CC BY
15
УДК 631. 879:628.381: 631.51.021 DOI: 10.34736/FNC.2020.111.4.004.19-22
Перспективы использования нетрадиционных удобрений-мелиорантов в сельском хозяйстве
А.С. Межевова1, н.с., [email protected],
Ю.В. Берестнева1, к.х.н., с.н.с., И.А. Корженко2, старший преподаватель -Федеральное государственное бюджетное научное учреждение «Федеральный научный центр агроэкологии, комплексных мелиораций и защитного лесоразведения Российской академии наук» (ФНЦ агроэкологии РАН), г. Волгоград, Россия; 2Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования «Волгоградский государственный аграрный университет» (ФГБОУ ВО Волгоградский ГАУ), Россия
Статья посвящена вопросам утилизации и применения осадка сточных вод в сельском хозяйстве. В данной работе изучено влияние переработанного осадка сточных вод в качестве удобрения-мелиоранта на содержание элементов питания и органического вещества в почве, а также на урожайность сафлора красильного, использованного в полевых исследованиях. По результатам исследований установлено, что в осадке сточных вод содержатся основные элементы питания: азот (3,3%), фосфор (4,27%), калий (0,31%) и повышенное содержание органического вещества (32 %). Полученный осадок сточных вод полностью соответствует требованиям ГОСТ Р 54651-2011 и может использоваться в качестве удобрения при возделывании сельскохозяйственных культур.
Использование в сельском хозяйстве минеральных удобрений и химизация сельского хозяйства как основа интенсификации земледелия привели к глобальной экологической проблеме, загрязнению экосистем, снижению плодородия и деградации почв.
В условиях интенсивного земледелия невозможно добиться бездефицитного баланса гумуса без применения органических удобрений и мелиорантов, доля использования которых остается на весьма низком уровне. В связи с этим расширение области применения удобрений-мелиорантов, способных значительно улучшить агрохимические характеристики и плодородие почвы, является весьма актуальным направлением современного сельскохозяйственного производства.
Использование переработанных осадков сточных вод (ОСВ) широко распространено во всем мире, в промышленно развитых странах уже в течение многих лет осадок после предварительной очистки используется для целей сельского хозяйства [7-9]. Доля использования осадков сточных вод в России остается на весьма низком уровне, но поскольку их количество на станциях очистки достигло критических масс, вопросы их утилизации в настоящее время актуальны.
Ряд авторов [3] считает целесообразным использование осадков сточных вод в качестве ор-ганоминерального удобрения с целью повышения продуктивности деградированных земель, а
Данные анализа образцов почвы показывают, что внесение в почву осадка сточных вод в дозах 5 и 10 т/га позволило увеличить содержание органического вещества до 2,28 и 2,94 %, а также аммонийного и аммиачного азота, подвижного фосфора и обменного калия. По итогам исследований было выявлено, что для получения высокой урожайности целесообразно использовать в качестве органического удобрения-мелиоранта осадок сточных вод в дозе 10 т/га и чизельную обработку почвы орудием ОЧО-5-40 с рабочим органом Ранчо на глубину 0,37-0,40 м с оборотом пласта 0,12-0,15 м.
Ключевые слова: осадок сточных вод, органическое вещество, элементы питания, сафлор, урожайность.
в работе [6] автором рекомендуется совместное использование осадка сточных вод и цеолитсодер-жащих пород при возделывании сельскохозяйственных культур. По мнению некоторых авторов [4-5], осадок сточных вод обладает высокой удобрительной ценностью и оказывает положительное влияние на режим органического вещества, а также биологические свойства почвы.
Использование осадков сточных вод в сельском хозяйстве является перспективным направлением, но остаются не раскрытыми многие вопросы, в частности вопросы эффективной очистки и переработки стоков, вопросы их влияния на активность почвенной биоты, режим органического вещества и урожайность сельскохозяйственных культур.
В связи с этим цель исследований сводилась к изучению влияния осадка сточных вод, используемого в качестве удобрения-мелиоранта, на содержание элементов питания и органического вещества в почве, а также на урожайность сафлора красильного.
Материалы и методика исследований. Осадок сточных вод был получен с очистных сооружений города Волжского после предварительной переработки, очистки и сушки (рис. 1).
Осадок вносился в дозах 5 и 10 т/га. Дозы рассчитывали в соответствии с расчетной формулой максимально допустимых доз внесения удобрений на основе осадка сточных вод согласно ГОСТ Р 17.4.3.07 - 2001 [1].
