CC BY
22
УДК 631.879
Влияние послеспиртовой мелассной барды на почву, урожайность и качество яровой пшеницы в условиях Рассказовского района Тамбовской области
Influence postspirit melassny bards on the soil, productivity and quality of a spring-sown field in the conditions of the Rasskazovo district of the Tambov region
Профессор Л.В. Степанцова, доцент B.H. Красин, доцент И.Н. Мацнев, ассистент Т.В. Красина,
(Мичуринский государственный аграрный университет) кафедра агрохимии, почвоведения и агроэкологии, тел. 8-920-497-00-56 E-mail: [email protected]
генеральный директор Л.Т. Гриднева (ОАО «Биохим»), тел. 8-902-720-72-30 E-mail: [email protected]
Professor L.V. Stepantsova, Associate Professor V.N. Krasin, Associate Professor I.N. Matsnev, Assistant T.V. Krasina,
(Michurinsk State Agrarian University) chair of agricultural chemistry, soil science and agroecology, tel. 8-920-497-00-56 E-mail: [email protected]
General Director L.T. Gridneva (Company «Biochim»), tel. 8-902-720-72-30 E-mail: [email protected]
Реферат. Рассмотрено изменение агрохимических свойств лугово-черноземной выщелоченной почвы после внесения послеспиртовой мелассной барды в дозе 180 т/га. Установлено, что однократное внесение барды в дозе 180 т/га повышает урожайность и качество зерна яровой пшеницы. Но имеет место подкисление почвы. Уже в начале вегетации наблюдалось достоверное увеличение обменной кислотности на 0,6 единиц рН и гидролитической на 0,6 ммоль/100 г почвы. Внесение барды в почву увеличило обеспечение растений нитратным азотом. Его количество возросло в 4 раза. От исходного, повышенного по обеспеченности нитратным азотом на контроле, почвы переходят в разряд с очень высокой обеспеченностью. Превышения ПДК по содержанию нитратов в почве не наблюдалось. Внесение барды увеличило содержание подвижных соединений калия на 50 %. Причем к концу сезона наблюдалось увеличение содержания его как на контрольном, так и на опытном участке. Внесение барды увеличило содержание в пахотном горизонте органического вещества на 1,3 %. К концу вегетационного периода на опытном участке содержание органического вещества несколько уменьшилось, а на контрольном осталось на прежнем уровне. Однако даже к концу вегетации содержание органического вещества на опытном участке с внесением барды было достоверно выше. Внесение барды в почву не отразилось на содержании доступного растениям фосфора, что обусловлено исходно низкими запасами в почве его минеральных форм и отсутствием его в барде. Поэтому для увеличения урожайности сельскохозяйственных культур необходимо сочетать внесение барды с внесением фосфорных удобрений. Внесение барды в дозе 180 т/га повысило урожайность яровой пшеницы на 7,4 ц/га или на 22 % (на контрольном участке биологическая урожайность яровой пшеницы составила 33,5+2,7 ц/га, на участке с внесением барды - 40,9+1,1 ц/га). Внесение барды в дозе 180 т/га повысило качество зерна яровой пшеницы и увеличило содержание белка и клейковины.
Summary. The change of agrochemical properties of meadow chernozem leached soil after making molasses distillers grains at a dose of 180 t / ha was considered. It was found that a single application of distillers grains at a dose of 180 t / ha increases the yield and quality of grain of spring wheat. A negative effect was the acidification of the soil. At the beginning of the growing season there was a significant
<£> Степанцова Л.В., Красин B.H., Мацнев И.Н., Красина Т.В., Гриднева Л.Т., 2016
Технологии пищевой и пе
АПК-прооукты з ±
ывающей промышленности питания, iVe 1, 2016
increase in exchange acidity by 0,6 pH units and hydrolytic acid 0,6 mmol / 100 g soil. Adding molasses distillers grains in the soil increased plant availability of nitrate nitrogen. Its quantity increased by 4 times. From the original, to ensure high nitrate nitrogen in control, soil into a class with very high security. However, the maximum permissible concentration of nitrates in the soil was observed. Adding distillers grains increased content of mobile potassium compounds by 50 %. And by the end of the season there was an increase in the content of his control and experimental plots. Adding distillers grains increased content in the arable horizon of organic matter by 1,3 %. By the end of the growing season in the experimental section of organic matter content has decreased slightly, but the control remains the same. However, even by the end of the growing season in organic matter in the pilot area with the introduction of the bards it was significantly higher. Adding distillers grains to the soil did not affect the content of phosphorus available to plants, due to the initially low reserves in the soil of its mineral forms, and the lack of it in the distillers grains. Therefore, to increase crop yields need to be combined with the introduction of the introduction of the distillers grains of phosphate fertilizers. Adding distillers grains at a dose of 180 t / ha increased the yield of spring wheat by 7,4 t / ha or 22 % (the control plot the biological productivity of spring wheat was 33,5 + 2,7 kg / ha, the area with the introduction of the distillers grains - 40,9 * 1,1 kg / ha). Adding distillers grains at a dose of 180 tons / ha increased the grain quality of spring wheat and increased the content of protein and gluten.
