Влияние органоминеральных удобрений на основе осв и цеолита на продуктивность агроценоза ярового рапса Текст научной статьи по специальности «Сельское хозяйство, лесное хозяйство, рыбное хозяйство»

УДК 631.879.25

М. П. Макарова, аспирант, Д.В. Виноградов, д-р биол. наук, профессор

Рязанский государственный агротехнологический университет имени П.А. Костычева

влияние органоминеральных удобрении на основе осв и цеолита на продуктивность агроценоза ярового рапса

Утилизация отходов является в настоящее время важнейшей природоохранной задачей экологии. В первую очередь это каса-ется осадков сточных вод (ОСВ) городских очист-ных сооружений. Депонирование их на иловых картах представляет серьезную проблему для окружающей среды, а также требует дополнительного строительства дорогостоящих накопителей, что ни экономически, ни экологически не оправдано.

Осадок сточных вод представляет собой биогенные отложения, накопившиеся в илоуплотните-лях и частично обезвоженные в сушильном цехе очистных сооружений. По данным многочисленных исследований, они содержат 20-30% органического углерода, 2-5% гуминовых веществ, 1-3% азота, 1-3% фосфора, 0,2-0,7% калия [3,5]. Однако применение органических и органоминеральных удобрений на основе ОСВ ограничивается содержанием в них токсичных веществ: тяжелых металлов, органических и минеральных кислот, фенолов, полиароматических углеводов [4,6]. Одним из приемов снижения токсичности осадков сточных вод является применение природных минералов - цеолитов, способных адсорбировать тяжелые металлы [7,8].

В связи с этим разработка агрономически эффективных и экологически безопасных технологий использования нетрадиционных органоминераль-ных удобрений на основе ОСВ и цеолита представляется актуальной проблемой, стоящей перед исследователями.

Объекты и методы Полевой опыт был заложен в 2008-2010 гг. на опытном участке мелиоративной системы «Тинки-II», расположенной в ОПХ «Полково» Мещерского филиала ВНИИГиМ. Почвенный покров участка представлен выработанными торфяниками.

Для проведения исследований использовали осадки сточных вод очистных сооружений

г. Рязани и цеолит Хотынецкого месторождения

Орловской области. Схема опыта включала следующие варианты: 1. Контроль (без удобрений); 2. ОСВ; 3. ОСВ:Ц0,25 (ОСВ и цеолит в соотношении 1:0,25); 4. ОСВ:Ц0,5 (ОСВ и цеолит в соотношении 1:0,5); 5. ОСВ:Ц0,75 (ОСВ и цеолит в соотношении 1:0,75); 6. ОСВ:Ц (ОСВ и цеолит в соотношении 1:1).

Осадок сточных вод вносили в дозе 9 т/га. Площадь опытной делянки составляла 30м2, повтор-ность опыта трехкратная, расположение делянок систематическое.

Объектом исследований являлся яровой рапс сорта Ратник. Яровой рапс - важнейшая техническая культура, возделываемая в Нечерноземной зоне РФ. Масло рапса - одно из наиболее потребляемых в мире растительных масел. В последние годы появилось новое направление использования рапсового масла - производство биотоплива. Кроме того, включение рапса в звено севооборота способствует получению высоких урожаев других культур севооборота за счет улучшения фитосани-тарного состояния почвы [1,2].

Посев проводили в первой декаде мая. Способ посева рядовой, норма высева 2,5 млн. всхожих семян на 1га (10 кг/га). Агротехника в опыте - общепринятая для данной почвенно-климатической зоны.

Перед внесением ОСВ хранили на иловых картах в течение 3-х месяцев после их извлечения из аэротенков. Агрохимическая характеристика осадков: рН - 8,8, содержание азота - 3,94%, фосфора - 2,60%, калия - 0,33%. В результате проведенного химического анализа было установлено, что тяжелые металлы (свинец, кадмий, цинк, медь) содержатся в используемом осадке в количествах, не превышающих ПДК, разработанные для ОСВ (ГОСТ 17.4.3.07-2001). Санитарно-бактериологические и санитарно-паразитологические показатели ОСВ не превышали допустимых значений.

