CC BY
25
УДК 631.879.4:631.445.24:6431.559:633.2
ВЛИЯНИЕ ПОМЕТНОЛИГНИНОВОГО КОМПОСТА НА СВОЙСТВА И ПРОДУКТИВНОСТЬ ДЕРНОВО-ПОДЗОЛИСТОЙ ПОЧВЫ
Н.Т. Чеботарев, д.с.-х.н., А.А. Юдин, к.э.н., П.И. Конкин
НИИ сельского хозяйства Республики Коми, e-mail: audin@rambler.ru
В полевых стационарных опытах на дерново-подзолистой супесчаной почве в условиях Республики Коми изучали влияние на урожай и качество многолетних трав различных доз пометно-лигнинового компоста (ПЛК). Для приготовления компоста использовали лигнин - отход гидролизного производства кормовых дрожжей Сыктывкарского лесопромышленного комплекса. Лигнин смешивали с жидким птичьим пометом в соотношении 1:1 и компостировали 8 месяцев. Наибольшие урожаи сена получены при использовании ПЛК в дозе 1000 т/га, а также торфо-пометного компоста (ТПК) в дозе 200 т/га. Качество сена соответствовало требованиям зоотехнической науки. Отмечено, что высокая доза ПЛК значительно повышала содержание гумуса (до 6,32%) и подвижных форм фосфора (до 1791,2) и калия (до 350,1 мг/кг) в дерново-подзолистой почве опытного участка (в контроле приведенные показатели были: 2,77; 56,2 и 48,3 соответственно).
Ключевые слова: пометнолигниновый компост, лигнин, доломитовая мука, торф, помет, кислотность, урожайность, почва.
INFLUENCE OF LITTER-LIGNIN COMPOST ON PROPERTIES AND PRODUCTIVITY OF SODDY-PODZOLIC SOIL
Dr. Sci. N.T. Chebotaryov, PhD. A.A. Yudin, P.I. Konkin
Komi Republic Scientific-Research Institute for Agriculture, e-mail: audin@rambler.ru
In field stationary experiments on soddy-podzolic sandy soil in the conditions of the Komi Republic influence of various doses of litter-lignin compost on a harvest and quality of long-term herbs is established. The greatest harvests of hay are received when using PLK in a dose of1000 t/ha, and also peat-litter compost in a dose of 200 t/ha. Quality of hay conformed to requirements of zootechnical science. It is noted that the high dose of PLK considerably increased the maintenance of a humus (to 6.32%) and mobile forms ofphosphorus (to 1791.2) and potassium (to 350.1 mg/kg) in soddy-podzolic soil of a skilled site (in control the given indicators were: 2.77; 56.2 and 48.3 respectively).
Keywords: litter-lignin compost, lignin, dolomite powder, peat, litter, acidity, productivity, soil.
В последние годы в условиях увеличивающегося дефицита органического вещества в почвах Нечерноземной зоны весьма актуальное значение имеет использование нетрадиционных видов удобрений, включая гидролизный лигнин, осадки сточных вод и сидераты. При этом особенно важно исследовать последействие этих удобрений, как в первый, так и последующие годы.
На предприятиях гидролизной промышленности бывшего СССР и России в качестве отхода ежегодно образуется более 4 млн. т гидролизного лигнина, в ближайшей перспективе это количество должно увеличиться в 2,5-3,0 раза, а на сжигание и переработку используется лишь 25-30% [1, 2]. В то же время гидролизный лигнин, являющийся источником органического вещества, может быть использован в сельском хозяйстве. Применение лигнина в виде составной части компостов может стать наиболее перспективным направлением его ис-
пользования. Такая предпосылка основывается на результатах изучения состава и свойств лигнина, которые имеют сходство с органическим веществом почвы [3]. Поэтому для создания органических удобрений на основе лигнина предложены различные способы его нейтрализации: компостирование с солями фосфора и калия, птичьим пометом, навозом [4-7]. Вместе с тем особое внимание при оценке удобрений на основе лигнина следует уделять экологической стороне вопроса и санитарному состоянию почвы после внесения органических удобрений.
