CC BY
13
АГРОНОМИЯ
УДК 631.87 + 631.445.5
ВЛИЯНИЕ БИОМЕЛИОРАНТОВ НА СТЕПЕНЬ ЗАГРЯЗНЕНИЯ ЧЕРНОЗЕМА ВЫЩЕЛОЧЕННОГО ТЯЖЕЛЫМИ МЕТАЛЛАМИ И УРОЖАЙНОСТЬ СЕЛЬСКОХОЗЯЙСТВЕННЫХ КУЛЬТУР
А. Н. Арефьев, канд. с.-х. наук, Н. А. Фомин, канд. с.-х. наук ФГОУ ВПО «Пензенская ГСХА», т. 8 (412) 628-367
Дана оценка степени загрязнения чернозема выщелоченного тяжелыми металлами (ТМ) при использовании в качестве биомелиорантов осадка сточных вод и его сочетаний с традиционно используемыми удобрениями. Для оценки использовался ряд показателей: коэффициент концентрации ТМ; суммарный показатель загрязнения; приведенный суммарный коэффициент концентрации, который учитывает информацию о содержании в почве токсичных элементов, их фоновое значение и санитарно-гигиенические нормативы; интегральный оценочный балл. Рассмотрено влияние биомелиорантов на экологическую чистоту и продуктивность зернопарового севооборота.
Ключевые слова: биомелиоранты, чернозем, металлы, урожайность, эффективность
В Российской Федерации образуется ежегодно более 2 млн. т осадков сточных вод (ОСВ) очистных сооружений в расчете на сухое вещество. ОСВ содержат значительное количество органического вещества, азот, фосфор, калий, широкий спектр микроэлементов, необходимых для питания растений. А в последние годы применение промышленных минеральных удобрений в РФ резко снизилось с 85 до 12 кг/га за период с 1990 до 2000 года, что связано с их высокой стоимостью и причинами другого характера.
В этих условиях возрастает роль местных удобрений, не требующих затрат на длительную транспортировку. Здесь ОСВ могут служить ценной основой для получения удобрений. Однако основным фактором, сдерживающим применение ОСВ в растениеводстве, является наличие в них солей тяжелых металлов, влияние которых на почву, растения и безвредность продуктов мало изучено. Следовательно, для оптимального решения данного вопроса имеется ряд трудностей и много еще неразрешенных задач [3].
Для оценки загрязнения почв тяжелыми металлами в настоящее время используют показатели, полученные на основе соотнесения фактических и фоновых концентраций: коэффициент техногенной кон-
центрации элемента (Кс) и суммарный коэффициент техногенного загрязнения ^с), а также соотнесения с природными Кларками.
Коэффициент техногенного загрязнения может использоваться при оценке общего геохимического воздействия техногенных процессов на ландшафты, однако попытки найти корреляцию между полученным коэффициентом и экологическим состоянием почв, а также состоянием здоровья населения выглядят недостаточно обоснованными.
Предлагаемый приведенный коэффициент концентрации, так же как и суммарный коэффициент техногенного загрязнения, не применим для соединений, которые в фоновых почвах вообще не присутствуют (нефть и нефтепродукты, бенз(а)пирен, остаточные количества пестицидов и т. д.). Для оценки загрязненности этими веществами следует пользоваться системой соотнесения фактической концентрации загрязнителя с ПДК. Для устранения ряда недостатков, присущих вышеназванным системам оценки состояния почвенного покрова, необходимо при расчете совокупного действия элементов учесть степень токсичности каждого элемента, что можно достичь введением в формулу показателя относительной опасности вещества.
Интегральный показатель (приведенный суммарный коэффициент концентрации) учитывает информацию о содержании в почве токсичных элементов, их фоновом значении и санитарно-гигиенических нормативах [1].
Дабахов М. В. и Дабахова Е. В. отметили, что изменение показателей, характеризующих совокупное загрязнение почв металлами, идет не всегда сопряженно. Это обусловлено тем, что интегральный оценочный балл учитывает степень токсичности отдельных элементов, в то время как при расчете суммарного коэффициента техногенного загрязнения она нивелируется. Интегральный оценочный балл более объективно отражает уровень загрязнения и степень экологической опасности, вызванной присутствием тяжелых металлов в экосистеме [2].
Существует ряд авторских методик, имеющих некоторые преимущества перед использованием стандартных показателей, но не получивших широкого распространения.
