CC BY
74
питательных веществ достигает 140 кг на I га. Эквиваленное количество минеральныхудобрений стоит около тыс. руб., а с учетом расходов на их доставку и внесение на поле эта сумма превысит 3 тыс. руб., что далеко не каждому земледельцу по карману. И вместе с тем, как только начинается уборка урожая зерновых культур, особенно при сухой погоде, на многих полях поджигают солому, не задумываясь об ущербе, причиняемом себе и природе.
В наших опытах только при запахивании соломы и ботвы сахарной свеклы, без внесения других удобрений, урожайность озимой пшеницы в среднем составила 42^ ц/га, сахарной свеклы - 320 ц/га, ячменя - 32 ц/га. При этом повышаются пивоваренные качества зерна ячменя. Благодаря обогащению пахотного слоя органическим веществом во второй ротации севооборота положительное влияние соломы и ботвы на урожай и его качество усилилось. Внесенные в почву совместно с соломой минеральные удобрения повышают эффективность приема, ускоряя разложение соломы.
Каждому земледельцу следует знать, что с каждой тонной запаханной соломы в почву поступает более 20 кг/га питательных веществ, из них 6-7 кг/га азота. Кроме того, почвенные бактерии, используя запаханную солому, дополнительно к этому повысят в почве содержание азота на такое же количество. В результате накопившегося от запахивания S-6 т/га соломы азота хватит на образование 3S-40 ц/га зерна пшеницы или ячменя.
Некоторые землепользователи считают измельчение при уборке побочной продукции урожая дополнительными расходами. Но такое суждение необъективно. Исходя из стоимости питательных веществ в минеральных удобрениях, расходов на их доставку и внесение в почву, а также стоимости зернового комбайна с измельчителем соломы, следует, что стоимость питательных веществ, содержащихся в побочной продукции на площади 600-700 га, равна стоимости зернового комбай-о на с измельчителем. 8 В дополнение к сказанному сле-л дует добавить, что отделом агрохи-2 мии и биологизации земледелия Там-ш бовского НИИСХ также исследуется 1; возможность поддержания плодоро-ч дия почвы за счет введения в струк-1; туру посевов однолетних и многолет-
§ них бобовых культур. Хорошим обо-т
гатителем почвы азотом может быть горох, который способен фиксировать из воздуха до 100 кг/га азота. Такой способностью обладает также чечевица и другие однолетние бобовые культуры. Из многолетних в отделе изучаются люцерна, согласно литературным данным, обогащающая почву азотом до 300 кг/га.
В наших опытах при посеве яровой пшеницы (из-за гибели озимой) на фоне люцерны одного года пользования урожайность зерна без удобрений составила 39^ ц/га, а по чистому пару - 34,6 ц/га. Причем исследования продолжаются и дают основание предполагать, что положительное воздействие люцерны проявится на протяжении нескольких лет, а возможно и на всех культурах де-сятипольного севооборота. В 2006 г. на посевах сахарной свеклы, второй культуры после люцерны, была выявлена способность люцерны подавлять сорняки. Так, в начале июня без довсходового боронования и других работ по уходу за сахарной свеклой, на участках, где предшественником озимых был кострец, количество сорняков составило 37 шт/м2, чистый пар - 27, а там, где была люцерна - 14 шт/м2, в том числе злостных сорняков (бодяк, молочай) - соответственно 12; 7 и 2 шт/м2, вьюнка - 7; 6 и 3 шт/м2. Если эта закономерность проявится и в другие годы, то такое свойство люцерны позволит сократить применение на свекле гербицидов, получать экологически более чистую продукцию и уменьшить загрязнение окружающей среды.
Important source of fertility
N.D. Konovalov, S.N. Konovalova
Authors recommend widespread application of straw and other plant residues, inclusion of legumes to crop rotation for protection of soil fertility. Keywords: soil fertility, humus, straw, yield.
УДК.631.879.25:631.826.004.14
Переработка осадков сточных вод в экологически безопасный компост*
Д.В. ДЕМИН
С.М. СЕВОСТЬЯНОВ, кандидат биологических наук И.В. ТАТАРКИН
Институт фундаментальных проблем биологии РАН E-mail: [email protected] О.И. ХУДЯКОВ, доктор биологических наук Институт физико-химических и биологических проблем почвоведения РАН E-mail: soil@ISSP. serpukhov. su
Дано описание технологии, позволяющей переработать осадки сточных вод в безопасное органическое удобрение.
