CC BY
23
УДК 631.816.1:631.879
ВЛИЯНИЕ ДОЗ ОСВ НА ПОКАЗАТЕЛИ ПОЧВЫ ПРИ УДОБРЕНИИ ЗЕРНОВЫХ КУЛЬТУР
Л.Д. Варламова, к.с.-х.н., В.И. Титова, д.с.-х.н.
ФГОУВПО «Нижегородская ГСХА», e-mail: ngsha@sandy.ru
М.Н. Грибова
Управление Россельхознадзора по Нижегородской области и республике Мари Эл
Показано применение ОСВ в дозах 30-90 т/га под зерновые культуры. Физико-химические свойства почвы и содержание подвижного калия при разовом внесении ОСВ не изменились, содержание фосфора возрастало с увеличением дозы, обеспеченность минеральным азотом повышалась лишь в год внесения. Превышения ПДК содержания ТМ в почве и зерне не выявлено. Использование ОСВ повысило нитрифицирующую активность почвы, выделение СО2 и разложение целлюлозы.
Ключевые слова: осадки сточных вод, продуктивность, удобрение, почва, тяжелые металлы, зерновые культуры.
Influence of growing dozes of sewage sludge on some parameters of soil during fertilizing of cereals
The results of researches have shown, that the application of sewage sludge in dozes 30-90 t/ha under cereals has increased productivity of winter wheat and oats on 4-32 of%. Their large efficiency is marked in afteraction (oats). Physico-chemical properties of soil and the contents of mobile potassium at single application sewage sludge has not changed, the contents of phosphorus grew with increase of a doze, the security by mineral nitrogen raised only per year of application. Increase MPC levels of the contents heavy metals in soil and grain was revealed not. Use sewage sludge has increased nitrifying activity of soil, allocation СО2 and the processes of cellulose destruction.
Keywords: sewage sludge, productivity, fertilizer, soil, heavy metals, cereals.
Использованию осадков сточных вод (ОСВ) в качестве удобрения уделяется все большее внимание, несмотря на то, что однозначной оценки этому приему не существует. Имеются как сторонники, так и противники утилизации ОСВ в качестве удобрения. В научной литературе накоплено немало сведений о влиянии ОСВ на продуктивность культур и состояние объектов окружающей среды [1-7]. Однако, учитывая разнообразие их химического состава, почвенно-климатических условий и целого ряда других аспектов, изучение данного вопроса не теряет своей актуальности.
В 2005-2007 гг. сотрудниками кафедры агрохимии и агроэкологии Нижегородской ГСХА был проведен микрополевой опыт по изучению влияния ОСВ на продуктивность зерновых культур и некоторые показатели светло-серой лесной среднесуглинистой почвы, характеризующейся низким содержанием гумуса (1,8%), слабокислой реакцией (рНКа 5,2) высоким содержанием подвижного фосфора (195 мг/кг) и средним - калия (103 мг/кг). Опытные культуры: озимая пшеница сорта Мироновская 39 - прямое действие, овес Факир - последействие.
В качестве испытуемого материала использовали ОСВ Нижегородской станции аэрации пятилетнего срока хранения, полностью соответствующий требованиям нормативов по микробиологическим показателям. Влажность осадка на момент внесения составляла 32%, содержание органического вещества 34%, количество N Р2О5 и К2О в расчете на сухое вещество равнялось соответственно 0,96, 1,75 и 0,37%. Содержание тяжелых металлов (ТМ) составляло: Си - 385, гп - 789, Са - 12, РЬ -44, N1 - 300, Сг - 513 мг/кг сухого вещества, то есть осадок соответствовал требованиям ГОСТ Р 17.4.3.07-2001 «Охрана природы. Почвы. Требования к ОСВ при использовании их в качестве удобрений».
