CC BY
31
УДК 631.8
DOI 10.24411/0235-2516-2018-10005
ОБОСНОВАНИЕ ПРИМЕНЕНИЯ ОРГАНОМИНЕРАЛЬНОГО УДОБРЕНИЯ
САПРОСИЛ НА ГОРОДСКИХ ПОЧВАХ
В.Ю. Павлов, Т.Ю. Пуховская, к.б.н.
ВНИИ гидротехники и мелиорации им. А.Н. Костякова, e-mail: [email protected]
Рассмотрена перспектива применения нового органоминерального удобрения Сапросил для окультуривания городских почв при выращивании газонных трав. Выполнена оценка сорбционных свойств органических компонентов Сапросила сапропеля и торфа по отношению к минеральным удобрениям. Установлено, что коллоидные комплексы сапропеля в составе удобрения закрепляют питательные элементы на своей поверхности, способствуя их эффективному пролонгированному использованию растениями и предотвращая потери от вымывания, улучшают агрофизические свойства почвы, что приводит к увеличению фитомассы газонных трав в вегетационном опыте. Показана протекторная роль нового удобрения по отношению к тяжелым металлам.
Ключевые слова, торф, сапропель, адсорбция, органоминеральные удобрения, городская почва, газоны, тяжелые металлы.
THE SUBSTANTIATION OF ORGANIC-MINERAL FERTILIZER SAPROSIL APPLICATION
AT URBAN SOILS
V.Yu. Pavlov, Ph.D. T.Yu. Pukhovskaya
ARSRI for Hydrotechnics and Melioration named after A.N. Kostyakov, e-mail: [email protected]
The prospect of applying a new organic-mineral fertilizer Saprosil for cultivating urban soils in the cultivation of lawn grasses is considered. The sorption properties of the organic components of Saprosil sapropel and peat are evaluated with respect to mineral fertilizers. It has been established that colloidal sapropel complexes in the fertilizer fix nutrients on their surface, promoting their effective prolonged use by plants and preventing losses from washing out, improve the agrophysical properties of the soil, which leads to an increase in the phytomass of lawn grasses in the vegetation experience. The protector role of the new fertilizer in relation to heavy metals is shown.
Keywords: peat, sapropel, adsorption, organic-mineral fertilizer, urban soil, lawns, heavy metals.
Городские почвы служат элементами ландшафта, выполняющими важные экологические функции: обеспечивают рост травянистой и древесно-кустарниковой растительности; жизнедеятельность почвенных организмов; поглощают загрязняющие вещества, предотвращая их проникновение в сопредельные природные среды; поддерживают биоразнообразие [1]. Однако урбаноземы в значительной степени отличаются от природных почв. Для них характерно изменение физико-механичес-ких свойств - переуплотнение, пониженная влагоем-кость, ухудшение аэрации, что связано с как с сильной рекреационной нагрузкой, так и с уменьшением содержания органического вещества, также оказывает влияние и насыпной способ их формирования. Все городские почвы в различной степени загрязнены тяжелыми металлами [2]. При их избыточном накоплении почвы теряют способность к продуктивности и биологическому самоочищению, происходит угнетение биоты, снижение интенсивности биологических процессов.
В соответствии с Правилами создания, содержания и охраны зеленых насаждений города Москвы
[3] при озеленении используют многокомпонентные искусственные почвогрунты. Традиционно использующиеся почвогрунты на основе торфа и песка в условиях крупного мегаполиса не имеют устойчивости к антропогенным нагрузкам, деградируют в течение 2-3 лет и требуют замены, что достаточно дорого. В связи с этим становится актуальной разработка удобрений для повышения способности городских почв к воспроизводству почвенного плодородия и предупреждению деградаци-онных изменений. Такие удобрения должны соответствовать ряду требований: восстановление органического вещества; стимуляция естественных процессов образования гумуса; оптимизация уровня минерального питания; пролонгированное поступление питательных веществ; оптимизация гранулометрического состава за счет формирования коллоидной структуры; инактивация тяжелых металлов за счет снижения их подвижности; формирование устойчивой саморегулируемой системы [4].
Совместно с И.Т. Вазыховым под научным руководством профессора Л.В. Кирейчевой нами было разработано и запатентовано органоминеральное
удобрение Сапросил [5], в котором источником органического вещества помимо торфа был сапропель пресного озера Белое (республика Татарстан, Тука-евский район). Сапропели наряду с гуминовыми веществами имеют коллоидную структуру и служат хорошими почвообразователями не только за счет внесения макро- и микроэлементов, но за счет активизации почвенной микрофлоры и, следовательно, процесса гумификации и почвообразования и представляют собой ценный и малоиспользуемый природный ресурс для современного и перспективного применения в сельском хозяйстве и городском озеленении. В состав удобрения в качестве аморфного источника кремния добавлен аэросил (А-300) и минеральных удобрений для оптимизации уровня минерального питания [4, 5].
