CC BY
38
СЕЛЬСКОХОЗЯЙСТВЕННЫЕ НАУКИ
УДК / UDC 633.11 "321 ";631.877.263
ИЗМЕНЕНИЕ АГРОХИМИЧЕСКИХ СВОЙСТВ ПОЧВЫ И ЕЕ БИОЛОГИЧЕСКОЙ АКТИВНОСТИ ПРИ ИСПОЛЬЗОВАНИИ ОТХОДОВ САХАРНОГО ПРОИЗВОДСТВА НА ПОСЕВАХ ЯРОВОЙ ПШЕНИЦЫ
THE CHANGE OF AGROCHEMICAL SOIL FEATURES AND ITS BIOLOGICAL ACTIVITY WHEN USING WASTES OF SUGAR PRODUCTION IN SPRING WHEAT
Турин А.Г., доктор сельскохозяйственных наук, профессор Gurin A.G., Doctor of Agricultural Sciences, Professor E-mail: gurin10159@yandex.ru Гнеушева B.B., соискатель Gneusheva V.V., Applicant E-mail: viktoria-55555@yandex.ru ФГБОУ ВО «Орловский государственный аграрный университет
имени Н.В. Парахина», Орел, Россия Federal State Budgetary Educational Establishment of Higher Education "Orel State Agrarian University named after N.V. Parakhin", Orel, Russia
К сожалению, загрязнение сельскохозяйственной продукции токсикантами различного происхождения продолжает возрастать. Решение проблемы заключается в уменьшении загрязнения окружающей среды, в создании безотходной технологии. Применительно к сельскому хозяйству решение проблемы возможно, при использовании отходов как вторичного материального ресурса. Основная цель исследования - разработка оптимальной дозы внесения свекловичного жома и дефеката под посевы яровой пшеницы. В условиях серой лесной почвы проводились исследования по определению агрохимических свойств и её биологической активности в зависимости от доз внесения отходов свеклосахарного производства. Изучались следующие дозы внесения свекловичного жома и дефеката: жом 50 т/г; жом 100 т/га; жом 150 т/га; жом 200 т/га; жом 150 т/га + дефекат 5 т/га; жом 150 т/га + дефекат 10 т/га; жом 150 т/га + дефекат 15 т/га. Установлено, что внесение свекловичного жома в дозах, превышающих 100 т/га без внесения дефеката приводит к значительному подкиспению почвы рН - 4,40-4,94. Несмотря на увеличения содержания в этих вариантах подвижного фосфора и обменного калия происходит снижение биологической активности почвы и продуктивности яровой пшеницы. Совместное внесение свекловичного жома в дозе 150 т/га и дефеката 10 т/га обеспечивает оптимизацию почвенных условий для возделывания яровой пшеницы и повышению её урожайности на 14,6 ц/га. На основании материала, изложенного в статье, представляется возможным использовать такой дешевый и перспективный вторичный сырьевой ресурс свеклосахарного производства, как свекловичного жома и дефекат, в качестве органического удобрения.
Ключевые слова: серая лесная почва, побочный продукт, органическое удобрение, отходы сахарного производства, свекловичный жом, дефекат, плодородие почвы, агрохимические показатели, кислотность почвы, яровая пшеница, урожайность.
Unfortunately, the contamination of agricultural products with toxins of various origins continues to grow. The solution is to reduce the environmental pollution, creating waste-free technology. With regard to agriculture the problem can be solved by using waste as the secondary material resource. The main objective of the study is to develop the optimum dose of making beet pulp and defecate for the spring wheat crops. The studies to determine chemical properties and its biological activity depending on the dose of application of wastes of the sugar industry were conducted under the conditions of the gray forest soil. The following doses of introduction of the beet pulp and defecate were studied: pulp, 50 t/g; pulp 100 t/ha; sugar beet pulp 150 t/ha; sugar beet pulp 200
t/ha; sugar beet pulp 150 t/ha + defecation 5 t/ha; sugar beet pulp 150 t/ha + defecation 10 t/ha; sugar beet pulp 150 t/ha + defecation 15 t/ha. The introduction of sugar beet pulp in doses exceeding 100 t/ha without making defecate leads to a significant acidification of the soil - 4.944.40. Despite the increase of the content in these variants, mobile phosphorus and exchange potassium decrease the biological activity of soil and productivity of spring wheat. Joint application of sugar beet pulp in the dose of 150 t/ha and defecate 10 t/ha optimize soil conditions for spring wheat cultivation and increase the yield by 14.6 t/ha. On the basis of the material presented in the article, it is possible to use such a cheap and promising secondary raw material resource of beet sugar production, both beet pulp and defecate, as organic fertilizer.