Данные таблицы 1 свидетельствуют, что в год внесения осадки не влияли на выход товарной продукции, в то время как в последействии их применение было весьма эффективно, причем урожайность возрастала практически пропорционально дозе ОСВ. Дополнительное внесение минеральных форм азота и калия (аммиачная селитра и хлористый калий) на фоне минимальной дозы осадка позволило получить суммарный выход продукции
1. Влияние возрастающих доз ОСВ на урожайность зерновых
культур, кг/м2
Вариант Озимая пшеница Овес В сумме, кг зерн.ед./м2
в среднем ± к контролю, % в среднем ± к контролю, % в среднем ± к контролю, %
Контроль 0,66 - 0,36 - 0,95 -
ОСВ-30* 0,62 - 6 0,46 + 28 0,99 + 4
ОСВ-60 0,69 + 5 0,52 + 44 1,11 + 17
ОСВ-90 0,72 + 9 0,66 + 83 1,25 + 32
0СВ-30 + N30K60** 0,65 - 2 0,53 + 47 1,11 + 17
НСР05 0,08 11 0,10 27
*доза ОСВ, т/га; **доза минеральных удобрений, кг д.в./га.
2. Влияние возрастающих доз ОСВ на физико-химические показатели почвы
2006 г. 2007 г.
Вариант рНкс1 Нг 8 V, % рНкс1 Нг 8 V, %
мг/кг мг/кг
Контроль 5,05 2,30 15,10 87 5,20 2,50 15,12 86
ОСВ-30* 5,40 2,44 15,90 87 5,20 2,32 15,23 87
ОСВ-60 5,50 2,46 16,10 87 5,40 2,12 15,41 88
ОСВ-90 5,50 2,40 15,66 86 5,50 2,05 15,64 88
ОСВ-30 + N30^0" 5,30 2,42 15,79 87 5,10 2,56 15,22 86
НСР05 0,48 0,26 1,35 0,25 0,33 1,02
*доза ОСВ, т/га; **доза минеральных удобрений, кг д.в./га.
на уровне варианта ОСВ-60. Следует отметить, что удобрения оказали существенное влияние на структуру урожая: доля товарной продукции озимой пшеницы на удобряемых вариантах существенно снизилась по сравнению с контролем при общем росте биологической массы растений (то есть ОСВ существенно увеличили выход соломы). На овсе наблюдалась противоположная закономерность - при увеличении общей надземной массы растений доля соломы в структуре урожая удобренных осадками вариантов сократилась.
Надо отметить, что анализ зерна озимой пшеницы на содержание в нем ТМ не выявил превышения санитарных норм ни в одном из вариантов.
Применение ОСВ не существенно влияло на физико-химические показатели почвы, что следует из данных таблицы 2 (образцы почвы для анализа отбирали после уборки культур). В основном наблюдаемые изменения физико-химических показателей почвы находились в пределах ошибки опыта, то есть разовое внесение осадка в дозах от 30 до 60 т/га не оказало на них значимого влияния. Так, кислотность почв, характеризуемая показателем рНКсь варьировала в рамках одной группы -слабокислая, причем если в первый год на всех удобряемых вариантах прослеживалась явная тенденция к снижению обменной кислотности (с 5,05 ед. рН на контроле до 5,50 ед. рН при внесении осадка в дозах 60 и 90 т/га), то ко второму году размах колебаний по вариантам снизился.
В год внесения гидролитическая кислотность на удобренных вариантах незначительно возросла по сравнению с контролем, на следующий год было выявлено ее снижение, причем в вариантах со средней и максимальной дозами - достоверное. Более значимые изменения величины суммы поглощенных оснований наблюдали после уборки озимой пшеницы (первый год исследований), ко второму году значения данного показателя по вариантам были менее выраженными. Степень насы-
щенности почв основаниями на протяжении всего периода исследований оставалась высокой и удобрения не оказали на нее существенного влияния.