Содержание органического вещества в почве определяли согласно ГОСТ 26213-91, соединения подвижного фосфора и калия - согласно ГОСТ 26205-91, аммонийный азот - согласно ГОСТ 419282, ПНД Ф 14.1:2:4.262-10, МВИ-04-148-10, нитратный азот - согласно МВИ-10-149-10.
Полевые опыты проводили с 2016 по 2018 гг. на опытном поле в УНПЦ «Горная поляна» (Учебно-научно-производственный центр Волгоградского
государственного аграрного университета).
Почва участка - светло-каштановая солонцеватая тяжелосуглинистого гранулометрического состава.
В опытах использовали масличную культуру -сафлор красильный, сорт - Александрит.
Учет урожайности проводили поделяночно методом прямого комбайнирования Сампо-500.
Схема опыта следующая (таблица 1):
Таблица 1 - Схема полевых исследований
Фактор А -Приемы основной обработки почвы Фактор В -Доза внесения осадка сточных вод
Вариант А1 Отвальная обработка ПН-4-35 на глубину 0,20-0,22 м Вариант В1 0 т/га
Вариант А2 Дисковая обработка БДТ-3 на глубину 0,12-0,14 м Вариант В2 5 т/га
Вариант А3 Чизельная обработка 0Ч0-5-40 (Ранчо) на глубину 0,37-0.40 м с оборотом верхнего слоя почвы на глубину 0,12-0,15 м Вариант В3 10 т/га
Результаты и обсуждение. Проведенные исследования по физико-химическим показателям осадка сточных вод показывают, что в нем содержится повышенное содержание азота (3,3%), фосфора (4,27%) и калия (0,31%), которые необходимы для нормального роста и развития растений. Массовая доля влаги осадка после биологической
очистки достигает оптимального значения - 11 %. Массовая доля органического вещества составила - 32 %, что полностью соответствует техническим требованиям ГОСТ Р 54651-2011 [2].
Данные анализа образцов почвы на содержание органического вещества и элементов питания представлены в таблице 2.
Рис. 1 - Осадок сточных вод (очистные сооружения, г. Волжский)
Таблица 2 - Данные анализа образцов на содержание органического вещества и элементов питания
Вариант Органическое вещество, % мг/кг воздушно-сухой почвы
N-NO3 n-nh4 P2O5 K2O
Светло-каштановая почва 1,67 8,3 4,1 82,0 385
Светло-каштановая почва и ОСВ в дозе 5 т/га 2,28 30,9 5,7 102,0 392
Светло-каштановая почва и ОСВ в дозе 10 т/га 2,94 56,4 12,4 132,1 401
По результатам исследований выявлено, что в варианте на светло-каштановой почве без внесения осадка сточных вод зафиксировано самое низ-
кое содержание органического вещества - 1,67 %. Содержание нитратного азота Ы-Ы03 на данном варианте составило 8,3 мг/кг, аммиачного азота
Ы-ЫН4 - 4,1 мг/кг, подвижного фосфора Р205 - 82,0 мг/кг, обменного калия К20 - 385 мг/кг.
В варианте на светло-каштановой почве с внесением осадка сточных вод в дозах 5 и 10 т/га содержание органического вещества составило от 2,28 до 2,94 % соответственно вариантам.
Содержание нитратного азота Ы-Ы03 в вариантах светло-каштановой почвы при внесении осадка сточных вод в дозах 5 и 10 т/га увеличилось в 3,7 и 6,8 раза, аммиачного азота Ы-ЫН4 - в 1,4 и 3 раза, подвижного фосфора Р205 - в 1,25 и 1,6 раза, обменного калия К20 - от 392 до 401 мг/кг (в 1,02 и 1,05 раза) соответственно вариантам.
Повышенное содержание органического вещества и элементов питания на данных вариантах обусловлено высокими удобрительными свойствами осадка сточных вод, который вносили в почву в качестве удобрения-мелиоранта. Как известно, классическая отвальная обработка оставляет после себя «плужную подошву», которая препятствует развитию корневой системы растений - в основном глубоко залегающих корней.
Как известно, при отвальной обработке наибольшую опасность представляют потери органического вещества. В опытах применяли чизельную обработку ОЧО-5-40 с рабочим органом Ранчо. Одним из преимуществ чизельной обработки почвы считается повышенная глубина обработки и гребнистое дно борозды, которое обеспечивает разрушение «плужной подошвы». Ко всему прочему, чизельная обработка препятствует образованию водной и ветровой эрозии, способствует накоплению влаги в почве, что весьма важно для регионов с засушливым климатом. В связи с этим в опытах сравнивалось влияние классической отвальной обработки, дисковой обработки и чизельной обработки на фоне внесения различных доз осадка сточных вод.
