CC BY
22
УДК 631.877.3
результаты применения отходов пивного производства под сельскохозяйственные культуры
Г.Н. ПОЛОНСКАЯ1, кандидат сельскохозяйственных наук, директор
М.А. БУНКОВА1, кандидат сельскохозяйственных наук, зав. отделом
Л.А. СОКОЛОВА2, кандидат биологических наук, доцент
И.О. ЛЕДЕНЕВА2
1 Калужский учебный центр по подготовке, переподготовке и повышению квалификации кадров АПК, ул. Константиновых,4, Калуга, 248018, Россия
2Российский государственный аграрный университет - Московская сельскохозяйственная академия им. К.А. Тимирязева, Калужский филиал, ул. Вишневского, 27, Калуга, 248007, Россия,
E-mail: gnpolonskay@rambler.ru
Резюме. Переработка основных отходов пивоваренного производства - важная задача для предотвращения загрязнения окружающей среды. Исследования посвящены разработке способов их эффективной утилизации для увеличения рентабельности не только пивного, но и сельскохозяйственного производства в условиях дефицита дорогостоящих минеральных и органических удобрений в пригородной зоне города Калуги; сохранения качества окружающей среды, снижения экологических рисков в регионе. Изучена возможность применения обезвоженных остатков пивного производства (ООПП) в качестве удобрений сельскохозяйственных культур. Исследования проводили на дерново-подзолистой среднесуглинистой и супесчаной почве в 2012-2014 гг. В эксперименте изучали разные дозы предпосевного внесения ООПП: 10, 15, 20 и 30 т/га. Обезвоженные остатки положительно влияли на размеры и структуру урожая, а также технологические свойства трех сельскохозяйственных культур: овса посевного, гороха посевного и картофеля. Оптимальная доза внесения ООПП - 20 т/га, она увеличивает массу клубней картофеля, массу зерен и натуру зерна овса, количество бобов и число семян в них на растениях гороха (от 14 до 56%). Наибольший отклик на внесение ООПП отмечен на картофеле. В результате исследований экспериментально доказана возможность экологически безопасного использования остатков пивного производства в качестве органического удобрения на дерново-подзолистых среднесуглинистых и супесчаных почвах Калужской области. Ключевые слова: обезвоженные остатки пивного производства (ООПП), удобрения, дозы применения, почвы, сельскохозяйственные культуры.
Для цитирования: Результаты применения отходов пивного производства под сельскохозяйственные культуры / Г.Н.Полонская, М.А.Бункова, Л.А.Соколова, И.ОЛеденева// Достижения науки и техники АПК. 2015. Т.29. № 5. С. 33-35.
На предприятиях пищевой промышленности Российской Федерации образуется значительное количество различного рода отходов, к числу которых относятся дробленый солод, шелуха, пыль, промывные воды, дрожжи пивные остаточные, диоксид углерода, хмелевая и пивная дробина, свекловичный жом и др. В связи с этим становится очень актуальным поиск способов их рационального использования. Одно из направлений таких исследований - изучение влияния таких отходов на продуктивность сельскохозяйственных культур [1, 2, 3, 4].
Цель наших исследований - разработка способов эффективной утилизации отходов пивного произ-
водства в пригородной зоне города Калуги. Для ее достижения была изучена возможность применения различных доз обезвоженных остатков пивного производства (ООПП наших исследований) в качестве удобрений сельскохозяйственных культур, а также дана оценка их воздействия на продуктивность сельскохозяйственных культур, структуру их урожая и качество.
Условия, материалы и методы. Исследования проводили в 2012-2013 гг. в КФХ «С.С.Кравец», а также в 2013-2014 гг. на опытном поле КФ РГАУ-МСХА им. К.А. Тимирязева. Почва опытного участка в КФХ «С.С.Кравец» дерново-подзолистая, среднесугли-нистая, рН 6,7, содержание фосфора, калия и азота в почве низкое, гумуса - 2,4%. Почва опытного поля КФ РГАУ-МСХА дерново-подзолистая, супесчаная, мощность пахотного горизонта - 17 см. Содержание гумуса (по Тюрину) - 1,18%. Почва богата фосфором, а содержание калия крайне низкое.
Климатические условия в годы проведения исследований были типичными для почвенно-климатической зоны и достаточно благоприятными для роста и развития растений.
Объект исследований картофель сорта Невский, овес посевной сорта Скакун, горох посевной сорта Аксайский усатый, отходы пивного производства.