© Макарова М. П., Виноградов Д. В., 2013

Цеолиты - породы, сложенные каркасными алюмосиликатами щелочных и щелочноземельных металлов. В химическом составе цеолита преобладали оксиды кремния (48,4% от массы), титана (18,0%), натрия (12,15%) и алюминия (11,8%). Цеолит имел щелочную реакцию (рН 8,3), высокое содержание фосфора (1,93%) и калия (4,32%).

В опыте было изучено влияние органомине-ральных удобрений (на основе осадка сточных вод и цеолита) на агрохимические свойства выработанного торфяника и продуктивность ярового рапса (Brassica napus oleífera).

Отбор почвенных образцов производился в соответствии с ГОСТами 17.4.3.06-86, 17.4.4.0284 и 17.4.3.01-83 методом конверта после уборки ярового рапса. В почвенных образцах содержание органического углерода определяли по методу Тюрина в модификации ЦИНАО, ГОСТ 26213-84, подвижного фосфора (Р2О5) и обменного калия (К2О) - по методу Кирсанова в модификации ЦИНАО, ГОСТ 26207-91, рН солевой вытяжки - электрометрически в соответствии с ГОСТом 26483-85.

Фенологические наблюдения за развитием растений ярового рапса проводили визуально. Густоту стояния растений определяли дважды за вегетацию: в фазу всходов и перед уборкой урожая, используя площадки размером 1м2 в четырехкратной повторности, высоту растений - по фазам роста. Учет величины и структуры урожая проводили по методике Государственного сортоиспытания сельскохозяйственных культур (1985). Данные учета урожайности и основных показателей подвергались математической обработке методом дисперсионного анализа (по Б.А. Доспехо-ву, 1985).

Экспериментальная часть

Как показали результаты агрохимических исследований, использование органоминеральных удобрений на основе осадка сточных вод и цеолита на выработанных торфяниках оказало положительное влияние на агрохимические показатели последних, повысив содержание макроэлементов: подвижного фосфора на 61,5-90,7%, обменного калия - на 18,1-51,9% и одновременно снизив рН с 5,2 до 5,5-5,8. Это, в свою очередь, оказало положительное влияние на развитие растений ярового рапса.

В эксперименте было установлено, что на ранних этапах прорастания семян осадки сточных вод и удобрения на их основе не оказали заметного влияния на метаболические процессы, протекающие в проростках. Полевая всхожесть и густота стояния растений в фазу полных всходов при внесении как ОСВ, так и органоминеральных удобрений изменились несущественно (таблица 1). Так, полевая всхожесть в опытных вариантах была ниже контроля на 5,5-7,0%, густота стояния - на 6,8-8,7%.

Улучшение условий питания растений, обусловленное применением ОСВ и органоминераль-

ных удобрений на его основе, способствовало повышению сохранности растений ярового рапса. В 2008 и 2009 годах она составила 91,5-97,3% и 90,8-96,7% соответственно, в 2010 году - 72,775,4%, превысив контроль, в среднем за 3 года, на 9,4-14,2%. Также по годам изменялась и выживаемость растений. В среднем в вариантах с ор-ганоминеральными удобрениями она была выше контроля на 1,6-6,3%.

К уборке количество растений ярового рапса на 1м2 возрастало с увеличением в органомине-ральном удобрении дозы цеолита, достигнув максимальных значений в варианте

ОСВ:Ц 0,75. При внесении осадка и цеолита в соотношении 1:1 оно снизилось, в среднем за 3 года, на 1,6%. В 2008 году наибольшая густота стояния растений перед уборкой составила 182,4 шт./м2, превысив значения данного показателя на контроле на 20,2 шт./м2, в варианте с чистым осадком - на 15,9 шт./м2. В 2009 году в опытных вариантах к уборке было сформировано 166,8-180,3 растений на 1м2, что было на 3,2-11,6% больше, чем в неудобренном варианте. В результате действия неблагоприятных климатических факторов (атмосферной и почвенной засух) густота стояния растений в 2010 году была значительно ниже: на контроле - 132,4 шт./м2, в варианте с ОСВ - 134,7 шт./м2, в вариантах с органоминеральными удобрениями - 134,5-140,8 шт./м2.

