показатель ОГСВ Навоз КРС
Влажность, % 45 50
Органическое вещество, % 55 30
PHкa 7,9 6,98
Макроэлементы
N % 1,2 0,53
P2O5, % 1,14 0,19
К2О, % 0,04 0,4
CaO, % 4,5 1,3
MgO, % 2,1 0,4
Микроэлементы (тяжелые металлы), мг/кг
Pb 10,8 14,0
Cd 1,31 0,5
^ 2,0 1,5
As 3,0 1,0
Zn 67,0 56,0
Си 730,0 6,8
о- 120,0 -
Fe 140,0
Мп 340,0 -
Со 80,0 -
N1 130,0 -
Из данных таблицы 1 видно, что по химическому составу ОГСВ и навоз КРС достаточно сильно отличаются друг от друга. Содержание сухого и органического вещества, азота, фосфора, кальция и магния в осадках городских сточных вод выше, чем в навозе КРС, что определяет особую ценность их как удобрения. Однако содержа-
ние калия в навозе почти в 10 раз выше, чем в ОГСВ.
Особую ценность для светло-серых лесных почв представляет присутствие в ОГСВ большего, чем в навозе КРС количества кальция и магния, благоприятно воздействующих на реакцию почвенной среды, ее структуру и питательный режим.
Содержание тяжелых металлов (ТМ) в ОГСВ выше, чем в навозе. Следовательно, фактором, ограничивающим применение ОГСВ в качестве удобрения, является наличие в них ТМ, которые при необоснованном их использовании могут превысить допустимые ПДК как в почвах, так и в выращиваемой растениеводческой продукции.
За динамикой изменения химического состава по почвенному профилю светло-серой лесной почвы наблюдали до закладки полевого опыта и после трех лет взаимодействия ОГСВ, примененных из расчета 60 т/га на глубину 1 м через каждые 20 см.
Результаты таблицы 2 показывают, что существенных изменений в морфологических признаках светлосерой лесной почвы за три года взаимодействия удобрений не обнаруживается. Вместе с тем агрохимические показатели почвенных горизонтов претерпевают достаточно заметные колебания. Так, выявляется незначительное повышение содержания гумуса по мере углубления почвенного профиля. Такая же закономерность характерна для содержания минерального азота, нитратов, подвижного фосфора, обменного калия, подвижной серы и в целом, увеличение суммы поглощенных оснований. Положительным моментом служит также и то, что показатель кислотности смещается в нейтральную сторону и снижается показатель гидролитической кислотности.
2. Влияние ОГСВ на изменение химического состава светло-серой лесной почвы
Год Варианты Глубина, Гумус, N . N03 Р205 К2О рНкс1 Нг 8 Подвижная
опыта см % кг/га мг/кг мг-экв/100 г сера, мг/кг
2008 Контроль 0-20 3,68 11,8 3,8 163 140 5,4 2,21 18,0 5,10
(без 20-40 2,08 14,1 1,6 145 58 4,3 3,48 20,0 5,60
удобрения) 40-60 2,10 24,2 1,7 133 59 4,2 4,32 21,8 5,90
60-80 0,60 32,0 1,2 128 58 4,2 4,42 22,4 7,50
80-100 0,40 15,9 1,0 125 60 4,1 4,23 22,2 8,60
2010 ОГСВ, 0-20 3,95 31,0 12,0 206 165 5,9 2,21 20,4 7,50
60 т/га 20-40 3,60 57,1 7,4 128 90 5,6 3,32 21,2 9,30
40-60 2,80 76,0 5,9 137 85 5,0 3,29 22,4 6,20
60-80 2,10 61,6 2,5 131 82 4,6 3,18 22,6 7,70
80-100 0,90 16,2 2,5 140 83 4,3 3,19 23,6 8,10
3. Влияние удобрений на биологическую активность светло-серой лесной почвы
Вариант Разложение льняной ткани
под рапсом, 2008 г. под яровой пшеницей, 2009 г. под ячменем, 2010 г.
% превышение над контролем, % % превышение над контролем, % % превышение над контролем, %
Контроль 54,8 - 53,4 - 50,3 -
ОГСВ, 30 т/га 64,7 9,9 58,2 4,8 57,3 7,0
ОГСВ, 60 т/га 65,6 10,8 61,4 8,0 59,5 9,2
Навоз, 30 т/га 62,9 8,1 58,6 5,2 56,3 6,0
Навоз, 60 т/га 70,0 15,2 62,6 9,2 58,4 8,1
ОГСВ, 30 т/га + навоз, 30 т/га 70,8 16,0 63,4 10,0 60,3 10,0
ОГСВ, 60 т/га + К2804, 360 кг/га 64,3 9,5 60,7 7,3 61,6 11,3
№К (экв. содержанию ОГСВ, 30 т/га) 67,8 13,0 55,4 2,0 52,1 2,3
НСР05 6,5 - 6,3 - 2,7 -
Из данных таблицы 3 следует, что применяемые удобрения способствуют повышению биологической активности, как в прямом действии, так и в последействии при возделывании рапса на 9,9-10,8%, яровой пшеницы на 4,8-8,0%, ячменя на 7,0-9,2%.