Key words: gray forest soils, the byproduct organic fertilizer, waste sugar production, sugar beet pulp, defecate, soil fertility, agrochemical parameters, soil acidity, spring wheat, yield.
Введение. Продуктивность сельскохозяйственных культур, в том числе и яровой пшеницы, обеспечивается в основном за счет агромероприятий, направленных, прежде всего, на изменение агрохимических свойств почвы. Эффективность их напрямую зависит от системы применения удобрений. Исходя из этого, регулирование плодородия посредством применения удобрений в агроценозах, является актуальным для разработки научно-обоснованных рекомендаций на основе знаний закономерностей изменения показателей химического состояния почв [5].
При усиливающемся антропогенном воздействии на агроэкосистемы возрастает интерес к альтернативным системам, основанным на внесении одних органических удобрений и полном отказе от минеральных. Главный довод при этом - возможность получения чистой продукции и защиты от загрязнения окружающей среды. Среди альтернативных видов удобрений особую роль играют органические удобрения, которые оказывают положительное влияние на урожай сельскохозяйственных культур и всю агроэкосистему. Кроме того, внесение органических удобрений способствует регуляции биологических процессов в почве, улучшающих корневое питание растений [1]. Применение их строится на агроэкологических принципах, предусматривающих одновременно с получением высокой продуктивности сельскохозяйственных культур и экологически чистой продукции также воспроизводство почвенного плодородия.
Органические удобрения содержат питательные вещества в форме органических соединений растительного или животного происхождения. При разложении их в результате жизнедеятельности почвенных микроорганизмов образуются доступные растениям минеральные соединения N, Р, К, Са, S и др. элементов [2]. В настоящее время значение органических удобрений как основного источника восполнения органического вещества почвы возросло, особенно в связи с резким ростом стоимости минеральных удобрений.
Отходы производства и потребления, образующиеся в настоящее время в огромных количествах, представляют угрозу для окружающей среды [6]. В связи с этим большую актуальность в настоящее время приобретают проблемы их утилизации. Многие виды отходов производства содержат в своем составе ценные питательные вещества и могут быть использованы в качестве вторичного материального ресурса. К ним можно отнести свекловичный жом, образующийся в значительном количестве (70-90% от массы свеклы) при получении сахара. В состав жома входят (% к общей массе): пектиновые вещества - 48-50, целлюлоза - 22-25, гемицеллюлоза - 21-23, азотистые вещества - 1,8- 2,5, зола - 0,8-1,3, сахара - 0,15-0,20, а также витамины (В1, В2, В6, С и др.), ферменты, небольшие количества жира и микроэлементов [3, 4, 7]. Следовательно, свекловичный жом возможно использовать не только в
качестве пищевых добавок в рационе сельскохозяйственных животных, но и в качестве органических удобрений на посевах.
Изучение возможности использования нетрадиционных удобрений, разработка оптимальных технологий их применения, должны сопровождаться комплексными исследованиями, которые позволят оценить влияние удобрений на продуктивность, качество и безопасность растениеводческой продукции, агрохимические и биологические свойства почвы и т.д.
Цель исследований - изучение изменений агрохимических свойств почвы и ее биологической активности при использовании отходов сахарного производства на посевах яровой пшеницы.
Условия, материалы и методы. Исследования проводили в лабораторно-полевом опыте. Объект исследования - яровая пшеница сорт Сударыня. Варианты:
1. Контроль (без внесения жома)
2. 50 т/га жома
3. 100 т/га жома
4. 150 т/га жома
5. 200 т/га жома
6. Жом 150 т/га + дефекат 5 т/га
7. Жом 150 т/га + дефекат 10 т/га
8. Жом 150 т/га + дефекат 15 т/га
Почва опытного участка серая лесная, среднесуглинистая, средней окультуренности, содержание гумуса в пахотном горизонте 2,35%, подвижного фосфора 96-97 мг/кг, обменного калия 230-240 мг/кг, рН сол. 5,35. Свекловичный жом характеризуется следующем химическим составом: рН сол. - 3,9, общий азот 1,9%, подвижный фосфор - 0,3 мг/кг, обменный калий - 0,9 мг/кг. Дефекат содержит 0,6% общего азота, 1,2 мг/кг подвижного фосфора и 0,6 мг/кг обменного калия, кислотность рНсол. 9,3.
