CC BY
98
УДК 628.381
ВЛИЯНИЕ НОРМ ВНЕСЕНИЯ ОСАДКОВ СТОЧНЫХ ВОД НА КАЧЕСТВО
ЗЕЛЕНОЙ МАССЫ КУКУРУЗЫ
Починова Татьяна Владимировна, кандидат биологических наук, доцент кафедры "Гуманитарные и естественнонаучные дисциплины"
Технологический институт - филиал ФГБОУ ВПО «Ульяновская государственная сельскохозяйственная академия им. П.А.Столыпина»
Ульяновская обл, г. Димитровград, ул. Куйбышева д.310
Захаров Николай Григорьевич, кандидат сельскохозяйственных наук, доцент кафедры "Почвоведение, агрохимия и агроэкология"
ФГБОУ ВПО «Ульяновская ГСХА им. П.А. Столыпина» e-mail: [email protected]
Ключевые слова: тяжелые металлы, осадки сточных вод, зеленая масса кукурузы, продуктивность.
В статье рассматривается влияние внесения удобрений на основе осадков сточных вод г. Ульяновска и Димитровграда на качество растениеводческой продукции. Изучено влияние удобрения на основе ОСВ на качество сельскохозяйственные культуры (кукурузы) в норме от 10 до 40 т/га.
Введение
Для выработки экологически безопасных пищевых продуктов требуется экологически безопасное сырье, которое можно получить только при условиях, обеспечивающих соответствующее состояние окружающей среды (почвы, воды, воздуха, флоры). Порядок контроля качества, содержания в почве и в выращиваемой сельскохозяйственной и другой продукции, а также порядок внесения осадков сточных вод (ОСВ) в расчетных дозах нормируемых загрязнений и санитарных показателей определяет технический регламент СанПиН 2.3.2.560-96 «Гигиенические требования к качеству и безопасности продовольственного сырья и пищевых продуктов МЗ РФ 1999г.» [1].
Известно, что внесение осадков сточных вод неизбежно ведет к накоплению в почве тяжелых металлов, поэтому необходимо установить их оптимальные нормы, исключающие негативное влияние ТМ на почвенную биоту и качество растительной продукции. Норма внесения должна быть экологически безопасной и экономически оправданной.
Цель работы: изучить эффективность использования осадков сточных вод в качестве удобрения сельскохозяйственных культур.
Объекты и методы исследований
В качестве объектов исследований были выбраны осадки сточных вод с иловых карт очистных сооружений «Левобережье» г. Ульяновска и «Правобережье» г. Димитровграда. Для проведения полевых опытов использовались осадки сточных вод 10-летнего хранения. Учеты, наблюдения и анализы в опытах проводились по общепринятым методикам. Содержание тяжелых металлов - атомно-абсорбционным методом, радиоактивных изотопов - на установке малого фона УМФ-2000. Содержание азота в растительных образцах и зерне по Къельдалю (ГОСТ 13496.4-93), фосфора по А.А. Бонда-ренко и Д.К. Харитоновой (ГОСТ 30504-97), калия - методом пламенной фотометрии. Все анализы проведены авторами в ФГУ САС «Ульяновская».
Результаты исследований
Имеются многочисленные свидетельства, что при внесении в почву осадков сточных вод как удобрения повышается урожайность сельскохозяйственных культур. Следует отметить, что эффективность ОСВ неоднозначна при использовании на разных почвах и под разные культуры и определяется многими факторами: каче-
ственным составом ОСВ и нормой внесения, способами и глубиной их заделки, свойствами почвы, погодными условиями вегетационного периода и биологическими особенностями возделываемых культур. Последнее обусловливает необходимость научного обоснования применения осадков сточных вод в ка дом конкретном случае.
Результаты проведенных полевых опытов показали, что ОСВ достоверно повышают урожайность зеленой массы кукурузы, в среднем за три года от внесения 10 т/га на 8,7 %, а в норме 20 т/га по отношению к контролю - на 12,6 % [2,3,4].