Цель исследований - установить эффективность применения пометнолигнинового компоста на свойства и продуктивность дерново-подзолистой почвы.
Исследования проводили в 1998-2005 гг. в совхозе «Пригородный» Сыктывдинского района Республики Коми в полевом стационарном опыте на
дерново-подзолистой супесчаной почве, которая характеризовалась следующими показателями: гумус 2,42%, рНкст 4,79, Нг 4,45 мг-экв/100 г почвы, Р2О5 97,0, К2О 94,5 мг/кг почвы. При анализе почв содержание гумуса определяли методом Тюрина в модификации Никитина, содержание подвижного фосфора и калия - по Кирсанову, общего азота по методу Кьельдаля-Йодльбауэра.
Изучали лигнин - отход гидролизного производства кормовых дрожжей Сыктывкарского лесопромышленного комплекса. В композиции с лигнином использовали жидкий птичий помет, объемы которого в Республике Коми сопоставимы с отходами гидролизного лигнина. Эти два компонента перемешивали в соотношении 1:1 и компостировали в течение 8 мес. с трехкратной перебуртовкой для усиления аэробного процесса, при этом температура компостов повышалась до 60°С, в результате чего погибали болезнетворная микрофлора и семена сорняков.
Опыты закладывали по семивариантной схеме в четырехкратной повторности. Пометнолигниновый компост (ПЛК) вносили в дозах 50, 100, 200, 1000 т/га. Сверхвысокая доза ПЛК была введена в опыт для того, чтобы максимально сконцентрировать ожидаемые продукты деструкции и тем самым усилить реакцию растений на эти вещества. Действие ПЛК сравнивали с действием торфопометного компоста (ТПК) в дозе 200 т/га, а также с действием гидролизного лигнина (ГЛ), нейтрализованного доломитовой мукой (1 Нг), в дозе 100 т/га. В качестве контроля служили делянки без удобрений. Размер опытных делянок 500 м2.
В 1997 г. после подготовки почвы на опытном участке были высеяны овес и горох в смеси, а в 1998 г. - многолетние травы (ежа сборная, тимофеевка луговая, мятлик луговой, лисохвост луговой) под покров овса. Учет урожая проводили трансек-тами по 4-5 с каждой делянки.
Агрохимическая характеристика лигнина и ком-постов на его основе представлена в таблице 1. Технический лигнин имел высокую кислотность и содержал небольшое количество зольных элементов и азота, что препятствовало использованию его в качестве удобрения. Однако по молекулярному составу лигнин сходен с негидролизуемой частью
гуминовой кислоты по наличию бензоидных структур [8]. Из этого следует, что лигнин в почве может быть с одной стороны источником прогумусовых веществ, с другой - служить своего рода матрицей для их синтеза. Такие уникальные качества лигнина стали теоретической базой для исследований по использованию его в земледелии. Последнее особенно актуально для почв гумидной зоны с низким содержанием гумуса и невысокими качественными показателями его фракционного состава. Лигнин, нейтрализованный доломитовой мукой (по 1 Нг), по физическим свойствам мало отличался от технического лигнина до его нейтрализации. По агрохимическим показателям после двухнедельного взаимодействия лигнина с доломитовой мукой в полевых условиях произошло существенное увеличение содержания азота, подвижных форм фосфора и калия. Кислотность приблизилась к нейтральной (рИка 6,9).
Зрелые компосты характеризовались хорошими технологическими свойствами. Кислотность лигнина под влиянием куриного помета резко уменьшилась. Пометнолигниновый компост выгодно отличался от традиционного торфопометного полным отсутствием семян сорняков, посторонних включений, повышенным содержанием элементов минерального питания растений, особенно фосфора и калия.
В полевых условиях ПЛК существенно влиял на изменение основных агрохимических свойств дерново-подзолистой супесчаной почвы. Наиболее значительный сдвиг в сторону увеличения произошел по содержанию фосфора, гумуса и калия, особенно при использовании ПЛК в дозе 1000 т/га. При этом содержание гумуса увеличилось до 6,32%, рНкс1 - до 5,05, Р2О5 - до 179,12, К2О - до 350,1 мг/кг почвы, тогда как эти показатели в контроле были 2,77%, 5,29, 56,2 и 48,3 мг/кг почвы соответственно (табл. 2). Величина изменения агрохимических показателей зависела от дозы ПЛК. Это говорит о том, что изучаемое удобрение может служить основополагающим средством, позволяющим регулировать комплекс важнейших свойств почвы.