Отходы пивного производства содержат азот, фосфор, калий и органические вещества (98% с.в.). В процессе варки органические соединения подвергаются деструкции, в результате чего в почву поступают неспецифические органические вещества не гумусовой природы, определяющие преимущественно ее функциональные свойства: развитие сообщества почвенных микроорганизмов, «дыхание», биогеохимические циклы углерода и зольных элементов. По результатам анализа химического состава обезвоженных остатков пивного производства, проведенного в сертифицированной аналитической лаборатории центра химизации и сельскохозяйственной радиологии «Калужский», ООПП содержат 69 химических макро- и микроэлементов, среди которых есть тяжелые металлы.
Дозы внесения ООПП на 2-х опытных участках были равнозначны. Схемы опыта включала следующие варианты: без удобрений; ООПП в дозе 10 т/га; ООПП -15 т/га; ООПП - 20 т/га; ООПП - 30 т/га.
В качестве контроля, для сравнения действия ООПП, во всех опытах былои заложены 2 варианта: без удобрений и внесение под картофель органического удобрения (навоза), под овес и горох - минерального удобрения в оптимальных дозах.
Полевые опыты проводили в соответствии с требованиями методики опытного дела, по Б.А. До-спехову. Повторность 4-х кратная, метод размещения делянок рендомизированный, площадь одной делянки - 50 м2. Норма посадки клубней картофеля -55 тыс.шт./га, высева семян овса - 4,5 млн шт./га, гороха - 1,4 млн шт./га.
Технология возделывания культур общепринятая для зоны. В период вегетации осуществляли трёх-
Таблица 1. Содержание тяжелых металлов в почве и ооПП, мг/кг сухого вещества
Элемент Концентрация в почве (до внесения ООПП) ПДК в почве (ГОСТ 30178-96) Содержание в ООПП Допустимые концентрации в ООПП по СанПиН
Ртуть - - 0,01 7,5
Хром - - 20,0 500
Свинец 15,7 130 24,0 250
Кадмий 0,12 2,0 0,57 15,0
Медь 7,6 132 110 750
Цинк 17,2 220 200 1750
кратную обработку картофеля против фитофтороза препаратами Танос, Оксихом и двукратную обработку против колорадского жука препаратом Актара.
В опыте проводили биометрические измерения, определили урожайность, структуру урожая, технологические свойства культур, содержание тяжелых металлов в ООПП и клубнях картофеля согласно стандартным методикам и ГОСТам. Агрохимические анализы выполнены в Центре химизации и сельскохозяйственной радиологии Калужской области.
нении с контролем. Обезвоженные отходы в дозе 10 т/га по действию на урожай оказались почти на 3,8 и 21,5% эффективнее органического удобрения в дозе 20 т/га, а внесение 20 т/га ООПП увеличило урожай на 56,5 и 38,8%, в сравнении с контролем (без удобрений). Наибольший сбор клубней отмечен при использовании 30 т/га ООПП на дерново-подзолистых супесчаных почвах - 250 ц/га, что на 34,4% больше, чем в варианте с навозом.
Прибавка урожайности овса от внесения ООПП колебалась от 7,3 до 34,2%, при этом использование удобрения в дозах 15 и 20 т/га способствовало достоверному увеличению сбора зерна, чего в варианте с минеральными удобрениями ^90Р60К60) в опыте на дерново-подзолистых супесчаных почвах не наблюдали.
Аналогичная тенденция с прибавкой урожая отмечена на горохе. В случае внесения ООПП сбор семян увеличился на 12-18%, зеленой массы - на 7-14%. Соотношение семян и зеленой массы гороха ко времени уборки на делянках без удобрений составляло 1:7,8; с минеральными удобрениями - 1:7,4; с ООПП - 1:7,5.