Изменение густоты стояния растений значительно отражается на водно-воздушном, пищевом и световом режимах фитоценоза, а в конечном итоге на формировании элементов продуктивности (таблица 2).

В эксперименте было установлено, что количество стручков на растениях опытных вариантов незначительно превышало контроль: при внесении чистого осадка - на 9,9%, при использовании органоминеральных удобрений - на 14,2-38,3%. За годы исследований наибольшее количество продуктивных стручков (18,5-24,5 шт. на одном растении) было сформировано в варианте

ОСВ : Ц 0,75. Возрастание дозы цеолита до 9 т/га обусловило снижение данного показателя на 3,6%.

На растениях в вариантах с органоминераль-ными удобрениями было сформировано, в среднем за годы исследований, от 277 до 325 штук семян, что превышало аналогичный показатель на контроле на 81-129 штук (41,2-65,8%;) и в варианте с чистым осадком - на 17-65 штук (6,5-25,0%).

Применяемые в опыте осадки и органомине-ральные удобрения практически не оказали влияния на массу 1000 семян. В 2008 году она составила 3,57-3,75 г; в 2009 году - 3,45-3,70 г; в 2010 году - 3,02-3,31 г.

В среднем за 3 года наибольшая урожайность семян ярового рапса отмечалась в варианте 0СВ:Ц0,75 и составила 10,2 ц/га, что превысило контроль на 5,6 ц/га или 121,7% (таблица 3).

Таблица 1 - Влияние органоминеральных удобрений на густоту стояния, сохранность и выживаемость

растений ярового рапса

Вариант Полевая всхожесть, % Густота стояния растений, шт/м2 Сохранность, % Выживаемость, %

в фазу полных всходов перед уборкой

Контроль 80,5 201,3 ± 1,8 152,1 ± 17,1 75,6 60,8

ОСВ 9 т/га 73,5 183,7 ± 1,6 156,0 ± 18,5 85,0 62,4

ОСВ : Ц 0,25 73,6 183,9 ± 0,5 157,8 ± 20,2 85,8 63,1

ОСВ : Ц 0,5 74,1 185,3 ± 0,9 162,1 ± 22,2 87,4 64,8

ОСВ : Ц 0,75 74,8 186,9 ± 0,5 167,9 ± 23,5 89,8 67,1

ОСВ : Ц 75,0 187,5 ± 0,5 165,2 ± 22,6 88,1 66,1

Таблица 2 - Влияние органоминеральных удобрений на элементы структуры урожая ярового рапса

Вариант Количество стручков на одном растении, шт. Количество семян на одном растении, шт. Масса 1000 семян, г.

Контроль 16,2 ± 2,0 196,0 ± 40,5 3,35 ± 0,29

ОСВ 9 т/га 17,8 ± 1,9 260,0 ± 30,9 3,43 ± 0,25

ОСВ : Ц 0,25 18,5 ± 1,6 277,0 ± 36,0 3,46 ± 0,23

ОСВ : Ц 0,5 20,9 ± 2,6 292,0 ± 42,3 3,51 ± 0,26

ОСВ : Ц 0,75 22,4 ± 3,4 325,0 ± 40,9 3,58 ± 0,24

ОСВ : Ц 21,6 ± 3,1 285,0 ± 35,7 3,58 ± 0,23

Таблица 3 - Влияние ОСВ на продуктивность растений ярового рапса

Вариант Урожайность, ц/га Средняя урожайность, ц/га К контролю

2008 год 2009 год 2010 год +/- %

Контроль 5,6 4,8 3,3 4,6 - -

ОСВ 9 т/га 7,9 7,5 5,0 6,8 2,2 47,8

ОСВ : Ц 0,25 8,6 8,1 5,4 7,4 2,8 60,9

ОСВ : Ц 0,5 9,8 9,3 6,0 8,4 3,8 82,6

ОСВ : Ц 0,75 12,0 11,2 7,5 10,2 5,6 121,7

ОСВ : Ц 11,6 10,9 7,1 9,9 5,3 115,2

НСР05-> 0,9 19,6

При использовании удобрений в соотношениях ОСВ:Ц0,25; ОСВ:Ц0,5 и ОСВ:Ц увеличение выхода семян по сравнению с контролем составило 60,9%; 82,6% и 115,2% соответственно.

