CC BY
26АГРОЭКОЛОГИЯ
ТЯЖЕЛЫЕ МЕТАЛЛЫ В СИСТЕМЕ ОРГАНИЧЕСКОЕ УДОБРЕНИЕ-
ПОЧВА-РАСТЕНИЕ
Г.Е. Мерзлая, д.с.-х.н., С.П. Замана, д.б.н., А.В. Соколов, д.с.-х.н., ВНИИА, НИИСХЦРНЗ
В многолетнем опыте навоз и компосты из осадков сточных вод в рекомендуемых дозах не увеличивали выше нормативного содержания тяжелых металлов в почве и растениях, повышали урожайность и качество многолетних трав.
Ключевые слова: навоз, компосты из осадков сточных вод, тяжелые металлы, почва, растения.
В повышении продуктивности агроценозов важная роль принадлежит органическим удобрениям, в том числе компо-стам из различных отходов, включая муниципальные отходы в виде осадков сточных вод. Ежедневно только на московских станциях аэрации подвергается очистке 5 млн м3 сточных вод с образованием 1600 т термофильно сброженного осадка, а ежегодный выход осадка достигает 550 тыс. т. Осадки размещаются на иловых полях Подмосковья, но при их ограниченных площадях представляют опасность для окружающей среды. Сельскохозяйственное применение осадков и компостов из них, несмотря на высокую удобрительную ценность, в условиях нашей страны не превышает 5-7%, против 30-40% за рубежом [2-4]. Внесение осадков под сельскохозяйственные культуры часто сдерживается из-за возможного повышенного содержания в них тяжелых металлов. В этой связи для разработки эффективных технологий использования осадков или продуктов на их основе важно расширить базу данных по выявлению закономерностей действия таких удобрений на агросистемы, накопления тяжелых металлов в почве и транслокации их в растения.
Методика. С целью изучения поведения тяжелых металлов в системе органическое удобрение-почва-растение выполнены специальные исследования в микрополевом опыте, который был заложен на Центральной опытной станции ВНИИА в 2000 г. Опыт проводили в сосудах без дна в 3-кратной повторности.
Почва дерново-подзолистая тяжелосуглинистая, в слое почвы 0-20 см содержала 0,8% органического углерода, 118 мг/кг Р2О5, 119 мг/кг К2О при рНкс[4,6.
Объектами исследований служили различные виды органических удобрений: навоз крупного рогатого скота на соломенной подстилке и два вида компостов из осадков сточных вод г. Москвы и древесных опилок в количестве 10% по сухой массе. Осадки, используемые для приготовления компо-стов, различались сроками хранения. Компост 1 готовили из осадка, поступающего непосредственно с фильтр-прессов Курьяновской станции аэрации, компост 2 - из осадка после 10 лет размещения на иловых площадках.
Анализ динамики химического состава осадков московских станций аэрации показывает, что он подвержен значительным изменениям, связанным как с совершенствованием технологий очистки сточных вод, так и сокращением многих производств в период перестройки и, соответственно, снижением объемов сброса отработанных вод в канализацию. Это видно, в частности, на рисунке 1, где отражено высокое содержание тяжелых металлов в осадке, производимом в 1989 г., то есть в период интенсивного развития промышленности, и пониженное - в последующие годы. Соответственно удобрения, производимые из осадка длительного срока хранения, более загрязнены тяжелыми металлами, чем из осадка, поступающего непосредственно с фильтр-прессов на станции аэрации.
Органические удобрения, применяемые в опыте - навоз, компосты 1 и 2 - различались по химическому составу и содержали, соответственно, 20,2, 29,0 и 46,3% сухого вещества, в расчете на сухую массу 70,2, 52,0 и 48,0% органического
вещества, 2,7, 2,0 и 2,1% общего азота, 0,064, 0,015 и 0,014% аммонийного азота, 0,2, 0,2 и 0,4% нитратного азота; 2,4, 5,3 и 5,2% Р2О5; 2,11, 0,24 и 0,22% К2О; 36, 425 и 1452 мг/кг меди; 6, 50 и 167 мг/кг свинца; 16, 104 и 353 мг/кг никеля; 160, 1743 и 4589 мг/кг цинка; 5, 11 и 31 мг/кг мышьяка при нейтральной реакции среды. Отношение С:Ы составляло 13, 13 и 11.