Исходя из результатов статистической обработки данных следует считать, что норма 10 т/га достаточна для получения достоверного эффекта от ОСВ. Однако при норме 20 т/га эффективность значительно повышалась. Аналогичные результаты получены Жуковой А.А., Пехлецкой А.Ф. и Сулима А.Ф. [5], прибавка урожайности зеленой массы кукурузы в среднем за 2 года исследований составила 63 ц/га. При этом отмечено, что процент прибавки урожая неадекватен увеличению дозы ОСВ. Значительный рост прибавки урожайности наблюдался при применении 20 т/га ОСВ (20 %), а в интервале доз 20...40 т/га прирост прибавки почти в два раза снижался (11,9 %), при дальнейшем увеличении нормы (до 60 т/га) составлял только 3 %.
Анализ результатов опытов показал, что ОСВ г. Димитровграда заметно повлияли на урожайность кукурузы и прибавка урожая зеленой массы по всем вариантам опыта выглядит весьма значительной [6,7].
В среднем прибавка урожайности по вариантам опыта по годам находилась в пределах 5,7- 8,8 т/га [8,9].
Внесение осадков в дозе 20 и 40 т/га
1
■ 2-я декада июля
3
Варианты опыта I к моменту уборки
Рис.1 - Влияние осадков сточных вод на рост кукурузы (среднее за 2005-2007 гг.)
стимулировало развитие растений (кукурузы), причем доза внесения 20 т/га ОСВ благоприятно влияла на развитие листовой поверхности, а 40 т/га - на развитие стебля. Следовательно, целесообразно вносить 20 т/га ОСВ под кукурузу, предназначенную для летнего укоса, а 40 т/га - для силосования.
Известно, что урожайность растений определяется, прежде всего, размерами ассимиляционной поверхности, продолжительностью ее работы. С этой целью в течение вегетационного периода неоднократно проводились измерения биометрических показателей растений по вариантам с целью выявления влияния ОСВ на рост и развитие кукурузы. В зависимости от дозы внесения ОСВ высота растений кукурузы в среднем по годам колебалась в различных пределах (рис. 1).
Во второй декаде июля максимальная высота растений кукурузы была отмечена на варианте 20 т/га ОСВ и 40 т/га ОСВ и составила соответственно 29 и 35 см, что на 6,5 и 12,5 см выше значения на контроле. К моменту уборки максимальные значения высоты растений кукурузы были отмечены в тех же вариантах опыта и составили 175,5 и 187,5 см соответственно, что на 88,5 и 100,5 см выше, чем на контроле.
В прямом действии ОСВ, в зависимости от доз, увеличивали высоту растений кукурузы в 1,2 - 1,5 раз в начале вегетации
2
Таблица 1
Влияние осад ков сточных вод на содержание ТМ в зеленой массе куку рузы
Вариант На сухое вещество, мг/кг Бк/кг
Zn Си Cd РЬ N1 Сг3+ Hg As Cs137 Sr90
Контроль 8,97 8,80 9,03 1,6 1,5 1,4 0,11 0,11 0,09 0,24 0,26 0,22 1,85 1,88 1,96 0,92 0,89 1,03 0,0059 0,0053 0,0053 0,087 0,081 0,078 17,4 17,9 16,7 1,06 1,33 0,87
ОСВ 10т/га
20 т/га
*МДУ в кормах для сельскохозяйственных животных 50 30 0,3 5,0 3,0 0,5 0,05 0,5 80 40
НСР05 1,23 0,3 0,02 0,04 0,14 0,13 0,0016 0,019 2,2 0,36
* - МДУ некоторых химических элементов в кормах для сельскохозяйственных животных № 123-41-281-87от 15.07.1987, СанПиН2.1.7.573-96.
Таблица 2
Содержание ТМ в органах растений кукурузы при внесении различных норм осадков сточных вод
Части На сухое вещество, мг/кг Бк/кг
растений Вариант Zn Си Cd РЬ N1 Сг3+ Hg As Cs137 Sr90
Контроль 7,8 1,2 0,08 0,19 0,80 0,37 0,0029 0,018 9,9 0,66
листья ОСВ 10т/га 6,9 1,1 0,08 0,21 0,87 0,42 0,0025 0,022 10,0 0,55
20 т/га 7,7 1,0 0,07 0,17 0,80 0,40 0,0022 0,014 9,8 0,70
Контроль 13,3 1,9 0,19 0,52 2,35 1,18 0,0076 0,0102 16,8 0,91
стебли ОСВ 10т/га 13,7 1,9 0,20 0,57 2,52 1,28 0,0076 0,100 17,9 1,12
20 т/га 13,0 1,8 0,16 0,54 2,38 1,43 0,0075 0,093 17,7 1,23
Контроль 12,8 2,1 0,13 0,31 2,18 1,08 0,0068 0,095 18,5 1,29
початки 10 т/га 13,0 2,2 0,15 0,36 2,18 1,13 0,0064 0,094 19,0 1,84
ОСВ 20 т/га 12,3 2,6 0,14 0,31 2,33 1,28 0,0064 0,89 17,9 1,22
и в 2 раза - к моменту уборки урожая.