Исследования по изучению влияния повторного использования осадков сточных вод (ОСВ) города Пензы, а также их сочетаний с навозом, соломой и минеральными удобрениями в качестве биомелиорантов на степень загрязнения тяжелыми металлами чернозема выщелоченного и урожайность сельскохозяйственных культур проводились в полевом стационарном опыте в период с 2002 по 2006 гг. Для решения поставленных вопросов был заложен полевой опыт, по следующей схеме: 1. Без биомелиорантов (контроль); 2. ОСВ 100 т/га; 3. ОСВ 50 т/га + навоз 26,1 т/га (эквивалентно 50 т/га ОСВ по углероду); 4. ОСВ 50 т/га + солома 10,6 т/га (эквивалентно 50 т/га ОСВ по углероду); 5. ОСВ 50 т/га + М140Р55К55 (эквивалентно 50 т/га ОСВ по элементам питания).
ОСВ и удобрения вносили согласно схеме опыта в паровом поле 1 раз за ротацию севооборота (в 1997 и в 2002 году). Площадь делянки 12,6 м2, повторность
трехкратная, варианты в опыте размещались методом рендомизированных повторений. Исследования проводились в пятипольном зернопаровом севообороте (чистый пар - озимая пшеница - просо - яровая пшеница - ячмень).
В опытах использовались твердые осадки сточных вод г. Пензы. Осадки характеризуются следующими химическими показателями: величина рНсол. - 5,9, гидролитическая кислотность (Нг) - 2,6 мг-экв/100 г осадка, сумма обменных оснований (Са+Мд) - 30,9 мг-экв/100 г осадка. Осадки сточных вод г. Пензы содержат: органического вещества 20 %, азота - 280, фосфора - 110 и калия - 110 мг на 100 г осадка.
Лабораторные анализы проводились следующими методами: тяжелые металлы определялись методом атомно-абсорбционной спектрофотометрии; учет урожая проводили весовым методом в 3-кратной повторности поделяночно.
Использование осадков в качестве биомелиорантов, как правило, лимитируется высоким содержанием в них тяжелых металлов, которые после их внесения в почву аккумулируются в ней, попадают в продукцию растениеводства, загрязняют почву и нарушают экологическую обстановку. В связи с этим при использовании ОСВ необходимо учитывать в них содержание тяжелых металлов и по количеству их в осадках регламентировать дозы внесения последних в почву. Данные по содержанию тяжелых металлов в осадках сточных вод г. Пензы приведены в табл. 1.
Применяемые в опыте ОСВ содержат определенное количество тяжелых металлов и других токсичных соединений. В связи с этим в первую ротацию севооборота минимальное содержание тяжелых металлов было отмечено при совместном использовании мелиоративных доз ОСВ с органическими удобрениями, особенно с навозом. Некоторое снижение подвижности тяжелых металлов при использовании ОСВ совместно с традиционными удобрениями
Таблица 1
Содержание тяжелых металлов в осадках сточных вод коммунального хозяйства г. Пензы
№ пло- щадки Год Содержание ТМ мг/кг сухого вещества
гп Си РЬ Сс1 ІЧІ Мп
I 1997 1115,3 484,2 77,7 13,05 239,9 337,7
III 2002 508,8 411,3 44,2 31,9 359,3 285
ПДК* 4000 1500 1000 30 400 2000
*Согласно данным, утвержденным Госкомсанэпиднадзором (1995 г.)
(навоз, солома) связано с образованием хелатных соединений в почве.
Во вторую ротацию севооборота после уборки яровой пшеницы в 2003 году на варианте с повышенной дозой ОСВ содержание ТМ в черноземе выщелоченном по сравнению с контрольным вариантом было выше по меди в 8,6 раза, по цинку - в 3,8 раза, по свинцу - 2,6 раза, по никелю - в 3,6 раза, по кадмию - 4,2 раза. Содержание подвижных форм никеля и кадмия было выше ПДК на 1,74 и 0,23 мг/кг соответственно, что вызвано высоким содержанием этих тяжелых металлов во вносимых осадках сточных вод г. Пензы (табл. 2).
На второй год после повторного использования биомелиорантов на вариантах с ОСВ и удобрениями наметилась четкая тенденция к снижению тяжелых металлов в пахотном горизонте чернозема выщелоченного. Это, вероятно, связано с их выносом урожаем возделываемых культур
и с закреплением ТМ в почве в виде нерастворимых солей. Однако на варианте с полной дозой ОСВ содержание подвижных форм никеля и кадмия еще превышало ПДК.