Внесение ПЛК одновременно с известкованием почвы вызывало снижение всех видов кислотности
1. Агрохимическая характеристика лигнина и компостов на его основе
Удобрение Влажность Зольность рИкс1 N P2O5 К2О N-NH4 N-NO3 P2O5 K2O
(по Кирсанову)
% к абс. сухой массе валовое содержание, % к абс. сухой массе мг/кг абс. сухой почвы
Лигнин 65,6 1,0 2,0 0,20 0,06 Следы 1,6 Следы 0,6 следы
Помет 58,4 28,6 7,3 1,65 1,6 0,8 1260,8 18,0 1850 1305
Лигнин + доломит. мука 51,0 26,6 6,9 0,22 0,18 0,13 400 97 1878 408
ПЛК 53,7 29,3 7,7 1,75 1,47 0,60 1200 26 13390 4078
ТПК 53,8 66,0 6,8 1,83 0,35 0,43 1200 14 1770 1218
Вариант Гумус, % pHкcl Нг, мг-экв/100 г почвы Подвижные
P2O5
мг/кг почвы
Без удобрений (контроль) 2,77 5,29 3,30 56,2 48,3
ПЛК, 50 т/га 2,66 5,57 2,82 159,6 123,2
ПЛК, 100 т/га 3,10 5,72 2,67 390,6 126,4
ПЛК, 200 т/га 3,20 5,63 2,92 513,1 141,7
ПЛК, 1000 т/га 6,32 5,05 2,91 1791,2 350,1
Л, 100 т/га 3,01 6,07 1,74 160,3 92,7
ТПК, 200 т/га 3,32 5,51 2,67 59,4 59,9
3. Влияние ПЛК на физические свойства дерново-подзолистой
Вариант Влажность, % Масса, г/см3 Порозность, %
весовая объемная объемная удельная общая аэрации
Без удобрений (контроль) 19,2 50,68 1,31 2,60 49,62 24,47
ПЛК, 200 т/га 25,7 50,86 1,12 2,58 56,69 27,81
ПЛК, 1000 т/га 30,9 42,77 0,90 2,57 64,98 31,17
2. Изменение агрохимических свойств дерново-подзолистой Последействие раз-
супесчаной почвы под влиянием ПЛК личных д°з уд°брений
также более проявлялось в годы с относительно теплым и влажным вегетационным периодом.
Повышение доз ПЛК с 50 до 1000 т/га способствовало увеличению урожая многолетних трав. Наиболее высокие урожаи получены при использовании дозы ПЛК 1000 т/га. За восемь лет валовой урожай сена превысил контроль на 82,9% (табл. 4). Применение ПЛК в дозе 200 т/га способствовало получению большей продуктивности трав, чем использование ТПК в аналогичной дозе. Так, суммарный урожай при использовании ПЛК равнялся 230,0 ц/га, тогда как при применении ТПК в такой же дозе -всего лишь 215,0 ц/га.
Большое значение при использовании удобрений имеет качество получаемой продукции. В наших исследованиях применение удобрений на основе лигнина позволило повысить содержание азота, фосфора, калия, кальция и магния в сене многолетних трав (табл. 5). Содержание каротина повышалось на 7,610,9 мг/кг, сырого протеина на 0,4-1,9, сырого жира - на 0,06-5,6, сырой золы - на 0,2-2,8% по сравнению с контролем. Количество нитратов не превышало предельно допустимых концентраций.
При этом нейтрализация кислотности произошла как за счет доломитовой муки, так и за счет ПЛК. Снижение гидролитической кислотности от ПЛК составило от 0,38 до 0,63 мг-экв/100 г почвы. Под влиянием ПЛК значительно уменьшилась обменная кислотность, достигнув области оптимальных величин.