Результаты и обсуждение. Как показали наши исследования, внесение свекловичного жома под посев яровой пшеницы оказало существенное влияние на агрохимические показатели серой лесной почвы (табл. 1). Прежде всего, это касается кислотности. Внесение свекловичного жома способствовало подкислению почвы. Так, в контрольном варианте (без внесения свекловичного жома и дефеката) кислотность почвы в среднем за два года составила 5,46. Внесение свекловичного жома в дозе 50 т/га увеличило кислотность почвы до 5,27. Наибольшее подкисление почвы было при внесении свекловичного жома в дозе 150 и 200 т/га, рН сол. 4,63 и 4,40 соответственно. При таких значениях почва переходит из разряда среднекислых в разряд сильнокислых.
Таблица 1 - Агрохимические свойства почвы в зависимости от доз внесения свекловичного жома и дефеката (в среднем за 2014-2015 гг.)__
Варианты Кислотность, рН сол. Р2О5, мг/кг К2О, мг/кг
1. Контроль (без внесения жома) 5,46 96,7 237,6
2. 50 т/га жома 5,27 101,2 245,0
3. 100 т/га жома 4,94 116,2 238,7
4. 150 т/га жома 4,63 133,5 250,9
5. 200 т/га жома 4,40 138,4 253,3
6. Жом 150 т/га + дефекат 5,0 т/га 5,67 139,1 251,8
7. Жом 150 т/га + дефекат 10,0 т/га 6,74 142,3 256,3
8. Жом 150 т/га + дефекат 15,0 т/га 7,14 145,1 257,1
Совместное внесение свекловичного жома в количестве 150 т/га с дефекатом (рН сол. 9,3) не только не увеличивало кислотность, но и приводило к подщелачиванию почвы. Так, при внесении 150 т/га свекловичного жома и дефеката в дозе 5 т/га кислотность почвы составила 5,67. При увеличении дозы дефеката до 15 т/га рН сол. составила 7,14.
Таким образом, внесение свекловичного жома в дозах свыше 50 т/га приводит к значительному подкислению почвы. Внесение свекловичного жома совместно с дефекатом способствует снижению кислотности почвы, что создает более благоприятные условия для роста растений яровой пшеницы, оптимум кислотности для которой составляет 6,0-7,0.
Свекловичный жом в своем составе, как уже указывалось, содержит 0,3 мг/кг подвижного фосфора. Следовательно, внесение свекловичного жома в зависимости от дозы обеспечивает поступление в почву от 15 до 60 кг/га подвижного фосфора. Как показали результаты исследования, количество подвижного фосфора в пахотном слое увеличилось со 101,2 мг/кг во втором варианте, до 138,4 мг/кг при внесении 200 т/га свекловичного жома. В контрольном варианте содержание подвижного фосфора было 96,7 мг/кг.
Внесение свекловичного жома совместно с дефекатом повысило содержание подвижного фосфора в почве со 139,1 мг/кг в шестом варианте (где вносили 150 т/га свекловичного жома и 5 т/га дефеката) до 145,1 мг/кг в восьмом варианте (свекловичный жом 150 т/га и дефеката 15 т/га). Увеличение подвижного фосфора в указанных вариантах объясняется содержанием его в дефекате в количестве 1,2 мг/кг. Таким образом, с дефекатом дополнительно вносилось, в зависимости от дозы от 6 до 18 мг/га.
Внесение свекловичного жома способствовало так же увеличению обменного калия в почве с 245,0 мг/кг до 253,3 мг/кг в зависимости от дозы внесения. В контрольном варианте обменного калия было 237,6 мг/кг. [8]
Совместное внесение свекловичного жома и дефеката так же способствовало некоторому увеличению его содержания в почве. В зависимости от дозы внесения дефеката содержание обменного калия составило 251,8-257,1 мг/кг, что на 6,6-8,2 % больше, чем в контрольном варианте.
Изменения агрохимических свойств почвы происходит не только под влиянием внесения элементов питания. Немаловажное значение так же имеет деятельность почвенной микрофлоры. Вследствие биохимических превращений, при участии микроорганизмов происходит разрушение органического вещества, а также минеральной части почвы. От интенсивности протекания этих процессов зависит степень обеспеченности растений необходимыми элементами питания. В связи с этим нами определялась биологическая активность почвы в зависимости от доз внесения свекловичного жома и дефеката. Результаты представлены в таблице 2.
Таблица 2 - Биологическая активность почвы, мг С02/м2*час. (в среднем за 2014-2015 гг.)