На третий и в последующие годы после повторного внесения ОСВ содержание тяжелых металлов в черноземе выщелоченном после уборки сельскохозяйственных культур было ниже ПДК.
Таким образом, при повторном применении осадков сточных вод г. Пензы в дозе 100 т/га необходим строгий контроль за содержанием в них тяжелых металлов.
В связи с тем, что при использовании ОСВ в качестве биомелиорантов в почву с ними поступают тяжелые металлы, это приводит к ее загрязнению. Поэтому для характеристики техногенного загрязнения территории используется коэффициент концентрации, равный отношению концентрации элемента в загрязненной почве к
Таблица 2
Содержание тяжелых металлов в почве и показатели загрязнения
Вариант опыта Zn Оі Pb № Cd Zc D Б
мг/кг Кс мг/кг Кс мг/кг Кс мг/кг Кс мг/кг Кс
2001 год конец 1-ой ротации севообо рота)
1. Контроль 5,90 1,0 0,23 1,0 1,50 1,0 1,59 1,0 0,28 1,0 1,0
2. ОСВ 100 т/га 16,56 2,8 1,39 6,0 2,67 1,8 2,54 1,6 0,63 2,3 10,5 5,08 61,7
3. ОСВ 50 т/га + навоз 6,85 1,2 0,42 1,8 1,03 0,7 1,14 0,7 0,21 0,8 2,0 1,70 100,0
4. ОСВ 50 т/га + солома 7,41 1,3 0,49 2,1 1,15 0,8 1,39 0,9 0,23 0,8 2,4 1,93 100,0
5. ОСВ 50 т/га + NPK 8,74 1,5 0,76 3,3 1,32 0,9 1,75 1,1 0,30 1,1 4,0 2,66 100,0
2003 год (начало 2-ой ротации севооборота)
1. Контроль 5,90 1,0 0,24 1,0 1,51 1,0 1,60 1,0 0,29 1,0 1,0
2. ОСВ 100 т/га 22,42 3,8 2,06 8,6 3,89 2,6 5,74 3,6 1,23 4,2 18,8 8,59 20,6
3. ОСВ 50 т/га + навоз 10,09 1,7 1,38 5,8 1,55 1,0 1,72 1,1 0,71 2,4 8,0 4,88 70,9
4. ОСВ 50 т/га + солома 10,96 1,9 1,51 6,3 1,63 1,1 2,13 1,3 0,90 3,1 9,7 5,79 50,9
5. ОСВ 50 т/га + NPK 12,26 2,1 1,95 8,1 1,79 1,2 2,54 1,6 1,09 3,8 12,7 7,15 34,5
2004 год (последействие повторного внесения
1. Контроль 5,89 1,0 0,23 1,0 1,50 1,0 1,60 1,0 0,29 1,0 1,0
2. ОСВ 100 т/га 21,04 3,6 1,92 8,3 3,12 2,1, 4,80 3,0 1,15 4,0 17,0 8,00 24,6
3. ОСВ 50 т/га + навоз 9,20 1,6 1,12 4,9 1,40 0,9 1,47 0,9 0,59 2,0 6,5 4,11 99,5
4. ОСВ 50 т/га + солома 10,35 1,8 1,35 5,9 1,53 1,0 1,92 1,2 0,80 2,8 8,6 5,26 62,0
5. ОСВ 50 т/га + NPK 11,73 2,0 1,91 8,3 1,69 1,1 2,35 1,5 0,99 3,4 12,3 6,82 38,6
2005 год (последействие повторного внесения
1. Контроль 5,90 1,0 0,23 1,0 1,50 1,0 1,59 1,0 0,28 1,0 1,0
2. ОСВ 100 т/га 20,18 3,4 1,89 8,2 3,11 2,1 3,99 2,5 1,12 4,0 16,2 7,86 26,0
3. ОСВ 50 т/га + навоз 8,99 1,5 1,11 4,8 1,38 0,9 1,45 0,9 0,58 2,1 6,4 4,13 100,0
4. ОСВ 50 т/га + солома 10,30 1,7 1,34 5,8 1,51 1,0 1,89 1,2 0,80 2,9 8,6 5,34 61,5
5. ОСВ 50 т/га + NPK 11,71 2,0 1,90 8,3 1,67 1,1 2,33 1,5 0,98 3,5 12,3 6,89 38,6
2006 год конец 2-ой ротации севообо рота)
1. Контроль 5,90 1,0 0,24 1,0 1,50 1,0 1,60 1,0 0,28 1,0 1,0
2. ОСВ 100 т/га 19,14 3,2 1,81 7,5 2,96 2,0 3,10 1,9 1,08 3,9 14,6 7,33 29,9
3. ОСВ 50 т/га + навоз 7,92 1,3 1,01 4,2 1,32 0,9 1,42 0,9 0,54 1,9 5,5 3,76 100,0
4. ОСВ 50 т/га + солома 9,62 1,6 1,25 5,2 1,46 1,2 1,88 1,2 0,76 2,7 7,7 4,98 69,0
5. ОСВ 50 т/га + NPK 10,54 1,8 1,59 6,6 1,61 1,1 2,30 1,4 0,94 3,4 10,3 6,18 46,0
ПДК 23,0 3,0 6,0 4,0 1,0
его фоновой концентрации. А при загрязнении почвы несколькими токсикантами степень загрязнения оценивается по величине суммарного показателя. В зависимости от уровней загрязнения почв разрабатываются необходимые мероприятия по их детоксикации и сельскохозяйственному использованию.