Изучаемые удобрения благоприятно влияли на физические свойства почвы. Влажность почвы под влиянием ПЛК была выше, чем в контроле. Разница весовой влажности достигла 11,7% при дозе ПЛК 1000 т/га (табл. 3). Объемная влажность почти во всех случаях была ниже оптимальной. Исключение составил вариант ПЛК 200 т/га (около 60%). Объемная масса почвы под влиянием ПЛК во всех вариантах уменьшилась на 0,37-0,41 г/см3 и равновесное значение объемного веса поддерживалось на уровне 1,17-0,9 г/см3.
Удельная масса почвы заметно снижалась только при использовании высоких (200 т/га) и сверхвысоких доз ПЛК (1000 т/га) соответственно на 0,02-0,05 г/см3 и на 0,03-0,07 г/см3.
Общая порозность почвы увеличивалась в зависимости от дозы ПЛК на 2,615,4%. Наибольшая общая порозность была в варианте ПЛК 1000 т/га, что было на 15,36% выше, чем в контроле.
Порозность аэрации повышалась с увеличением доз ПЛК до 31,17% при ее содержании в контроле 24,47%.
Полевыми опытами было показано [9], что ПЛК служит не только ценным источником питательных веществ пролонгированного действия, но и средством, улучшающим физические свойства почвы. В ряде случаев на тяжелых почвах, например [10-12], может оказаться полезным даже не компост, а гидролизный лигнин, если его вносить вместе с известью или в хорошо произвесткованную почву, при этом продуктивность растений будет высокой.
Рассматривая влияние ПЛК на продуктивность злаковых трав, можно отметить, что урожайность возрастала по мере увеличения его дозы во всех вариантах (табл. 4). Эффективность удобрений не была одинаковой во все годы наблюдений, до некоторой степени определялась возрастом растений на момент уборки урожая и значительно - погодными условиями, особенно количеством осадков в начале вегетационного периода. Наглядным примером может служить 2000 г., в котором урожай по всем вариантам опыта был получен в 3-6 раз ниже, чем в другие годы исследований. В этом году за июнь и июль при норме осадков 133 мм фактически выпало 71 мм, что составило 53,4% от нормы. Температура воздуха в эти месяцы была на 3-5°С выше средней многолетней нормы.
4. Влияние пометнолигниновых компостов на урожайность многолетних злаковых трав ___(сено), ц/га___
Вариант Действие, 1998 г. Последействие Валовой сбор сена за 19982005 гг. Прибавка к контролю, %
1999 г. 2000 г. 2001 г. 2002 г. 2003 г. 2004 г. 2005 г.
Без удобрений (контроль) 31,0 7,1 18,3 24,0 12,1 13,4 23,0 30,2 159,1 -
ПЛК, 50 т/га 32,3 6,2 24,0 32,4 19,6 12,2 32,3 25,0 184,0 15,6
ПЛК, 100 т/га 36,2 7,3 34,6 26,0 23,2 11,3 35,2 30,1 203,9 28,1
ПЛК, 200 т/га 34,0 14,2 35,4 31,3 20,4 17,5 41,0 36,2 230,0 44,6
ПЛК, 1000 т/га 52,1 15,5 52,0 40,3 41,7 18,1 37,0 34,4 291,1 82,9
Л, 100 т/га 39,0 5,2 39,4 25,7 16,0 13,1 17,3 28,0 183,7 15,4
ТПК, 200 т/га 42,2 7,1 42,3 20,0 15,3 12,6 37,2 38,3 215,0 35,1
НСР05 2,3 0,6 1,9 2,8 1,4 1,2 2,9 3,4
5. Влияние пометнолигниновых компостов на кормовые достоинства многолетних трав
(средние показатели за 2000-2005 гг.)