Более значимое действие ОСВ оказали на содержание в почве основных элементов питания (табл. 3). Так, общее содержание минерального азота в почве после уборки на удобренных вариантах было на 26% (использование ОСВ-30) - 114% (максимальная доза ОСВ) выше, чем в контроле. При этом обеспеченность почвы минеральным азотом оценивалась как низкая (0-70 мг/кг). Содержание нитратов в среднем было в 4 раза ниже, чем аммонийного азота. В 2007 г. общее содержание доступного растениям азота в почве, за исключением контрольного варианта, было ниже, чем в 2006 г. Несколько выровнялось и соотношение между минеральными формами азота: содержание катионов аммония лишь в 1,5-2,0 раза превосходило количество нитратов. Положительный эффект от осадка (повышение содержания минерального азота) отмечен лишь при максимальной его дозе.
Таким образом, можно констатировать, что влияние ОСВ на содержание минеральных форм азота в почве весьма ограничено во времени. Кроме того, следует иметь в виду и тот факт, что применение ОСВ лишь в дозе 90 т/га обеспечивает интенсивный баланс азота с учетом возделывания двух культур, при минимальных дозах (ОСВ-30 и ОСВ-30 + ^0К60) он дефицитный, а при средней - слабоположительный.
Оценивая содержание в почве подвижных форм фосфора и калия, следует обратить внимание на существенную временную динамику этих элементов, что особенно отчетливо проявляется в контроле, в почве которого содержание анализируемых элементов увеличилось (Р2О5 - на 25 мг/кг, К2О - на 16 мг/кг).
Внесение ОСВ способствовало существенному увеличению в почве запаса доступных растениям форм фосфора. К 2007 г. отмечено снижение содержания фос-
3. Влияние возрастающих доз ОСВ на содержание в почве питательных элементов
Вариант 2006 г. 2007 г.
^ЫН4+ Шэ- Р2О5 К2О ^ЫН4+ Шэ- / А^мин. Р2О5 К2О
мг/кг
Контроль 23,3 6,3 19,4 187 95 21,5 11,9 19,4 212 111
ОСВ-30 29,8 7,5 24,8 256 100 21,5 11,2 19,2 216 106
ОСВ-60 31,1 8,8 26,2 265 96 17,5 14,6 17,1 256 110
ОСВ-90 50,3 11,3 41,5 303 93 29,4 11,3 25,3 263 91
ОСВ-30 + N30^0 28,6 8,8 24,4 204 95 17,5 11,1 16,1 228 110
НСР05 1,7 0,4 22 7 4,6 0,9 17 11
*доза ОСВ, т/га; **доза минеральных удобрений, кг д.в./га.
4. Влияние возрастающих доз ОСВ на биологическую активность почвы
Вариант Нитрифицирующая способность, мг/кг Дыхание почвы, мг СО2/10 г в сутки Разложение целлюлозы, %
в среднем ± к контролю в среднем ± к контролю в среднем ± к контролю
Контроль 0,3 - 2,97 - 12,8 -
ОСВ-30* 1,2 +0,9 5,26 +2,29 29,3 +16,5
ОСВ-60 1,7 +1,4 5,40 +2,43 28,7 +15,9
ОСВ-90 1,7 +1,4 5,36 +2,39 24,2 +11,4
0СВ-30 + N30K60 1,4 +1,1 1,85 -1,12 26,7 +13,9
НСР05 0,4 0,52 3,8
*доза ОСВ, т/га; **доза минеральных удобрений, кг д.в./га.
фора на удобряемых вариантах, что связано с постепенной фиксацией его почвой и, соответственно, переводом в менее подвижные формы. Превышение обеспеченности почв этим элементов было лишь в вариантах с внесением осадка в дозах 60 и 90 т/га.
Содержание калия в почве через год после внесения по вариантам практически не изменялось (93-100 мг/кг при НСР05 7 мг/кг), что вполне объяснимо, учитывая низкое содержание данного элемента в осадках и достаточно высокую его способность поддерживать равновесие между разными формами соединений. В 2007 г. содержание калия также варьировало в рамках средней обеспеченности им почвы, причем минимальное его количество было выявлено в варианте с максимальной дозой ОСВ, что, вероятно, обусловлено наиболее высоким выносом его растениями в данном варианте. Следовательно, внесение ОСВ в испытуемых дозах существенно увеличивает содержание в почве подвижных форм фосфора, не оказывая влияния на обеспеченность ее калием.