Таким образом, проведенные исследования свидетельствуют о положительном влиянии ОСВ на увеличение продукции растениеводства и перспективности использования ОСВ в качестве удобрения.
Содержание тяжелых металлов является основным лимитирующим фактором при использовании осадков сочных вод в качестве удобрения (табл. 1).
Результаты исследований показали, что при указанных нормах использования осадков сточных вод в качестве удобрения практически не происходило накопления тяжелых металлов в продукции. Содержание
их в зеленой массе кукурузы без применения ОСВ не превышало максимально допустимые уровни, а при использовании осадков в нормах более 10 т/га появлялась тенденция к накоплению отдельных элементов (РЬ, N0 в продукции. При более высокой норме внесения ОСВ (20 т/га) содержание никеля в зеленой массе кукурузы повышалось на 6 %, хрома - на 12 %.
При использовании осадков сточных вод в системе удобрений также важно знать распределение тяжелых металлов в органах растений с тем, чтобы при необходимости использовать в качестве корма или непосредственно в пищу наименее загрязнен-
Таблица 3
Содержание тяжелых металлов и радиоактивных изотопов в зеленой массе кукурузы
Вариант На сухое вещество, мг/кг Бк/кг
Zn Си Cd РЬ № Сг3+ Hg As Cs137 Sr90
Контроль 9,79 2,1 0,16 0,28 2,08 1,2 0,0041 0,062 19,8 1,11
ОСВ 20т/га 9,08 2,0 0,18 0,28 2,18 1,4 0,0048 0,084 19,9 1,46
40 т/га 10,6 2,4 0,20 0,30 2,40 1,41 0,0050 0,088 19,8 1,47
*МДУ в кормах
для сельскохозяйственных живот- 50 30 0,3 5,0 3,0 0,5 0,05 0,5 80 40
ных
НСР05 1,20 0,27 0,02 0,06 0,16 0,16 0,0018 0,022 2,4 0,41
* - МДУ некоторых химических элементов в кормах для сельскохозяйственных животных № 123-41-281-87 от 15.07.1987, СанПиН 2.1.7.573-96.** - ПДК Сг 6+
ные части растений. В таблице 2 представлены данные по содержанию ТМ в различных органах растений кукурузы.
Судя по результатам анализов, содержание всех тяжелых металлов выше в стеблях и початках. Однако в початках их все же заметно меньше. Данные противоречат материалам большого количества отечественных и зарубежных публикаций, утверждающих, что минимальное количество токсичных элементов всегда содержится в органах запасания ассимилянтов [10,11]. Вероятно, такое распределение ТМ по органам растений кукурузы объясняется невысоким уровнем загрязнения почвы при использовании ОСВ в приведенных нормах. Кроме того, следует отметить, что определение ТМ проводилось в целом в початках, а не в зерне, так как в период уборки на силос оно было только в фазе молочно-восковой спелости. При этом в отношении ряда элементов не обнаруживалось определенной закономерности поступления их в зависимости от норм осадков в те или иные органы растений. Однако наблюдалась четкая тенденция повышения содержания меди и никеля в початках. Содержание хрома также увеличивалось при повышении норм внесения осадков, как в стеблях, так и початках. Следовательно, наибольшую опасность при использовании ОСВ с иловых карт очистных сооружений «Левобережье» г. Ульяновска в качестве органоминерального удобрения представляет никель [12,13].
Необходимо особо остановиться на содержании радиоактивных изотопов стронция-90 и цезия-137. В связи с отсутствием установленных предельно допустимых уровней поступления трудно судить об уровне загрязнения ими почв при использовании осадков сточных вод в качестве удобрения. Следует только отметить, что увеличение поступления их в зеленую массу кукурузы при применении ОСВ не происходило.