Таким образом, можно сделать следующие выводы: 1. ОГСВ в своем составе содержат широкий набор макро- и микроэлементов, включая контролируемые ТМ. 2. ОГСВ, внесенные из расчета 60 т/га при взаимо-
действии с почвой в течение трех лет существенно не изменяют морфологические признаки светло-серой лесной почвы, однако способствуют незначительному повышению гумуса в подпахотном горизонте, а также минерального азота, нитратов, подвижного фосфора, обменного калия, подвижной серы. 3. ОГСВ повышают биологическую активность светло-серой лесной почвы при возделывании рапса на 9,9-10,8%, яровой пшеницы на 4,8-8,0% и ячменя на 7,0-9,2%.
Литература
1. Васильев О.А., Поличкин А.В., Михайлов Л.Н. Современный этап развития ноосферы: научно обоснованный возврат в биологический круговорот органического вещества и химических элементов осадков городских сточных вод. - Чебоксары: ФГОУ ВПО «Чувашская ГСХА», 2005. - 199 с.
2. Михайлов Л.Н., Путажкин И.В., Марковская М.П., Марковская Г.К. Научные основы применения осадков городских сточных вод в качестве удобрения. - Самара: Кн. изд-во, 1998. - 160 с.
3. Коршунова Л.В., Ложкин А.Г. ОСВ - источник макро- и микроэлементов // Агрохимический вестник, 2007, № 5. - С. 37-38.
4. Александрова Л.Н., Михайлов Л.Н. Энергетическая и экологическая оценка применения ОСВ // Агрохимический вестник, 2008, № 5. - С. 12-13.
5. Мишустин Е.Н. Микроорганизмы и продуктивность земледелия. - М: 1972. - 148 с.
6. Доспехов Б.А. Методика полевого опыта (с основами статистической обработки результатов исследований) Издание 5-е, перераб. и доп. - М.: «Агропромиздат», 1985. - 357 с.
ПАМЯТКА-ОБЪЯВЛЕНИЕ
УВАЖАЕМЫЕ АВТОРЫ! Пожалуйста, внимательно читайте интернет-сайт редакции (www.agrochemv.ru) и оформляйте статьи согласно требованиям нашего журнала. В частности, располагайте аннотацию и ключевые слова в начале статьи, не забывайте указывать УДК, e-mail и телефон
ПОЗДРАВЛЯЕМ С ЮБИЛЕЕМ
Доктор сельскохозяйственных наук Вера Николаевна Крештапова родилась в Москве в 1932 г. В 1955 г. она окончила факультет геологии и разведывания торфяных месторождений Московского торфяного института. Свой трудовой путь В.Н. Крештапова начала геологом в системе Всероссийского гидрогеологического треста, затем старшим геологом института «Гидроторфразведка». С 1977 по 2010 гг. работала ведущим научным сотрудником Почвенного института им. В.В. Докучаева, с 2010 г. - ведущим научным сотрудником ВНИИ органических удобрений и торфа.
В 1969 г. В.Н. Крештапова защитила кандидатскую, а в 1992 г. - докторскую диссертации.
В.Н. Крештапова - крупный ученый в области почвоведения, агрохимии и экологии торфяных почв. Основные ее работы посвящены изучению микроэлементного состава свойств торфа, методологии исследований агрогео-химии торфяных почв. Ею проведены полевые исследования выработанных торфяников в Тверской и Кировской областях, торфяных почв Яхромской поймы Московской области и торфяных почв Брянской области. Результаты многолетних исследований Веры Николаевны положены в основу монографии «Торфяные почвы европейской территории России: типизация, диагностика и агрогеохимическая классификация».
Вера Николаевна делится знаниями и богатым опытом со своими коллегами и учениками, активно участвует в различных Всероссийских и Международных совещаниях, конференциях, является действительным членом Международного общества по торфу, возглавляет Координационный совет по торфу, торфяным почвам и сапропелю Рос-сельхозакадемии.
Коллектив ГНУ ВНИИОУ поздравляет Веру Николаевну со знаменательной датой и выражает слова благодарности за многолетний и добросовестный труд, а также желает крепкого здоровья и неиссякаемой бодрости.