Ключевые слова: осадки сточных вод, удобрение, обеззараживание, компост.
Большие объемы образующихся и накапливающихся осадков сточных вод (ОСВ) требуют незамедлительного поиска путей их утилизации. Так, на очистных сооружениях Серпухова (Московская обл.) накопилось около 840 тыс. т иловых осадков, загрязненных тяжелыми металлами, зараженных патогенной микрофлорой и яйцами гельминтов. Их складирование занимает все больше земель сельскохозяйственного назначения (чаще пойменных) и представляет угрозу загрязнения питьевых водоносных горизонтов, так как в кровле водоносного горизонта в местах складирования илов отсутствует водоупорная защита. И подобная проблема возникает повсеместно.
Одно из важнейших направлений утилизации ОСВ - их сельскохозяйственное использование, так как они обладают высокой удобрительной ценностью. Однако наличие в осадках значительного количества тяжелых металлов и других токсикантов ограничивает их повсемест-
*Работа выполнена по программе «Поддержка инноваций и разработок», 2008.
I. Максимальная доза внесения органоминеральной композиции (ОМК) или компоста в зависимости
от условий их использования
Использование Рекомендуемый субстрат Доза, т/га
Рекультивация* нарушенных земель (карьеров, отвалов, рудников), а также полигонов и свалок ТБО ОМК+суглинок (1:5) ОМК+песок+суглинок (1:2:3) ОМК+почва (1:10) 300-400 300-400 165-220
Восстановление сильно эродированных и загрязненных нефтепродуктами земель ОМК или компост 300
Озеленение и благоустройство городских территорий, придорожных полос и т.д. Компост 300-400
Выращивание посадочного материала, рассады, цветов в питомниках лесного и
городского хозяйства Компост 150-200
Выращивание биомассы в специально отведенных участках ОМК или компост 300-400
Перезалужение сенокосных и пастбищных угодий ОМК или компост 165-220
Удобрение технических культур Компост 110-150
Удобрение сельскохозяйственных культур в соответствии с ГОСТ Р 17.4.3.07-2001 Компост 30-80
*Создание плодородного слоя на поверхности рекультивируемых объектов мощностью IS-20 см.
ное использование в качестве удобрения [I].
В лаборатории функциональной экологии Института фундаментальных проблем биологии разработана технология переработки осадков городских очистных сооружений в органическое удобрение, включающая следующие взаимосвязанные ключевые звенья: производство аминокислотных реагентов (бактерицид и деток-сикант); обезвреживание и обеззараживание осадков реагентами, получение нетоксичного и экологически безопасного органоминерально-го субстрата; приготовление компоста на основе субстрата; исследования и оценка токсикологических и агрохимических свойств компоста.
Обеззараживание осадка очистных сооружений основано на взаимодействии комплексных соединений меди с белками оболочек патогенных микроорганизмов, яиц гельминтов, вызывающих их гибель. Комплексы также связываются с белковыми компонентами осадка, в результате чего происходит их детоксика-ция и стабилизация. Продуктами такого взаимодействия являются нетоксичные и химически стабильные соединения аминокислотных комплексов меди с группировками белков.
Обезвреживание тяжелых металлов (ТМ) происходит в результате того, что анионы аминокислот связывают атом ТМ через атом азота аминогруппы и атом карбоксильной груп-
пы, образуя комплексы МЦ, МЦ и МЦ (М - металл, Ц - аминокислота). Согласно константам устойчивости, МЦ и МЦ, образуются практически на 100% при соотношении М:Ц 1:1 и 1:2. Комплексы МЦ, и МЦ, малорастворимы, могут быть разрушены при рН<2,0 [2].
Анионы аминокислот, связанные в комплекс с ТМ, не способны к реакциям дезаминирования, декарбокси-лирования, к превращениям в биохимических циклах, к конденсации с образованием пептидов и белков.
Органоминеральная композиция (ОМК) получается в результате обработки ОСВ сначала бактерицидным реагентом, а потом детоксикан-том (или комплексным реагентом) и представляет собой пастообразную или комковатую массу. Она состоит из минеральных (преимущественно глин, глиноземов) и органических (углеводов, белков, липидов) веществ, содержит аминокислотные комплексы металлов.