Основная задача применяемых технологических операций - получение максимальной урожайности возделываемой культуры при допустимых антропогенных нагрузках.
Урожайность сафлора красильного представлена в таблице 3.
Таблица 3 - Урожайность сафлора красильного по годам исследований, т/га
Годы исследований Доза внесения осадка сточных вод, т/га Урожайность, т/га
Приемы основной обработки почвы
ПН-4-35 БДТ-3 ОЧО-5-40 Ранчо
2016 0 1,27 1,21 1,37
5 1,37 1,30 1,47
10 1,44 1,36 1,56
2017 0 1,23 1,16 1,29
5 1,35 1,22 1,41
10 1,41 1,29 1,50
2018 0 1,18 1,10 1,26
5 1,29 1,17 1,37
10 1,34 1,23 1,46
Среднее 0 1,23 1,16 1,31
5 1,34 1,23 1,42
10 1,40 1,29 1,51
2016 год НСР05А=0,009; НСР05В=0,009; НСР05АВ=0,01
2017 год НСР05А=0,008; НСР05В=0,008; НСР05АВ=0,01
2018 год НСР05А=0,009; НСР05В=0,009; НСР05АВ=0,01
Внесение осадка в дозе 5 т/га позволило увеличить урожайность сафлора красильного от 1,23 до 1,42 т/га в зависимости от способа основной обработки почвы. Наилучшие результаты были достигнуты за счет применения чизельной обработки орудием ОЧО-5-40 с рабочим органом Ранчо.
Использование осадка сточных вод в дозе 10 т/ га привело к увеличению урожайности до 1,40 т/га при обработке ПН-4-35, до 1,29 т/га при обработке БДТ-3, до 1,51 т/га при обработке Ранчо.
Заключение. Анализируя полученные данные можно сделать вывод, что утилизация осадка
сточных вод и его дальнейшее использование в качестве удобрения-мелиоранта является перспективным направлением в современном сельском хозяйстве. Доказано, что для увеличения содержания органического вещества и элементов питания в почве, а также для получения высокой урожайности целесообразно использовать в качестве органического удобрения-мелиоранта осадок сточных вод в дозах 5 и 10 т/га.
Изучение приемов основной обработки почвы позволило сделать вывод, что чизельная обработка почвы способствовала увеличению урожай-
ности сафлора красильного до 1,42 т/га на фоне внесения осадка сточных вод из расчета 5 т/га и до 1,51 т/га из расчета 10 т/га.
Литература:
1. ГОСТ Р 17.4.3.07-2001. Охрана природы. Почвы. Требования к свойствам осадков сточных вод при использовании их в качестве удобрений. - М.: Стандартинформ, 2008. - 5 с.
2. ГОСТ Р 54651-2011. Удобрения органические на основе осадков сточных вод. Технические условия. - Введ. 2013-01-01. - М.: Стандартинформ, 2012. - 18 с.
3. Ильинский А.В., Евсенкин К.Н., Нефедов А.В. Обоснование экологически безопасного использования осадков сточных вод канализационных очистных сооружений жилищно-коммунального хозяйства // Агрохимический вестник. - 2020. - № 1. - С. 60-64. -DOI 10.24411/1029-2551-2020-10009.
4. Касатиков В.А. Влияние мелиоративных доз осадка городских сточных вод на азотный режим дерново-подзолистой почвы и продуктивность зерновых культур // Агрохимия. - 2020. - №6. - С. 64-68. -DOI: 10.31857 / S 0002188120060058.
5. Рабинович Г.Ю., Подолян Е.А., Зинковская Т.С. Использование осадка сточных вод и режим органического вещества дерново-подзолистой почвы // Российская сельскохозяйственная наука. - 2020. - №4. - С. 37-41. -DOI: 10.31857/ S 2500262720040092.
6. Стельмах К.Н. Влияние осадков сточных вод в комплексе с цеолитсодержащей породой на физико-химические свойства почвы и продуктивность сельскохозяйственных культур // Агрохимический вестник. - 2020. - № 3. - С. 67-70. - DOI 10.24411/1029-2551-2020-10043.
7. Effects of sludge from wastewater treatment plants on heavy metals transport to soils and groundwater / Azita Behbahaninia, S. Ahmad Mirbagheri, J. Nouri // Iranian Journal of Environmental Health Science & Engineering 7(5):401-406.
8. Producing sludge for agricultural applications /Joan Colón, Manuel Alarcón, Mark Healy, Ayten Namli, Sergio Ponsá, F. Dilek Sanin and Carlota Taya // http://www. nuigalway.ie/media/gene/files/Colon-et-al.-COST.pdf.