Цель работы - обоснование применения органо-минерального удобрения Сапросил для окультуривания городских почв при выращивании газонных трав. Оценка сорбционных свойств компонентов удобрения сапропеля и торфа по отношению к минеральным удобрениям. Оценка эффективности применения Са-просила при выращивании тимофеевки в вегетационном опыте. Оценка протекторной роли нового удобрения по отношению к тяжелым металлам.
Объекты и методы исследования. Для определения адсорбции ионов элементов минерального питания органическими компонентами удобрения Сапросил сапропелем и торфом за основу была принята методика определения нитрифицирующей способности почвы [6], которая была нами модифицирована и упрощена.
Схема опыта включала 4 варианта в 3 повторно-стях: 1. Торф (контроль); 2. Сапропель (контроль); 3. Торф с удобрениями; 4. Сапропель с удобрениями. В соответствии со схемой опыта в 600 г торфа или сапропеля было внесено 25,68 г аммиачной селитры, 23,1 г суперфосфата и 12,84 г калия хлористого.
Влажность смеси доводили до 40% дистиллированной водой, тщательно перемешивали и помещали в пластиковые сосуды емкостью 500 мл. В каждый сосуд было набито по 200 г смеси в контрольных вариантах и по 210 г смеси в вариантах с удобрениями.
Компостирование проводили в течение 2 недель (с 29.04.15 по 13.05.15). После этого была проведена водная экстракция ионов биогенных элементов.
Из каждой повторности каждого варианта была отобрана навеска смеси массой 100 г, которая была помещена в коническую колбу 500 мл и к ней было добавлено 260 мл дистиллированной воды. После перемешивания в течение 2-3 минут полученную вытяжку фильтровали через бумажный фильтр. В полученных вытяжках колориметрически определяли содержание ионов аммония, нитратов и фосфатов. По разнице между содержанием ионов в вытяжке всех вариантов было определено содержание ионов, перешедших в водную вытяжку из удобрений.
Для получения предварительной оценки эффективности применения органоминерального удобрения Сапросил при выращивании газонных трав был проведен модельный вегетационный опыт. Тестовой культурой была тимофеевка. Опыт проведен на типичной городской почве (рН 7,2, К2О 65 мг/кг, Р2О5 165 мг/кг, гумус 1,04%) - урбаноземе в пластиковых сосудах объемом 500 мл, Сапросил вносили при набивке сосудов. Схема модельного опыта: 1. Контроль (без удобрения); 2-5. Дозы Сапро-сила 2,5 г/кг, 5 г/кг, 7,5 г/кг, 10 г/кг почвы. Посев проведен 01.07.15, уборка урожая 27.07.15.
Для установления протекторной роли Сапросила по отношению к тяжелым металлам после окончания опыта корни растений были отмыты и проанализированы после озоления на содержание тяжелых металлов рентгено-флуоресцентным методом.
Результаты исследований. Эксперимент показал высокие адсорбционные возможности компонентов органоминерального удобрения торфа и сапропеля по отношению к элементам минерального питания (табл. 1 и 2).
Балансовый подсчет показал, что все исследуемые ионы удерживаются от вымывания, хотя и в различной степени. Ионы аммония поглощаются торфом и сапропелем соответственно на 28,5 и 53,5%. Низкая степень извлечения нитрат-ионов является, видимо, следствием денитрификации в процессе компостирования. Наибольшая поглотительная способность обоих органических компонентов Сапросила торфа и сапропеля обнаружилась по отношению к ионам фосфора соответственно 93,4 и 95%. Результаты эксперимента позволяют сделать вывод о том, что совместное применение органических и минеральных удобрений значитель-
1. Адсорбция элементов минерального питания торфом
Показатель Содержание элементов минерального питания в ионной форме, мг/кг
ионы аммония фосфат-ионы нитрат-ионы
Масса ионов, перешедших в воду из торфа 56 0,3 183
Масса ионов, перешедших в воду из торфа г минеральными удобрениями 6945 2395 2394
Масса ионов, перешедших в воду из минеральных удобрений 6889 2394 2209
Удобрение в составе смеси с торфом 9630 30676 33170
Степень извлечения ионов водой, % 72 7 7
2. Адсорбция элементов минерального питания сапропелем
Показатель Содержание элементов минерального питания в ионной форме, мг/кг
ионы аммония фосфат-ионы нитрат-ионы
Масса ионов, перешедших в воду из сапропеля 182 0,3 137
Масса ионов, перешедших в воду из сапропеля с минеральными удобрениями 4660 351 1873
Масса ионов, перешедших в воду из минеральных удобрений 4478 351 1736
Удобрение в составе смеси с сапропелем 9630 30675 33170
Степень извлечения ионов водой, % 46 0,01 5
■ контроль
□ 2,5 г/кг
□ 5 г/кг
□ 7,5 г/кг
■ 10 г/кг
Фитомасса тимофеевки в зависимости от дозы Сапросила
но повысит эффективность их применения, уменьшив потери питательных веществ от вымывания, создаст для растений режим устойчивого питания в течение всего вегетационного периода.