Анализ по определению в почве содержания валовых запасов ТМ не выявил превышения ОДК для данной почвы, хотя некоторое увеличение их запасов и наблюдалось. Однако содержание их по отношению к нормативному количеству даже при максимальной концентрации в почве составляло: цинк 43%, свинец 10%, кадмий 12%, никель 48%, медь 19%, хром 16% от величины ОДК. Разовое внесение осадков в дозах до 90 т/га не ухудшали экологическое состояние почвы.
Последние годы все чаще об экологической опасности применения тех или иных агрохимикатов судят по влиянию их на отдельные показатели, характеризующие биологическую активность почвы. Исходя из этого в 2006 г. было проведено изучение активности отдельных
ферментов. Данные, представленные в таблице 4, свидетельствуют, что внесение осадка в испытуемых дозах способствовало повышению биологической активности почв. При этом, нитрифицирующая активность была очень низкой, разложение целлюлозы было слабым, а интенсивность дыхания почвы варьировала от очень слабой до слабой. Разложение клетчатки относительно более активно протекало при минимальной дозе ОСВ, выделение диоксида углерода - при средней дозе, а образование нитратов в одинаковой степени происходило при ОСВ-60 и ОСВ-90 т/га. Результаты также свидетельствуют об относительной безопасности разового (периодического) применения ОСВ в качестве удобрения зерновых культур.
Таким образом, ОСВ Нижегородской станции аэрации, вносимые в дозах 30-60 т/га, увеличивают суммарный выход продукции по мере возрастания доз на 4-32%. Превышения ПДК содержания ТМ в зерне озимой пшеницы не выявлено. При внесении изучаемых доз ОСВ наблюдалась тенденция улучшения физико-химических показателей светло-серой лесной среднесуглинистой почвы, но достоверных изменений не было выявлено. Применение осадков повышало обеспеченность почвы минеральным азотом в первый год исследований, не оказав влияния на него в последействии. Содержание подвижных форм фосфора увеличивалось по мере повышения доз ОСВ при неизменной обеспеченности почвы доступными формами калия. Изучаемая почва характеризовалась низкой биологической активностью. Применяемые осадки увеличили нитрифицирующую активность в 4-6 раз, интенсивность дыхания на 77-82%, а разложение целлюлозы - на 89-129%.
Литература
1. Алексеев Ю.В., Рабинович Г.Б., Аллилуева Т.И. Осадки городских сточных вод в качестве удобрений // Химия в сельском хозяйстве. - 1986, № 12.
2. Чеботарев Н.Т. Влияние осадков сточных вод на плодородие дерново-подзолистой почвы // Агрохимический вестник. - 1997, № 6.
3. Касатиков В.А. Утилизация осадков городских сточных вод // Агрохимический вестник. - 2003, №1.
4. Болышева Т.Н., Валитова А.Р., Кижапкин П.П., Касатиков В.А. Результаты утилизации осадков сточных вод во Владимирской области // Агрохимический вестник. - 2006, № 1.
5. Шуравили А.В., Сурикова Н.В. Опыт удобрения почв осадком сточных вод в Московской области // Агрохимический вестник. - 2006, № 1.
6. Суханов П.А., Дашиев Ш.Т., Перцович А.Ю., Соболева В.Н., Хоффман М., Бергман Н. Мониторинг стока биогенных веществ // Агрохимический вестник. - 2006, № 1.
7. Пивень Е.А., Пронин Е.В. Влияние животноводческих стоков на биологическую активность почв и урожайность многолетних трав.
8. Варламова Л. Д. Эколого-агрохимическая оценка и оптимизация применения в качестве удобрений органосодер-жащих отходов производства автореф. дисс. докт. с.-х. наук. - Саранск, 2007.