По степени воздействия на живые организмы композиция относится к четвертому классу - вещества малоопасные. Средняя летальная доза при введении в желудок Ц050>20 г/кг, не оказывает местного раздражающего и общего токсического действия на организм. Композиция не обладает летучестью и поэтому не вызывает ингаляционных отравлений [2].
В течение 2001-2007 гг. на очист-
ных сооружениях Серпухова проводились опытно-производственные работы для получения органомине-ральной композиции и отработки технологии компостирования в различных режимах. Полученные опытные партии компостов «ЭОС», «Компост 0ка-02С» и «Компост Ока-03С» были использованы для озеленения и благоустройства городской территории.
Приготовленный на основе обработанных осадков компост имеет рассыпчатую структуру и запах земли. По своим физико-химическим и агрохимическим свойствам он полностью отвечает требованиям, предъявляемым к органическим удобрениям. Влажность компоста -47 %, рН - 7^, зольность - 3S %; содержание органического вещества - 60^ %, общих С и N - соответственно 12,2 и 1 ^ %, валовых Р2О5 и К,О - 1,37 и 0,83 %, подвижных Р2О5 и К2О - 3S,0 и 30^ мг/100г.
На основе литературных данных и собственных исследований предложены пропорции и дозы смесей ОМК и компостов с почвой, песком и суглинком, позволяющие максимально использовать их как удобрения (табл. 1). Удобрение сельскохозяйственных культур в соответствии с ГОСТ Р 17.4.3.07-2001 имеет четкое ограничение по дозе (30 т/га по сухому веществу) и сельскохозяйственным культурам.Увеличение дозы возможно после расчетов с учетом вносимых азота, тяжелых металлов, а также гранулометрического состава [3].
Экологическая безопасность технологии подтверждена результатами е многочисленных исследований на | каждом этапе работ и наличием сер- д тификатов и заключений по ним. л Проведенные ЦГСЭН бактериологи- е ческие и паразитологические анали- 2 зы показали отсутствие в компосте Ц патогенной микрофлоры, жизнеспо- м собных гельминтов и их яиц, тогда §
ш
2. Влияние тестируемых сред на длину проростков
При температуре 19 'С При температуре 16 'С
Вариант Средняя длина проростков, мм п Средняя длина проростков, мм п
Контроль ОСВ 15,2+0,78* 18,3+1,3 29 27 12,4+0,778 11,3+1,3 28 26
Компост 1 Компост 2 19,9+1,12 21,4+1,03 38 36 5,8+0,96 18,0+0,77 14 38
ОМУ-Р 15,9+0,72 35 15,2+0,63 34
*Ошибка выборочной средней.
3 Земледелие № 5
УДК 631.S1x631.4S2
Содержание элементов питания
в черноземе Южной Лесостепи Зауралья при длительной обработке
как в исходных осадках они были.
Выживаемость и плодовитость дождевых червей в обработанных осадках и компосте выше, чем в необработанных. Эксперименты,проведенные методом подсчета клеток с микроядрами красного костного мозга мышей (МЯ-тест), показали, что компост, введенный животным, не оказывает генотоксического действия, в то время как необработанный осадок такое действие оказывает.
В экспериментах с проращиванием семян компост не только не проявлял фитотоксичности на проростки, а наоборот, стимулировал их рост (табл. 2).
Широкое внедрение технологии позволит ликвидировать бактериологическую и токсикологическую опасность, исходящую от накопленных и складированных на площадках временного хранения осадков, и сократить площади, используемые под их размещение; улучшить санитарно-эпидемиологическую и экологическую обстановку на очистных сооружениях и прилегающих территориях; создать производство, позволяющее безопасно утилизировать постоянно возобновляемые отходы и обеспечить городское и сельское хозяйство ценным органическим удобрением. Технология может быть внедрена во всех городах, имеющих очистные сооружения, а также на крупных животноводческих комплексах.
Литература
1. Мерзлая Г.Е., Зябкина Г.А. и др. Агроэкологическая оценка использования осадка сточных вод//Агрохимия, 1995, № 5.
2. Фридман А.Я., Шемякина Е.В. и др. Органоминеральные композиции на основе осадка сточных вод канализацион-но-очистных сооружений/Науч. ред. А.Л. Бирюков - М., 2000.