Также для оценки загрязнения чернозема выщелоченного тяжелыми металлами используют интегральный показатель -приведенный суммарный коэффициент концентрации, который учитывает информацию о содержании в почве токсичных элементов, их фоновое значение и санитарно-гигиенические нормативы:
а
а
■ х К1
фон
где й - приведенный суммарный коэффициент концентрации; С1 - фактическое содержание кгого элемента; С1ф0н - фоновая концентрация кгого элемента; п - количество загрязнителей; К - коэффициент относительной опасности итого элемента, обратно пропорциональный ПДК (ОДК), то есть 1/ПДК.
При этом принимается: если содержание элемента или соединения равно или ниже фонового, отношение С1/ С1фон следует считать равным единице.
Для удобства использования полученный по данной формуле результат следует перевести в закрытую 100-балльную шкалу. Для этого приведенный суммарный коэффициент концентрации необходимо соотнести с неким идеальным коэффициентом, соответствующим незагрязненной почве (т. е. почве, имеющей оценку 100 баллов). Поскольку концентрация элементов в незагрязненной почве будет равна или ниже фоновой, суммарный коэффициент концентрации для такой (незагрязненной или фоновой ) почвы будет рассчиты -ваться по формуле
^фон =Ё К, ,
где йфон - приведенный суммарный коэффициент для фоновой почвы (оценочный балл равен 100); п - количество загрязнителей; К - коэффициент относительной опасности 1-ого элемента.
Тогда интегральный оценочный балл загрязнения почвы будет определяться по формуле Б = йфон х 100/й, где Б - интегральный оценочный балл (от 0 до 100 баллов); йфон - приведенный суммарный коэффициент для фоновой почвы (оценоч-
ный балл равен 100); й - приведенный суммарный коэффициент концентрации [3].
На варианте, где применялся ОСВ в чистом виде, в первый год после повторного использования ОСВ и удобрений (2003 г.) и последующие два года (2004-2005 гг.) почва относится к загрязненной, так как происходит превышение санитарно-гигиенических нормативов и фоновых концентраций. При этом суммарный коэффициент загрязнения был равен в 2003 году 18,8, в 2004 году - 17,0, в 2005 году - 16,2. Данную почву можно использовать под любые культуры при условии контроля за качеством сельскохозяйственной продукции. При завершении ротации пятипольного севооборота в результате самоочищающей способности чернозема выщелоченного и выноса тяжелых металлов с урожаем сельскохозяйственных культур суммарный показатель загрязнения был равен 14,6, почва перешла в категорию с допустимым уровнем загрязнения.
На вариантах, где ОСВ использовались совместно с эквивалентными дозами удобрений, величина суммарного коэффициента концентрации в начале ротации севооборота изменялась от 8,0 на варианте 50 т/га ОСВ с навозом до 12,7 на варианте 50 т/га ОСВ совместно с минеральными удобрениями. В конце ротации севооборота (2006 год) величина данного показателя находилась в пределах от 5,5 до 10,3 соответственно. Почва на вариантах опыта с совместным использованием ОСВ и удобрений во все годы исследований относилась к категории почв с допустимым загрязнением, не нуждалась в проведении детоксикационных мероприятий, и её можно было использовать под любые культуры.