Краткосрочный модельный вегетационный опыт показал эффективность нового органоминерально-го удобрения Сапросил при выращивании газонных трав. Фитомасса тимофеевки на всех вариантах опыта выше, чем на контроле (рисунок). В результате проведенного опыта выявлена оптимальная доза Сапросила - 2,5 г/кг, дальнейшее увеличение дозы не приводит к росту урожайности, хотя и повышает ее по сравнению с контролем.
Почва опыта была также проанализирована на содержание тяжелых металлов. Установлено, что в городской почве содержится 50 мг/кг свинца, 259 мг/кг цинка, 20 мг/кг никеля, 2,13% железа, 764 мг/кг марганца, 76 мг/кг хрома. После окончания опыта корни тимофеевки были проанализированы на содержание ТМ рентгено-флуоресцентным методом.
Данные таблицы 3 показывают, что в варианте с внесением органоминерального удобрения Сапро-сил содержание полютантов в корнях тимофеевки снизилось. Особенно заметно протекторное действие органоминерального удобрения было выражено по отношению к цинку, хрому и марганцу. В отличие от традиционно применяемых органических
3. Содержание ТМ в корнях тимофеевки, мг/кг
Варианты Pb Zn Ni Fe, % Mn Cr
Контроль 9 296 11 0,44 159 13
Сапросил, 2,5 г/кг почвы 7 272 8 0,31 139 6
удобрений (навоз), в новом органоминеральном удобрении на основе торфа и сапропеля Сапросил содержание тяжелых металлов находится на фоновом уровне, поэтому оно не является дополнительным источником их поступления в почву.
Таким образом, установлена перспектива применения нового органоминерального удобрения Сапросил для окультуривания городских почв при выращивании газонных трав. Торф и сапропель в составе удобрения обладают выраженной адсорбционной способностью по отношению к элементам минерального питания. Оптимальная доза Сапросила составила 2,5 г/кг. Показана протекторная роль Сапросила по отношению к тяжелым металлам, особенно выражено протекторное действие органоминерального удобрения по отношению к цинку, хрому и марганцу.
Литература
1. Закон г. Москвы от 4 июля 2007 г. № 31 «О городских почвах».
2. Башкин В.Н., Завалин А.А., Жеребцова Г.В., Прохоров И.С., Карпова Д.В. и др. Программа первоочередных мероприятий по оздоровлению городских почв. -М.: Департамент природопользования и охраны окружающей среды города Москвы, 2004. - 198 с.
3. Постановление Правительства Москвы от 10 сентября 2002 г. № 743-ПП «Об утверждении Правил создания, содержания и охраны зеленых насаждений города Москвы».
4. Прохоров И.С. Роль активных сообществ микроорганизмов в процессах создания искусственных поч-вогрунтов: автореф. дисс. к.с.-х.н. - М.: Почвенный институт им. В.В. Докучаева, 2006. - 26 с.
5. Патент 2566684 РФ. Многокомпонентное органо-минеральное удобрение / Вазыхов И. Т., Кирейчева Л.В., Пуховская Т.Ю., Павлов В.Ю. // Бюл., 2015, № 30. - С. 6.
6. Кирейчева Л.В., Яшин В.М. Эффективность применения органоминеральных удобрений на основе сапропеля // Агрохимический вестник, 2015, № 2. - С. 37-41.
7. Пуховская Т.Ю., Павлов В.Ю. Органоминеральные удобрения - перспективное направление в развитии технологий управления мелиоративным режимом агро-ландшафтов / Комплексные мелиорации - основа повышения продуктивности сельскохозяйственных земель. Материалы юбилейной международной научной конференции. - М.: Изд-во ВНИИА, 2014. - С. 142-146.
8. Бойко В.Ф., Цитович И.К. Агрохимическая лаборатория. - М.: Изд. Советская наука, 1959. - 499 с.