3. ГОСТ Р 17.4.3.07-2001. Охрана природы. Почвы. Требования к свойствам осадков сточных вод при использовании их в качестве удобрений. - М.: Госстандарт России, 2001.
Sewage sludge recycling to ecologically safe m compost
о о
™ D.V. Demin, S.M. Sevostianov, В I.V. Tatarkin, O.I. Khudyakov
Description of technology permitting s recycle sewage sludge to safe organic § fertilizer is presented. J Keywords: sewage sludge, fertilizer, ! decontamination, compost.
ш rn
m ■
М.А. ГЛУХИХ, доктор сельскохозяйственных наук Д.Р. РАЖЕВА
Институт агроэкологии Челябинского государственного аграрного университета Тел. (351-50) 2-21-00, 2-22-34
Изучено содержание в углерода гумуса, азота и соотношение этих элементов при длительной обработке черноземов разными способами.
Ключевые слова: обработка почвы, гумус, углерод, азот.
Динамика плодородия почв при длительном их сельскохозяйственном использовании изучена пока слабо. Мы проанализировали почвенные образцы, взятые в 2003 г. в стационарном опыте Курганского НИИСХ*. Исследование по обработке почвы ведется здесь с 1968 г. До 1977 г. оно осуществлялось в севообороте пар - пшеница - пшеница - однолетние травы на сено - пшеница, с 1978 г. -в севообороте пар - пшеница - пшеница - овес - пшеница. В опыте сравниваются отвальная обработка на 2S-27 см, плоскорезная на такую же глубину, плоскорезная на 10-12 см и чередование через год отвальной обработки на 2S-27 см с плоскорезной на 10-12 см, на двух фонах (без удобрений и 1Х40Р20). Повтор-ность - трехкратная, размещение делянок систематическое.
Почва - чернозем выщелоченный легкосуглинистый маломощный малогумусный. Почвенные образцы взяты нами из слоев 0-10, 10-20 и 20-30 см со всех делянок в девятикратной повторности.
Один из основных показателей плодородия - гумус [1, 2], наличие которого зависит от интенсивности его минерализации, связанной в значительной степени с системой обработки почвы, долей чистого пара в севообороте, применением удобрений [3]. От содержания гумуса в почве зависит ее биологическая активность [4] - абсолютный индикатор
*Опыт заложил и в течение 27 лет вел А.П. Попов, после него, сменяя один другого, - А.А. Беличев, В.Г.Батиков и Г. Л. Апетенок (прим. - авт.).
здоровой, плодородной и производительной почвы
Содержание углерода гумуса определяли экспресс-анализатором (АН^29) на углерод методом автоматического кулонометрического титрования, сходимость показаний которого не ниже 99^ %. Пересчет углерода на гумус не проводили [6]. Его наличие в каждом образце определяли в двукратной повторности.
Во всех слоях почвы, как без удобрений, так и с ними содержание углерода гумуса в 2003 г. оказалось одинаковым, Рф меньше Р05(табл. 1).
Первое поделяночное определение углерода гумуса проведено здесь в 1983 г. И.Н. Лебедевой(Сибирский НИИ химизации и земледелия). Почвенные образцы отбирались с делянок первой повторности опыта. Исследовалась почва с вариантов ежегодной вспашки, плоскорезной обработки на 10-12 см и при их чередовании между собой. В то время достоверных статистически доказуемых различий между вариантами опыта также не было. За 20 лет после первого определения заметных изменений в содержании углерода гумуса в вариантах с ежегодной вспашкой и чередованием вспашки с мелкой плоскорезной обработкой не произошло. При систематической мелкой плоскорезной обработке без применения удобрений содержание углерода гумуса в почве за это время снизилось на 6,7 %, с удобрениями - на 9,1 %.
Из элементов минерального питания растений в почвах Зауралья наибольшее значение имеет азот [7]. По мнению И.В. Тюрина [8] значение азота для плодородия, его аккумуляция в почвах более важна, чем накопление органического углерода. Наличие азота в почве определяли по методу Кьельдаля.
Несмотря на то, что за 3S лет исследований из почвы вынесено с урожаем большое количество азота, особенно без внесения удобрений (1136-1301 кг/га), а разница между удобренными и неудобренными делянками по этому показателю составляет 83S-898 кг/га, существенных различий в содержании азота в по-