9. Study of sewage sludge use in agriculture and its effect on plant and soil /Hussein Kh. Ahmed, Hassan A. Fawy and E.S.Abdel-Hady //Agric. Biol. J. N. Am., 2010, 1(5): 1044-1049.
Prospects for the Non-Traditional Fertilizers-Meliorants
Use in Agriculture
A.S. Mezhevova, research fellow, [email protected], Yu. V. Berestneva, K.Kh.N., senior researcher, I.A. Korzhenko, senior lecturer -federal State Budget Scientific Institution «Federal Scientific Centre of Agroecology, Complex Melioration and Protective Afforestation of the Russian Academy of Sciences» (FSC of Agroecology RAS), Volgograd, Russia; 2Federal State Budgetary Educational Institution of Higher Education «Volgograd State Agrarian University»
(FSBEI HE Volgograd SAU), Volgograd, Russia
The article is devoted to the issues of sewage using it as fertilizers]. - M.: Standartinform, 2008. - 5 p.
sludge utilization and application in agriculture. The effect of processed sewage sludge used in field studies as a fertilizer-meliorant on the nutrients and organic matter content in the soil, as well as on the yield of safflower dye has been studied in this paper. According to the research results, sewage sludge contains the main elements of nutrition: nitrogen (3.3%), phosphorus (4.27%), potassium (0.31%) and an increased content of organic matter (32%). The received sewage sludge fully meets the requirements of State Standard R 54651-2011 and can be used as a fertilizer for the cultivation of agricultural crops. The data from the soil samples analysis show that the sewage sludge into the soil at doses of 5 and 10 t / ha introduction increased the organic matter content to 2.28 and 2.94%, as well as ammonium and ammonia nitrogen, mobile phosphorus and exchange potassium. The research results showed that for obtaining the high yields it is expedient to use an organic fertilizer-meliorant sewage sludge in the dose of 10 t/ha and chisel tillage tool 0CH0-5-40 with the working body "Rancho" to a depth of 0.37-0.40 m with a soil layer turnover of 0.12-0.15 m.
Keywords: sewage sludge, organic matter, food elements, safflower, yield
Translation of Russian References:
1. GOST R 17.4.3.07-2001. Ohrana prirody. Pochvy. Trebovaniya k svojstvam osadkov stochnyh vod pri ispol'zovanii ih v kachestve udobrenij [Nature protection. Soil. Requirements for the sewage sludge properties when
2. GOST R 54651-2011. Udobreniya organicheskie na osnove osadkov stochnyh vod. Tekhnicheskie usloviya [Organic fertilizers based on sewage sludge. Technical conditions. - Introduced in 2013-01-01]. - Moscow: Standartinform, 2012. - 18 p.
3. Il'inskij A.V., Evsenkin K.N., Nefedov A.V. Obosnovanie ekologicheski bezopasnogo ispol'zovaniya osadkov stochnyh vod kanalizacionnyh ochistnyh sooruzhenij zhilishchno-kommunal'nogo hozyajstva [Sewage treatment plants of housing and communal services sewage sludge environmentally safe use justification]// Agrohimicheskij vestnik [Agrochemical Herald]. - 2020. - # 1. - P. 60-64. -DOI 10.24411/1029-2551-2020-10009.
4. Kasatikov V.A. Vliyanie meliorativnyh doz osadka gorodskih stochnyh vod na azotnyj rezhim dernovo-podzolistoj pochvy i produktivnost' zernovyh kul'tur [Municipal sewage sludge reclamation doses effect on turf-podzolic soil nitrogen regime and grain crops productivity]// Agrohimiya [Agrochemistry]. - 2020. - # 6. - P. 64-68. -DOI: 10.31857 / S 0002188120060058.
5. Rabinovich G.YU., Podolyan E.A., Zinkovskaya T.S. Ispol'zovanie osadka stochnyh vod i rezhim organicheskogo veshchestva dernovo-podzolistoj pochvy [Sewage sludge use and organic matter regime of turf-podzolic soil] // Rossijskaya sel'skohozyajstvennaya nauka [Russian agricultural Science]. -2020. - # 4. - P. 37-41. - DOI: 10.31857/ S 2500262720040092.
6. Stel'mah K.N. Vliyanie osadkov stochnyh vod v kom-plekse s ceolitsoderzhashchej porodoj na fiziko-himicheskie svojstva pochvy i produktivnost' sel'skohozyajstvennyh kul'tur [Sewage sludge in combination with zeolite-containing rock effect on the physical and chemical soil properties and crop productivity] // Agrochemical Herald. - 2020. - # 3. - P. 67-70. - DOI 10.24411/1029-2551-2020-10043.