Результаты проведенной экологической оценки ОСВ г. Димитровграда (Правобережье) показали [14], что при внесении осадков сточных вод в нормах 20 и 40 т/га в качестве удобрения накопление ТМ и радиоактивных изотопов в зеленой массе кукурузы не превышало допустимые уровни содержания их в продукции (табл. 3).
Выводы
Таким образом, изучение влияния норм внесения ОСВ гг. Ульяновска и Дими-тровграда на урожайность и качество зеленой массы кукурузы позволяет сделать следующие выводы:
- процент прироста урожайности зеленой массы кукурузы от нормы внесения ОСВ г. Ульяновска 10 т/га составил 8,7 %, а 20 т/ га - всего 3,5 %;
- в среднем урожайность кукурузы при внесении ОСВ г. Димитровграда находилась в пределах 5,7-8,8 т/га, что на 20 и 30 % больше по сравнению с контролем;
- поступление тяжелых металлов в по-
чву с осадками сточных вод при использовании в нормах 10, 20 и 40 т/га не превышало предельно допустимые уровни. Увеличение норм внесения может привести к превышению ПДУ поступления в почву свинца и никеля;
- осадки сточных вод, вносимые под сельскохозяйственные культуры, не влияли на накопление изученных тяжелых металлов (Ип, N1, Си, РЬ, С^ Сг, Н§) в основной продукции. При этом в большинстве случаев их содержание с увеличением дозы внесения оставалось неизменным или повышалось незначительно в пределах 0,1-0,2 единицы;
- увеличение поступления радиоактивных изотопов стронция-90 и це-зия-137 в зеленую массу кукурузы при использовании ОСВ в указанных выше нормах не происходило;
- никель представляет наибольшую опасность при использовании осадков сточных вод в качестве органоминерального удобрения. Последнее обусловливает необходимость разработки мероприятий по снижению поступления его в растениеводческую продукцию.
Библиографический список
1.Гигиенические требования к использованию сточных вод и их осадков для орошения и удобрения. Санитарные правила и нормы. СанПиН 2.1.7.573 - 96с.
2. Воробьева, Р.П. Использование осадков сточных вод/ Р.П. Воробьева, А.С. Давыдов, Л.Ф. Новикова, Е.А. Пивень, А.В. Шуравилин // Агрохимический вестник 2000.-№ 6.- С 36 - 37.
3.3ахаров, Н.Г. Роль обработки почвы и осадков сточных вод в повышении продуктивности кукурузы на силос / Н.Г. Захаров, И.А. Вандышев, А.В.Карпов // Вестник Ульяновской ГСХА. - 2007 .- № 2. - С. 17 - 20.
4.Починова, Т.В. Эколого-биологиче-ская оценка продуктивности растениеводства при использовании осадков сточных вод г. Димитровграда / Т.В. Починова, Н.Г. Захаров // Труды Кубанского государственного аграрного университета. - 2007. - №4 (8). С. 80-83.
5.Жукова, Л.А. Осадки сточных вод в
качестве удобрения / Л.А Жукова, А.Ф. Пех-лецкая, А.Ф. Сулима // Химизация сельского хозяйства.- 1998.- № 10.- С.35 - 39.
6.Куликова, А.Х. Проблемы утилизации осадков сточных вод (ОСВ) в качестве удобрения сельскохозяйственных культур /А.Х. Куликова, Н.Г.Захаров, И.А. Вандышев, А.В. Карпов, С.В. Шайкин // Вестник Ульяновской ГСХА. - 2007. - 1(4). - С. 8-18.
7.Починова, Т.В., Куликова, А.Х., Захаров, Н.Г. Использование осадков сточных вод Ульяновской области в качестве удобрения для повышения урожайности сельскохозяйственных культур. Аграрная наука, 2010. № 11.10. С.23-24.
8.Починова, Т.В. Влияние осадков сточных вод г. Димитровграда на урожайность зеленой массы кукурузы / Т.В. Починова, Н.Г. Захаров // Материалы международной научно-практической конференции «Актуальные вопросы применения удобрения в сельском хозяйстве». Владикавказ.- 2005. С. 21-23.