Содержание тяжелых металлов на контрольном варианте опыта соответствовало фоновой концентрации элемента. В результате этого коэффициент концентрации тяжелого металла и суммарный коэффициент концентрации были равны единице.
Интегральный оценочный балл загрязнения почвы на вариантах опыта в первый год после повторного использования биомелиорантов изменялся от 20,6 балла на варианте 100 т/га ОСВ до 70,9 балла на варианте 50 т/га ОСВ с эквивалентной по углероду дозой навоза (табл. 2). Это свидетельствует о том, что на варианте с ОСВ в чистом виде приоритетным загрязнителем является кадмий, так как он относится к высокоопасным веществам и его содержание в почве превышало ПДК.
1=1
1=1
При завершении ротации севооборота в 2006 году интегральный оценочный балл загрязнения почвы на варианте с ОСВ в дозе 100 т/га был равен 29,9 балла и являлся самым низким в опыте. На других вариантах опыта, где 50 т/га ОСВ вносился совместно с удобрениями, величина интегрального оценочного балла находилась в пределах от 46 баллов на варианте ОСВ совместно с минеральными удобрениями до 100 баллов на варианте ОСВ с навозом. Это указывает на то, что на варианте 50 т/га ОСВ с навозом был самый низкий приведенный коэффициент концентрации по сравнению с другими вариантами опыта и изменялся по годам исследований от 4,88 в 2003 году до 3,76 в 2006 году.
Таким образом, суммарный коэффициент концентрации и интегральный оценочный балл загрязнения почвы, определяющие степень загрязнения почвы и значимость отдельных элементов, показали, что использование ОСВ в чистом виде требует
контроля за качеством сельскохозяйственной продукции, а его совместное использование с удобрениями позволяет получать экологически чистую продукцию, что подтверждается анализом зерна. После повторного внесения ОСВ и удобрений анализ показал, что в зерне яровой пшеницы на варианте с использованием ОСВ в дозе 100 т/га значительно возрастает содержание тяжелых металлов, особенно цинка и никеля. Содержание этих металлов в зерне яровой пшеницы было выше ПДК и составило по цинку 54,6, по никелю - 0,301 мг/кг, при значениях ПДК 50,0 и 0,3 мг/кг соответственно. При совместном использовании ОСВ с традиционными видами удобрений также произошло повышение содержания тяжелых металлов в зерне яровой пшеницы, однако их концентрация была ниже ПДК (табл. 3).
В последующие годы после повторного внесения оСв и удобрений содержание тяжелых металлов в зерновой части урожая значительно снизилось, и в 2005 году
Таблица 3
Содержание тяжелых металлов в зерне сельскохозяйственных культур, мг/кг
Вариант опыта Тяжелый металл
Zn Cu Pb Ni Cd
Ячмень (2QQ1 г., конец 1-ой ротации севооборота)
1. Контроль 19,2 1,6Q Q,Q63 Q,Q62 Q,Q1Q
2. ОСВ 100 т/га 38,Q 3,QQ Q,12Q Q,16Q Q,Q15
3. ОСВ 50 т/га + навоз 25,4 1,23 Q,Q24 Q,Q88 Q,Q12
4. ОСВ 50 т/га + солома 25,Q 1,9Q Q,Q26 Q,Q93 Q,Q12
5. ОСВ 50 т/га + ЫРК 27,1 2,Q2 Q,Q9Q Q,122 Q,Q16
Яровая пшеница (2003 г., начало 2-ой ротации севооборота)
1. Контроль 2Q,4 1,61 Q,Q62 Q,Q61 Q,Q1Q
2. ОСВ 100 т/га 54,6 4,9Q Q,198 Q,3Q1 Q,Q26
3. ОСВ 50 т/га + навоз 36,8 2,Q8 Q,Q91 Q,134 Q,Q18
4. ОСВ 50 т/га + солома 37,2 2,Q2 Q,Q88 Q,139 Q,Q19
5. ОСВ 50 т/га + ЫРК 39,8 2,86 Q,1Q1 Q,151 Q,Q21
Просо (2004 г., последействие повторного внесения)