Таблица 2. Урожайность сельскохозяйственных культур, (2012-2014)
Картофель Овес Горох
Вариант семена зеленая массы
т/га % т/га % т/га % т/га %
Опытное поле КФ РГАУ-МСХА
Без удобрений 15,4 - 2,88 - 1,93 - 15,1 -
ООПП, 10 т/га 21,9 42,2 3,09 7,3 2,16 11,9 16,2 7,3
ООПП, 15 т/га 23,0 49,4 3,27 13,5 2,24 16,1 16,8 11,3
ООПП, 20 т/га 24,1 56,5 3,47 20,5 2,28 18,1 17,2 13,9
ООПП, 30 т/га 25,0 62,3 - - - - - -
Органические удобрения, 20 т/га 18,6 20,7 - - - - - -
N Р К - - 3,01 4,5 - - - -
- - - - 2,06 6,7 15,3 1,3
N6^ 60 1,8 0,22 0,18 1,7
КФХ «С.С.Кравец»
Без удобрений 13,4 2,83 - 1,90 - 16,2 -
ООПП, 10 т/га 17,1 27,6 3,23 14,1 2,24 17,8 17,3 6,8
ООПП, 15 т/га 17,3 29,1 3,30 16,6 2,34 23,2 18,2 12,3
ООПП, 20 т/га 18,6 38,8 3, 50 23,6 2,41 26,8 18,7 15,4
ООПП, 30 т/га 19,9 41,8 3,62 27,9 2,55 34,2 19,0 17,3
Органические удобрения, 20 т/га 16,6 23,8 - - - - - -
N Р К ^°Р6°К6° 3,24 14,5 - - - -
- - - - 2,26 18,4 17,4 7,4
^ср6,°5 60 2,24 0,34 0,23 1,95
результаты и обсуждение. Определение содержания тяжелых металлов в почве КФХ «С.С. Кравец» и в обезвоженных остатках пивного производства показало, что их концентрация в ООПП значительно ниже, чем допускают СанПиН (табл. 1). Таким образом, при изучаемых дозах внесения обеспечивается соблюдение условий нормирования этих веществ в почве.
Сравнительный анализ урожайности опытных культур показал, что наибольший отклик на внесение ООПП достигается на картофеле (табл. 2).
Следует отметить, что на этой культуре были эффективны все дозы - комплекс макро- и микроэлементов, содержащихся в ООПП, обеспечил повышение ее урожайности на 27,6-62,3%, в срав-
Определение структуры урожая картофеля показало, что на делянках без удобрений преобладала фракция массой 50-80 г. Внесение органических удобрений и высоких доз ООПП способствовало увеличению доли клубней >80 г. Оптимальной оказалась доза 20 т/га ООПП, в этом случае фракция мелкого картофеля отсутствовала, а минимальная масса клубней составляла 30-50 г.
Содержание большинства исследуемых тяжелых металлов в клубнях картофеля на делянках без удобрений находилось ниже ПДК (табл. 3), только по цинку норматив был превышен на 3%. Внесение ООПП во всех дозах приводило к значительному снижению концентрации меди и цинка в клубнях картофеля, по сравнению с контролем. Несмотря на то, что содер-
Таблица 3. Содержание тяжелых металлов в клубнях картофеля, мг/кг
Тяжелые металлы Без удобрений ООПП ПДК, мг/кг
10 т/га 15 т/га 20 т/га 30 т/га
Медь 4,45 3,43 0,5 0,28 0,32 5,0
Свинец 0,10 0,13 0,14 0,14 0,21 0,5
Цинк 10,3 8,6 5,3 4,7 4,9 10,0
Кадмий 0,006 0,009 0,006 0,007 0,002 0,03
Таблица 4. Технологическая оценка овса в зависимости от доз ооПП
Вариант Масса 1000 зерен, г Пленчатость, % Натура, г/л Устойчивость к полеганию, балл
Контроль 31,1 24,0 496 4,87
NeaPsoKse 32,0 23,5 508 4,50
ОО ПП, 10 т/га 35,1 22,8 516 4,54
ООПП, 15 т/га 34,8 23,0 513 4,51
ООПП, 20 т/га 36,8 23,0 518 4,40
жание свинца при дозе обезвоженных остатков 30 т/ га возросло в 2,1 раза, а кадмия при дозе ООПП 10 т/ га - на 50%, оно во всех случаях оставалось значительно ниже ПДК.
Технологическая оценка урожая овса показала, что внесение обезвоженных остатков пивного производства привело к увеличению массы 1000 зерен
(табл. 4). Особенно это заметно в варианте с дозой 20 т/га, в котором она возросла на 18%. Одновременно натура зерна увеличилась примерно на 4%, а пленчатость снизилась на 1%. Следует отметить, что внесение в почву ООПП, как и применение минеральных удобрений, уменьшало устойчивость овса к полеганию. Причем максимальное в опыте ее снижение (на 9,7%) наблюдали в варианте с дозой 20 т/га.
Внесение ООПП под горох увеличивало сохранность растений к уборке, количество вызревших бобов на
растениях, число семян в них (табл. 5), при этом масса 1000 семян изменялась незначительно - всего на 2-3%. Оптимальной оказалась доза 20 т/га.