9. Головатый, С.Е. Накопление тяжелых металлов в растениях кукурузы и кормовой свеклы при длительном использовании осадков сточных вод на легких почвах/ П.Ф. Жигарев, Н.И. Ковширко, Н.Н. Лутович // Почвоведение и агрохимия. - 1996. Вып. 29 .
- С. 263 - 271.
10. Авраменко, П.М. Загрязнение почвы тяжелыми металлами и их накопление в растениях/ П.М. Авраменко, С.В. Лукин // Агрохимический вестник. - 1999.-№ 2.- С. 31
- 32.
11.Починова, Т.В. Безопасные подходы к решению проблемы утилизации осадков сточных вод / Т.В. Починова // 3-я Всероссийская научная конференция «Проблемы рекультивации отходов быта, промышленного и сельскохозяйственного производства». - Краснодар, 2013. - С.235.
12. Захаров, Н.Г. Биоэнергетическая эффективность систем основной обработки почвы при возделывании кукурузы на силос с использованием осадков сточных вод в качестве удобрения / Н.Г.Захаров, А.В. Карпов // Материалы Всероссийской научно-практической конференции: «Биологические и экологические проблемы земледелия По-
волжья». Чебоксары, 2010.- С. 79-81.
13. Климова, Н. В. Осадки сточных вод как нетрадиционное органическое удобрение / Н. В. Климова, Т. В Починова // Аграрная наука. - 2009. - № 1. - С. 13-16.
14. Куликова, А.Х. Эффективность
осадков сточных вод в качестве удобрения сельскохозяйственных культур // Н.Г. Захаров, Т.В. Починова // Агрохимический Вестник. - 2010. - № 5. - С. 32-36.
УДК 633.2:631.86
СРЕДООБРАЗУЮЩИЕ ФУНКЦИИ МНОГОЛЕТНИХ ФИТОЦЕНОЗОВ В СЕВООБОРОТАХ ЛЕСОСТЕПИ ПОВОЛЖЬЯ
Тойгильдин Александр Леонидович, кандидат сельскохозяйственных наук, доцент кафедры «Земледелие и растениеводство»
Морозов Владимир Иванович, доктор сельскохозяйственных наук, заведующий кафедрой «Земледелие и растениеводство»
Подсевалов Михаил Ильич, кандидат сельскохозяйственных наук, доцент кафедры «Земледелие и растениеводство»
ФГБОУ ВПО «Ульяновская ГСХА им. П.А. Столыпина»
432017, г. Ульяновск, бульвар Новый Венец, 1; тел.; 8(8422)55-95-75;
e-mail: [email protected]
Ключевые слова: севооборот, многолетние травы, фитомасса, агрофизические свойства почвы, продуктивная влага, засоренность посевов, биологический азот, предшественники.
В статье приведены данные по накоплению биомассы многолетними фитоценозами (кострец, люцерна и эспарцет) и продуктивности симбиотической азотфиксации бобовых. Проведена оценка влияния многолетних трав на засоренность посевов и почвенную среду в зависимости от органоминеральных систем удобрений с навозом, соломой и сидератами в севооборотах лесостепи Поволжья.
Введение
Одной из задач государственной политики в области сельского хозяйства, наряду с повышением конкурентоспособности отечественных товаропроизводителей и решения проблемы продовольственной безопасности, является сохранение и воспроизводство природных ресурсов, в т.ч. почвы и ее плодородия как главного средства производства в сельском хозяйстве [1, 2].
В настоящее время почва рассматривается не только как носитель земных факторов жизни растений, но и как важная системная часть биосферы [3, 4, 5]. Почва является продуктом основного ландшафто-образующего элемента - биоценозов и, пре-
II
Sä es »1
Si
р и ш SS si ■ i
00 и
жде всего, растительного покрова [6.].
По В.И. Вернадскому [7], средообра-зующая роль живого вещества в биосфере выражается в участии живых организмов в химических процессах по изменению вещественного состава биосферы. По мнению Кутузовой А.А. [8], современное понимание средообразующей роли (функций) растений в фитоценозах, в том числе многолетних трав в севооборотах, многообразно и заключается не только в выполнении почвозащитной функции, а имеет более широкое содержание. Важными средообразующи-ми функциями растений является их способность связывать солнечную энергию в урожае, аккумулировать ее в верхнем слое