1. Контроль 2Q,Q 1,58 Q,Q6Q Q,Q6Q Q,QQ8
2. ОСВ 100 т/га 46,Q 4,48 Q,142 Q,28Q Q,Q22
3. ОСВ 50 т/га + навоз 32,6 1,78 Q,Q76 Q,121 Q,Q16
4. ОСВ 50 т/га + солома 29,3 1,72 Q,Q68 Q,124 Q,Q17
5. ОСВ 50 т/га + ЫРК 31,5 2,13 Q,Q82 Q,129 Q,Q2Q
Яровая пшеница (2005 г., последействие повторного внесения)
1. Контроль 2Q,Q 1,58 Q,Q6Q Q,Q59 Q,QQ8
2. ОСВ 100 т/га 45,3 4,41 Q,121 Q,262 Q,Q21
3. ОСВ 50 т/га + навоз 32,4 1,31 Q,Q32 Q,12Q Q,Q14
4. ОСВ 50 т/га + солома 28,1 1,68 Q,Q86 Q,121 Q,Q15
5. ОСВ 50 т/га + ЫРК 3Q,6 2,1Q Q,Q98 Q,125 Q,Q19
Ячмень (2QQ6 г., конец 2-ой ротации севооборота)
1. Контроль 19,9 1,6Q Q,Q6Q Q,Q6Q Q,QQ8
2. ОСВ 100 т/га 44,9 4,32 Q,12Q Q,248 Q,Q21
3. ОСВ 50 т/га + навоз 31,Q 1,24 Q,Q28 Q,116 Q,Q13
4. ОСВ 50 т/га + солома 26,6 1,62 Q,Q4Q Q,118 Q,Q15
5. ОСВ 50 т/га + ЫРК 29,2 2,Q4 Q,Q96 Q,123 Q,Q18
ПДК 5Q,Q 1Q,Q Q,2 Q,3 Q,Q3
на варианте с использованием ОСВ в чистом виде (100 т/га) в зерне яровой пшеницы Zn содержалось 45,3 мг/кг, Cu - 4,41, Pb - 0,121, Ni - 0,262, Cd - 0,021 мг/кг. На вариантах с совместным внесением ОСВ и традиционных удобрений содержание ТМ было в 1,1 и 2,1 раза ниже, чем при использовании ОСВ в чистом виде.
Таким образом, совместное использование ОСВ и традиционных видов удобрений не только повышает плодородие почвы и продуктивность сельскохозяйственных культур, но и позволяет получать экологически безопасную продукцию растениеводства.
Рациональная система удобрения, отвечающая природным, организационным и экономическим условиям хозяйства, является ведущим фактором увеличения урожая и улучшения его качества, роста почвенного плодородия и его сохранения. По поводу влияния удобрений на урожайность сельскохозяйственных культур Д. Н. Прянишников писал: «Максимальные же урожаи достигаются комбинацией органических и минеральных удобрений, которая позволяет снабдить растения усвояемой пищей на первых стадиях развития и дать в то же время в виде органических удобрений резерв постепенно приходящих в действие питательных веществ» [4].
В нашем опыте наивысшая урожайность сельскохозяйственных культур сформировалась на фоне ОСВ в дозе 100 т/га. Положительное влияние осадков сточных вод проявлялось на протяжении трех лет исследований. Наименьшая урожайность культур севооборота была получена при сочетании 50 т/га ОСВ с соломой зерновых культур (табл. 4).
В 2003 году урожай яровой пшеницы на варианте с использованием ОСВ в чистом виде был равен 3,44 т/га. Совместное использование ОСВ с навозом позволило дополнительно получить зерна пшеницы 0,39 т/га, ОСВ с соломой - 0,21, ОСВ с минеральными удобрениями - 0,28 т/га по сравнению с контрольным вариантом, на котором урожайность составила 3,00 т/га.
В 2004 году последействие ОСВ и традиционных удобрений использовало просо. Прибавка урожая в зависимости от вида удобрений варьировала в интервале от 0,18 до 0,39 т/га. Максимальный урожай (1,59 т/га) был получен на варианте с использованием ОСВ в чистом виде.
В 2005 году урожайность яровой пшеницы на варианте с 100 т/га ОСВ была равна 3,36 т/га, что на 0,41 т/га больше, чем на контрольном варианте. На вариантах с совместным использованием 50 т/га ОСВ и эквивалентных доз удобрений урожайность пшеницы была в пределах 3,15...3,29 т/га.