Вариант Кормовые Каротин, Нитраты, мг/кг Сырой Сырой Клетчатка, Сырая
единицы, кг мг/кг сырой массы протеин,% жир, % % зола, %
Без удобрений (контроль) 0,67 63,1 362 12,8 2,94 34,5 6,6
ПЛК, 50 т/га 0,64 59,6 209 12,5 3,03 33,7 6,2
ПЛК, 100 т/га 0,67 58,7 241 12,7 3,00 33,2 6,5
ПЛК, 200 т/га 0,65 60,5 257 14,1 3,40 32,8 8,3
ПЛК, 1000 т/га 0,63 74,0 218 14,7 3,50 33,1 9,4
Л, 100 т/га 0,65 72,4 245 13,2 3,30 32,3 7,3
ТПК, 200 т/га 0,68 70,7 190 13,8 3,20 33,4 6,8
Таким образом, пометнолигниновые компо- 0,41 и 0,03 г/см3 соответственно). Повышение сты (ПЛК) выгодно отличались от традицион- доз ПЛК с 50 до 1000 т/га увеличивало продук-ных торфопометных ПЛК положительно влия- тивность многолетних трав с 184,0 до 291,1 ли на агрохимические и физические свойства ц/га. Удобрения на основе лигнина улучшали ка-дерново-подзолистой супесчаной почвы, повы- чество сена многолетних трав. Сверхвысокая шали содержание гумуса, подвижных форм фос- доза ПЛК (1000 т/га) не оказывала негативного фора и калия, снижали все виды кислотности, а влияния на качество сена (содержание нитрат-также объемную и удельную массу почвы (на ов не превышало ПДК).
Литература
1. Рябов В.В. Перспективы использования гидролизного лигнина в сельском хозяйстве / Использование лигнина и его производных в сельском хозяйстве: Тез. докл. II Всес. конф. - Андижан, 1985. - С. 12-14.
2. Голубков И.Н., Раскин М.И. Перспективы использования лигнина в ХП-ХШ пятилетках / Тез. докл.7-й Всес. конф. по химии и использованию лигнина. - Рига, 1987. - С. 210-211.
3. Александрова Л.Н. Органическое вещество почвы и процессы его трансформации. - Л.: Наука, 1980. - 287 с.
4. Иванова Р.Г., Иванова А.И. Влияние пометнолигнинового компоста на урожайность и его последействие в условиях Архангельской области / Научные основы и приемы получения заданных урожаев кормовых культур: Сб. науч. тр. ЛСХИ. Л., 2004. - С. 54-58.
5. Селюжицкий Г.В. Санитарно-гигиеническая характеристика продуктов, полученных на основе гидролизного лигнина, и их использование в сельском хозяйстве как удобрения / Использование лигнина и его производных в сельском хозяйстве. Тез. докл. II Всес. конф. - Андижан, 1985. С. 3-4.
6. Осиновский А.Г. Перспективы направлений использования лигнина в сельском хозяйстве / Использование лигнина и его производных в сельском хозяйстве. Тез. докл. II Всес. конф. - Андижан, 1985. - С. 12-14.
7. Комаров А.А. Использование гидролизного лигнина в качестве заменителя торфа для приготовления удобрений / Тез. докл. 7-й Всес. конф. по химии и использованию лигнина. Рига, 2003. - С. 259-260.
8. Найденова О.А. К вопросу о природе гуминов почвенного гумуса // Учен. Зап. ЛГУ. Сер. Биол. 1951. № 140. Вып. 27. С. 18-26.
9. Орлов Д.С. Процесс гумификации и информативность показателей гумусного состояния почв / Современные проблемы гумусообразования. Сыктывкар, 1986. С. 7-19.
10. Хмелинин И.Н., Швецова В.М., Шехонин Ю.М. и др. Действие пометнолигнинового компоста на свойства почвы и продуктивность многолетних трав / Проблемы включения отходов гидролизного производства в биологический круговорот веществ. - Сыктывкар, 2006. - С. 30-43 (Тр. Коми научного центра УрО АН СССР; № 106).
11. Хмелинин И.Н., Мокиев В.В., Швецова В.М. Включение отходов деревопереработки в почвообразовательный процесс // Труды Коми научного центра УрО АН СССР. - Сыктывкар, 2003, № 132. - С. 86-94.
12. Чеботарев Н.Т., Хмелинин И.Н., Швецова В.М. Использование пометнолигнинового компоста для удобрения дерново-подзолистой почвы при выращивании многолетних трав // Агрохимия, 2001, № 5. - С. 33-37.