200-/ 150-/ П
100-/ \ I
ruLra
zH^^fT^r
Плодородие №2*2009
This document was created using
Рис. 1. Содержание тяжелых металлов в осадках сточных вод г. Москвы
От навоза компосты отличаются меньшим содержанием органического вещества, азота, калия, но значительно превосходят его по содержанию фосфора. Компост из осадка с фильтр-прессов по содержанию тяжелых металлов соответствовал ГОСТ Р 17.4.3.07-2001 [1]. В то же время компост из осадка длительного хранения на иловых площадках был загрязнен цинком и кадмием, содержание которых превышало допустимые концентрации. Общее содержание тяжелых металлов в этом компосте было в 2 раза выше, чем в компосте из осадка с фильтр-прессов и в 10 раз выше, чем в подстилочном навозе.
Испытываемая культура - ежа сборная сорта ВИК 61 была высеяна в 2000 г. под покров ячменя Зазерский 85. Опыт проводили по схеме: 1) контроль без удобрений; 2) компост 1, 10 т/га; 3) компост 1, 35 т/га; 4) компост 2, 10 т/га; 5) компост 2, 35 т/га; 6) навоз, 10 т/га; 7) навоз, 35 т/га; 8) минеральные удобрения - К180?60К100.
Все виды органических удобрений в обеих дозах внесены в почву в 2000 г., в последующие годы изучали их последействие. Минеральные удобрения (двойной суперфосфат, аммиачная селитра, хлористый калий) вносили ежегодно.
Результаты и их обсуждение. По данным исследований, компосты из осадков в начале опыта, в первый год последействия, повышали содержание кадмия в почве, особенно при внесении высоких доз, в то время как навоз оказывал противоположное влияние на этот показатель. В последующие годы эксперимента (2006-2008 гг.) содержание кадмия в почве во всех вариантах удобрений находилось на уровне контроля. Содержание меди и цинка в почве, как правило, увеличивалось при внесении компостов, причем тем интенсивнее, чем выше была доза компоста.
Важно указать, что содержание тяжелых металлов в почве по всем вариантам опыта было ниже ОДК (ГН 2.1.7.020-94). Исключение составлял только никель, превышение ОДК по которому наблюдалось в варианте с высокой дозой компоста из осадка десятилетнего хранения в первый и восьмой годы последействия.
Рассчитанный на основании результатов исследований показатель суммарного элементного загрязнения почвы (рис. 2), свидетельствует о том, что почва при внесении всех удобрений в опыте может быть отнесена к слабо загрязненной. Колебания 2о по вариантам составили от 0,4 до 8,4 в 2001 г. и от 0,5 до 4,4, в 2008 г. Наименьшее загрязнение почвы отмечено
49
Solid Converter PDF
То remove this message, purchase the product at www.SolidDocuments.com
1989 г
1999 г
2008 г
Г0СТ-2001
при внесении навоза (2с 0,4-06), наибольшее - компоста из осадка с иловых площадок (2с 2-8,4). При внесении компо-стов к восьмому году их последействия показатель суммарного элементного загрязнения почвы, как правило, снижался.
Применение компостов из осадков разных сроков хранения неодинаково влияло на урожайность многолетних трав. В среднем за 9 лет исследований (табл.) наибольшую прибавку урожая к контролю (62,5%) обеспечивала высокая доза компоста, полученного из осадка с фильтр-прессов, который был менее загрязнен тяжелыми металлами. Однако эта доза компоста уступала аналогичной в варианте с навозом. При внесении компостов в низких дозах прибавки оказались недостоверными. В то же время от навоза в обеих изучаемых дозах были получены значимые прибавки урожая. Высокий эффект обеспечивала доза навоза 35 т/га. Максимальная прибавка урожая трав в опыте, составившая 182%, достигалась при ежегодном применении минеральных удобрений.
В В l б б 4 З 2 1 0
11
Компост Компост Компост Компост Навоз, Навоз, 1, 10 т 1, 35 т 2, 10 т 2, 35 т 10 т 35 т
□ 2001 г. □ 2008 г.