В 2006 году урожайность завершающей культуры севооборота ячменя была наивысшей на варианте с использованием 100 т/га ОСВ. Она составила 2,75 т/га, что на
0,46 т/га выше, чем на варианте без биомелиорантов (контроль). На вариантах, где в качестве биомелиорантов использовались 50 т/га ОСВ совместно с навозом, соломой и минеральными удобрениями, урожайность колебалась от 2,58 (50 т/га ОСВ + солома) до 2,65 т/га (50 т/га ОСВ + навоз), что было выше контрольного значения на 0,29.0,36 т/га. Это указывает на то, что применение в качестве биомелиорантов ОСВ в чистом виде обеспечивает большую продуктивность пятипольного сево-
Таблица 4
Влияние повторного использования биомелиорантов на урожайность сельскохозяйственных культур
Вариант опыта Яровая пшеница (2003 г.) Просо (2004 г.) Яровая пшеница (2005 г.) Ячмень (2006 г.) Суммарная продуктивность 2го севооборота, з. ед.
_0 8 2 >i ^ 1 £ ор ре ^ СО прибавка к контролю, т/га _0 8 £ >i ^ ор ре ^ СО прибавка к контролю, т/га урожайность зерна, т/га прибавка к контролю, т/га урожайность зерна, т/га прибавка к контролю, т/га га/ /т отклонение от контроля, т/га
1. Без биомелиорантов (контроль) 3,00 - 1,20 - 2,95 - 2,19 - 9,58 -
2. ОСВ 100 т/га 3,44 0,44 1,59 0,39 3,36 0,41 2,75 0,46 11,46 1,88
3. ОСВ 50 т/га + навоз экв. ОСВ 3,39 0,39 1,43 0,23 3,29 0,34 2,65 0,36 11,05 1,47
4. ОСВ 50 т/га + солома экв. ОСВ 3,21 0,21 1,38 0,18 3,15 0,20 2,58 0,29 10,60 1,02
5. ОСВ 50 т/га + ИРК экв. ОСВ 3,28 0,28 1,55 0,35 3,21 0,26 2,63 0,34 10,98 1,40
НСР05, т/га 0,16 0,10 0,15 0,18
оборота, чем в сочетании с эквивалентными дозами других видов удобрений.
Расчеты энергетической эффективности показывают, что в нашем опыте наибольшие затраты энергии были связаны с применением ОСВ в чистом виде в дозе 100 т/га и они составили 10,5 ГДж/га. Меньшие энергозатраты наблюдаются при использовании соломы совместно с 50 т/га ОСВ.
Содержание энергии в дополнительном урожае (по сумме четырех культур) было также наибольшим при использовании 100 т/га ОСВ и составило 28,3 ГДж/га. Наименьшее содержание энергии в прибавке наблюдалось при сочетании 50 т/га ОСВ и соломы - 14,6 ГДж/га.
Энергетическая эффективность удобрений после повторного использования ОСВ и удобрений по сумме четырех культур была наивысшей при совместном использовании ОСВ в дозе 50 т/га и эквивалентной дозы навоза, КПД составил 2,75.
Таким образом, на выщелоченных тяжелосуглинистых черноземах лесостепи Среднего Поволжья в полевых севооборотах при сложившемся дефиците традиционно используемых удобрений рекоменду-
ется применение осадков сточных вод в дозе 50 т/га ОСВ в сочетании с эквивалентной по углероду дозой полуперепре-вшего навоза крупного рогатого скота 1 раз за ротацию пятипольного севооборота.
Литература
1. Геохимия окружающей среды. - М.: Недра, 1990. - 335 с.
2. Дабахов, М. В. Тяжелые металлы: экотоксикология и проблемы нормирования / М. В. Дабахов, Е. В. Дабахова, В. И. Титова / Нижегородская ГСХА. - Н. Новгород: Издательство ВВАГС, 2005. - 165 с.
3. Кузин, Е. Н. Влияние содержания тяжелых металлов в осадках сточных вод на величину экологически безопасных норм их внесения в почву в качестве биомелиорантов / Е. Н. Кузин, В. П. Тян, К. Е. Денисов // Вестник Саратовского ГАУ. - 2003. - № 1. -С. 26-28.
4. Тян, В. П. Влияние осадков сточных вод на урожайность сельскохозяйственных культур в севообороте и содержание тяжелых металлов в продукции растениеводства / В. П. Тян, К. Е. Денисов, Е. Н. Кузин // Вестник Саратовского ГАУ. - 2003. - № 3. -С. 48-53.