Результаты и выводы Применяемые органоминеральные удобрения на основе осадка сточных вод и цеолита оказали положительное влияние на полноту всходов, сохранность и выживаемость растений к уборке, количество элементов структуры урожая (стручков и семян на одном растении). Все это, в конечном итоге, способствовало повышению урожайности маслосемян ярового рапса на 61-122% по сравне-

нию с контролем.

Таким образом, в условиях дефицита органических и дороговизны минеральных удобрений одним из путей повышения продуктивности агро-ценозов сельскохозяйственных культур при выращивании их на выработанных торфяниках является приготовление органоминеральных удобрений из осадка сточных вод и перспективного мелиоранта - цеолита. Это позволит использовать ОСВ в виде вторичного сырьевого ресурса, избежать дополнительного строительства дорогостоящих накопителей твердых осадков и уменьшить степень их негативного воздействия на окружающую

среду.

Библиографический список

1. Виноградов Д.В. Биохимическая оценка семян масличных культур юга Нечерноземья // Молодежь и инновации - 2009. Материалы Международной научно-практической конференции молодых ученых, посвященной 170-летию УО БГСХА. Беларусь, 2009. - С. 28-30.

2. Виноградов Д.В. Содержание тяжелых металлов в семенах ярового рапса при разном уровне минерального питания / Плодородие, 2009. -№6. - С. 50-51.

3. Касатиков В.А., Шабардина Н.П. Некоторые агроэкологические вопросы использования осадков сточных вод// Материалы международной научно-практической конференции. Том 2. -Н.Новгород: Изд-во ВВАГС, 2008. - 284 с.

4. Левин В.И. Влияние органо-минеральных удобрений на основе ОСВ и цеолита на фотосинтетические показатели и продуктивность посевов

ярового рапса // В сборнике: Научно-практические аспекты технологий возделывания и переработки масличных культур 2013. С. 195-197.

5. Левин В.И. Влияние различных видов вер-микомпостов из осадка сточных вод установки биологической очистки ЗАО «РНПК» на накопление тяжелых металлов в зеленой массе растений овса // В сборнике: Актуальные проблемы аграрной науки Материалы международной юбилейной научно-практической конференции, посвященной 60-летию РГАТУ. 2009. С. 332-334.

6. Мерзлая Г.Е., Зябкина Г.А., Нестерович И.А., Фомкина Т.П. Агроэкологическая оценка использования осадка сточных вод // Агрохимия. - 1995.

- № 5. - С. 102 - 108.

7. Постников А.В., Илларионова Э.С. Использование цеолитов в растениеводстве // Агрохимия.

- 1990. - № 7. - С. 113 - 125.

8. Zeo-agriculture. Use of natural zeolites in agriculture and aquaculture/Eds. Pond W.G., Mumpton F.A.//USA: Westview Press, 1984. 294 p.

УДК 616:615.273:612.014.4

А.П. Пустовалов, д-р биол. наук, профессор, Т.В. Меньшова,

нач. лаборатории, О.А. Кулешова, студентка Рязанский государственный агротехнологический университет имени П.А. Костычева

эффекты воздействия электромагнитных излучений на биологические объекты в эксперименте

Введение является возрастающее излучение электромаг-

нитных волн сверхвысокой частоты (ЭМВ СВЧ). При этом повреждение биомембран, нарушение В современных условиях одним из физических баланса катионов в крови, тканях, органах могут факторов внешней среды, негативно действую- сопровождаться развитием патологических со-щих на организм человека, животных, растений, стояний на уровне целостного организма [2,3,4,7].

© Пустовалов А. П., Меньшова Т. В., Кулешова О. А., 2013