Рис. 2. Суммарное элементное загрязнение почвы
Продуктивность многолетних трав, в среднем за 2000-2008 гг.
Вариант Продуктивность, Прибавка
г к.е./ м2 г к.е./ м2 %
Контроль 159,9 -
Компост 1, 10 т 194,1 34,2 21,4
Компост 1, 35 т 259,8 99,9 62,5
Компост 2, 10 т 192,6 32,7 20,4
Компост 2, 35 т 225,7 65,8 41,1
Навоз 10 т 217,7 57,8 36,1
Навоз 35 т 322,1 162,2 101,4
№К 450,4 290,6 181,7
НСР05 57,9
почвы и выращиваемых на ней многолетних трав показало, что применение нетрадиционных видов органических удобрений при соблюдении мониторинга является эффективным приемом, позволяющим повысить урожайность и качество травяных кормов, значительно сократить дефицит питательных веществ в земледелии. Рекомендуемые дозы компостов под многолетние злаковые травы из осадков с фильтр-прессов составляют от 10 до 35 т/га сухой массы, из осадков с иловых площадок - на уровне 10 т/га.
А
0,25 -,
0,2
0,15
0,1
0,05
Содержание тяжелых металлов в растениях зависело от вида удобрения, дозы внесения, а также от количества отчуждаемой растительной массы (рис. 3). Согласно данным в среднем за годы эксперимента (2001-2008 гг.), в растениях с внесением компостов, как правило, повышалось содержание кадмия. Причем транслокация кадмия в травах в вариантах с компостом из осадка с фильтр-прессов соответствовала вариантам с навозом. От внесения органических удобрений по отношению к контролю не отмечено существенного накопления цинка и меди в растениях, а содержание никеля, как правило, снижалось.
Характерно, что применение органических удобрений -навоза и компостов из осадков сточных вод разных сроков хранения - позволяло получать травяные корма с содержанием тяжелых металлов, кроме цинка, ниже принятого в России максимально допустимого уровня. Что касается цинка, то повышенное содержание его в травах даже на контроле (78 мг/кг сухого вещества), очевидно, связано с генезисом почв опытной станции.
Таким образом, многолетнее сравнительное изучение действия навоза и компостов на основе осадков сточных вод московских станций аэрации на состояние дерново-подзолистой
90 80 70 60 50 40 30 20 10 0
I
Рис. 3. Содержание кадмия (А), цинка (Б), меди (В) и никеля (Г) в
многолетних травах МДУ для ТМ, соответственно, 0,3; 50; 30 и 3,0 мг/кг
Литература
1. ГОСТ Р 17.4.3.07-2001. Охрана природы. Почвы. Требования к свойствам осадков сточных вод при их использовании в качестве удобрений. 2. Козлов М.Н., Данилович Д.А., Николаев Ю.А., Ванюшина А.Я., Щеголькова Н.М. Перспективы почвенной утилизации органического вещества и биогенных элементов, выделяемых на московских очистных сооружениях // Фундаментальные достижения в почвоведении, экологии, сельском хозяйстве на пути к инновациям. М.: МГУ. С. 45-48. 3. Курганова Е.В., Копейкина О.А., Гюнтер Л.И., Беляева С.Д. Комплексная оценка осадков сточных вод // Агрохимический вестник. - 2002. - № 3. - С. 38-40. 4. Ладонин В.Ф., Мерзлая Г.Е., Афанасьев Р.А. и др. Стратегия использования осадков сточных вод и компостов на их основе в агрикультуре. - М.: Агроконсалт, 2002. - 140 с.
HEAVY METALS IN THE SYSTEM ORGANIC MANURE-SOIL-PLANT
G.E. Merzlaya, S.P. Zamana, A.V. Sokolov
Summary. At the long experiment manure and composts from sewage sladge of recommended rates didn't increased a content of heavy
metals in soil and plant and an yield and quality grasses.
Key words: manure, composts from sewage sladge, heavy metals, soil, plant.
5D
This document was created using
Плодородие №2*2009
Solid Converter PDF
To remove this message, purchase the product at www.SolidDocuments.com
0