выводы. Отходы пивного производства можно использовать как нетрадиционное органическое удобрение, поскольку они содержат азот, фосфор, калий и органические вещества не гумусовой природы, ма-
кро- и микроэлементы, необходимые для роста и развития растений (кальций, натрий, железо, цинк, медь), не токсичны для растений из-за низкого содержания тяжелых металлов.
Внесение обезвоженных остатков пивного производства в качестве органического удобрения в дозах от 10 до 20 т/га способствует увеличению массы клубней картофеля, массы и натуры зерна овса, количество бобов на растениях гороха и семян в них. Для всех изученных культур наиболее эффективна доза ООПП - 20 т/га.
Таблица 5. влияние различных доз ооПП на структуру урожая семян гороха на дерново-подзолистых
супесчаных почвах
Вариант Сохранность растений к уборке, шт./м2 Количество бобов на растении, шт. Число семян, шт./раст. Масса 1000 семян, г
Контроль 76 5,2 20,8 218
N P K 79 5,4 22,7 219
оОПП0 160 т/га 86 8,4 39,0 222
ООПП, 15 т/га 94 9,7 52,8 225
ООПП, 20 т/га 98 9,8 54,4 226
Литература.
1. Полонская Г.Н., Соколова Л.А. Возможность использования отходов пивного произ водства при возделывании картофеля // Volumul include materialele Simpozionului Stiintific Internftional «Fgricultura Moderna - Realizari si Perspective» consacrat aniversarii de 80 de ani de la Infiintarea Univtrsitatii Agrare de Stat din Moldova. Lucrari stiintifice volumul 39. Fgronomie si ecologie. Chsinau, 2013. Р.112-115
2. Полонская Г.Н., Малахова С.Д., Демьяненко Е.В. Использование обезвоженных остатков пивного пивного производства в качестве удобрения // В сб.: Новые перспективные комплексные удобрения для сельскохозяйственного производства. Калуга-Обнинск: КНИИСХ, 2013. С. 104
3. Чаплыгина О. Г. Использование отходов сахарного производства//Проблемы рекультивации отходов быта, промышленного и сельскохозяйственного производства: Материалы IVМеждународной научно-практической конференции, Краснодар. Изд-во: ФГБОУ ВПО «Кубанский государственный аграрный университет», 2015. С.471-473
4. Холопкин И.Н. Перспективы использования свекловичного жома в зернопаропропашном севообороте // Земледелие. 2013. №4. С. 15-17.
results of application of waste of beer production under crops
G. N. Polonskaya1, M. A. Bankova1, L. A. Sokolova2, I.O. Ledeneva2
'Kaluga training center of agriculture, Konstantinovih str., 4 , Kaluga, 248018, Russia 2 Agricultural Academy named after K.A. Timiryazev, Vichnevskogo str., 27, Kaluga, 248018, Russia
Summary. The processing of main waste of beer production is an important task to prevent environmental pollution. These investigations were devoted to the development of methods of their effective recovery for an increase in the profitability not only of beer production, but also of agricultural enterprises under conditions of deficiency of expensive mineral and organic fertilizers in the suburban zone of Kaluga; preservation of environmental quality, reduction of environmental risks in the region. We studied the possibility of utilization of dehydrated residues of beer production (DRBP) as fertilizer for crops. Studies were carried out on sod-podzol medium loamy and sabulous soils in 2012-2014. In the experiment we studied different doses of DRBP pre-sowing application: 5, 10, 15 and 20 t/ha. DRBP positively affected the size and structure of yield, as well as technological properties of three main crops: cultivated oat, edible pea and potatoes. The optimal dose of DRBP is 20 t/ha, it increases the weight of potato tubers, weight of grains and grain-unit of oat, number of beans and the number of seeds/bean of pea plants (from 14 to 56 %). The strongest response to the application of DRBP obtained for potato. Studies experimentally proved the possibility of environmentally safe use of residues of beer production as organic fertilizer-ameliorant on sod-podzol medium loamy and sabulous soils of Kaluga region. Keywords: dehydrated remains of beer production (DRBP), fertilizer, doses of application, soil, crops.
Author Details: G.N. Polonskaya, Cand. Sc. (Agr.), Director (e-mail: gnpolonskay@rambler.ru); M. A. Bankova, Cand. Sc. (Agr.), Head of Division; L.A. Sokolova, Cand. Sc. (Biol.), Assoc. Prof.; I.O. Ledeneva.
For citation: Polonskaya G.N., Bankova M. A., Sokolova L.A., Ledeneva I.O. Results of application of waste of beer production under crops // Dostizheniya nauki i tekhniki APK. 2015. V.29. № 5. pp. 33-35 (In Russ)