Варианты Время проведения иссле цования
Май Июнь Июль
1. Контроль (без внесения жома) 286,3 351,7 217,9
2. 50 т/га жома 249,1 328,4 208,3
3. 100 т/га жома 207,6 289,8 201,1
4. 150 т/га жома 198,4 261,7 184,5
5. 200 т/га жома 161,2 192,6 152,4
6. Жом 150 т/га + дефекат 5,0 т/га 276,9 329,2 211,9
7. Жом 150 т/га + дефекат 10,0 т/га 294,1 364,7 236,7
8. Жом 150 т/га + дефекат 15,0 т/га 297,3 369,3 241,5
НСРо,5 14,22 16,31 12,67
Внесение свекловичного жома оказало существенное влияние на активность почвенных микроорганизмов, которая оценивалась по выделению углекислого газа. Во все периоды наблюдений в вариантах с внесением свекловичного жома наблюдалось снижение биологической активности, относительно контрольного варианта на 13,0-43,7%. Минимальное выделение углекислого было в варианте с внесением 200 т/га свекловичного жома, которое составило 152,4-192,6 мг/С02/м2*час В этом варианте отмечено наибольшее подкисление почвы, чем и объясняется снижение биологической активности.
Совместное внесение свекловичного жома и дефеката оказало положительное влияние на биологическую активность почвы. Так, при внесении 150 т/га свекловичного жома и 5 т/га дефеката количество выделившегося углекислого газа, в зависимости от времени проведения исследования, составило 211,9-329,2 мг/С02/м2*час., тогда как при внесении только свекловичного жома в указанных дозах углекислого газа выделилось 184,5-261,7 мг/С02/м2*час.
Наибольшее количество углекислого газа отмечено в восьмом варианте при совместном внесении 150 т/га свекловичного жома и 15 т/га дефеката 241,5-369,9 мг/С02/м2*час. В этом варианте кислотность почвы составила 7,14, то есть реакция почвенного раствора была практически нейтральной, что обусловило повышение активности почвенных микроорганизмов.
Изменение агрохимических свойств почвы под воздействием свекловичного жома и дефеката отразилось на ростовых процессах яровой пшеницы и соответственно на ее продуктивности.
Внесение свекловичного жома в небольших дозах (50 т/га) способствовало увеличению урожайности на 15,6% относительно контрольного варианта. Увеличение дозы внесения свекловичного жома до 150-200 т/га привело к значительному снижению урожайности, которая составила 19,3 и 17,2 ц/га соответственно, против 24,3 ц/га в контроле.
Внесение дефеката совместно со свекловичным жомом способствует увеличению урожайности яровой пшеницы. Максимальная урожайность получена в вариантах при совместном внесении 150 т/га свекловичного жома и 10-15 т/га дефеката, которая составила 38,9 и 38,4 ц/га соответственно.
Выводы. Наиболее благоприятные почвенные условия для роста и развития пшеницы отмечены при совместном внесении 150 т/га свекловичного жома и 10 т/га дефеката.
БИБЛИОГРАФИЯ
1. Завьялова Н.Е., Косолапова А.И., Митрофанова Е.М. Агроэкологические аспекты применения нетрадиционных видов органических удобрений // Аграрная наука Евро-Северо-Востока. 2006. № 8. С. 101-105.
2. Хабиров И.К. Влияние органических удобрений на плодородие серых лесных почв Башкирии // Почвоведение. 1995. № 4. С. 465-470.
3. Демина Н.В., Донченко Л.В., Ковалева С.Е. Возможность использования вторичных сырьевых ресурсов свеклосахарного производства для дальнейшей переработки // Научный журнал Кубанского ГАУ. 2006. № 2. С. 58-62.
4. Титова В.И., Дабахов М.В., Дабахова Е.В. Обоснование использования отходов в качестве вторичного материального ресурса в сельскохозяйственном производстве: учебное пособие // Н. Новгород: Изд-во ВВАГС, 2009.178 с.
5. Ягодин Б. А., Жуков Ю.П., Кобзаренко В. И. Агрохимия. М.: Колос, 2002. 576 с.
6. Русанов В.И. Утилизационная ТЭЦ на отходах свеклосахарного производства // Сахар. 2010. № 9. С. 60-61.
7. Славянский A.A., Кирейчева Л.В., Пузанова Л.Н. Отходы сахарного производства и их использование в сельском хозяйстве // Сахар. 2009, № 10. С. 48-49.
8. Гурин А.Г., Басов Ю.В., Гнеушева В.В. Агроэкологическая оценка использования отходов сахарного производства в качестве нетрадиционного удобрения на посевах пшеницы // Проблемы рекультивации отходов быта, промышленного и сельскохозяйственного производства: материалы IV Международной научной экологической конференции. Часть I. Краснодар, 2015. С. 259-261.