Ключевые слова: послеспиртовая мелассная барда, лугово-черноземная выщелоченная почва, яровая пшеница, агрохимические свойства, урожайность и качество зерна.
Keywords: molasses distillers grains, meadow chernozem leached soil, spring wheat, agrochemical properties, yield and quality of grain.
Ежегодно в РФ в виде отходов спиртового производства образуется около 10 млн м3 барды, основная масса которой вследствие низкой востребованности поступает в открытые агроэкосистемы и представляет серьезную угрозу для окружающей среды [6].
Хотя свежую барду относят к малоопасным отходам (IV группа опасности) по степени воздействия ее на окружающую среду и природу, значительный выход ее предполагает строгий контроль по утилизации [7]. С 1 января 2008 г. было введено требование к производителям о полной переработке или утилизации барды. Невыполнение указанного требования является основанием для приостановления действия лицензии на производство этилового спирта в соответствии с законодательством РФ.
Таким образом, с одной стороны, барда - это отходы, вызывающие загрязнение окружающей среды, а с другой - барда благодаря содержанию клетчатки, углеводов, белка и микроэлементов является вторичным сырьевым ресурсом. По обобщенным литературным данным спиртовая барда содержит до 11,5 % сухого вещества, 0,3 % общего азота, 0,1 % фосфора, 0,08 % калия, 0,6 % золы, рН 5,3, в 10 м3 спиртовой барды содержится 30 кг азота, 10кг фосфора, 8 кг калия [4, 5, 2].
Барду можно использовать:
1) на корм скоту в естественном виде,
2) для выработки дрожжей,
3) получения сухого кормового продукта,
4) на непосредственный разлив в полях как удобрение.
Использование непосредственно послеспиртовой барды для кормления животных малоэффективно из-за низкой питательной ценности и высоких транспортных расходов [3, 6]. Кроме того, объем поголовья скота в области в настоящее время значительно ниже необходимого количества для потребления вторичной продукции спиртового производства.
Проблема полной переработки с получением сухого кормового продукта усложняется высокой энергоемкостью сушки барды и отсутствием у предприятий в условиях экономического кризиса достаточного количества денежных средств для покупки и установления соответствующего оборудования [1].
В связи со сложившимися условиями наиболее рациональный путь утилизации барды - это применение ее в качестве жидкого органического удобрения.
Исследования проводились в 2015 г. на территории землепользования ОАО «Биохим» Рассказовского района Тамбовской области. Послеспиртовая мелассная барда вносилась в дозе 180 т/га весной перед посевом яровой пшеницы.
Участок исследований представляет собой пологоволнистый водораздел рек Лесной Тамбов и Керша, правых притоков реки Цны. Опытное поле расположено на западном пологом склоне, дренируемом балками и открытыми лощинами, угол наклона 1-30. Почва - лугово-черноземная выщелоченная среднегумусная средне-мощная среднесуглинистая на покровном карбонатном суглинке.
Зима 2014-2015 гг., предшествующая проведенным исследованиям, характеризовалась как умеренная, с устойчивыми умеренно низкими температурами. Кратковременные оттепели наблюдались только в середине декабря и конце февраля. В целом количество выпавших за зиму осадков мало отличалось от нормы. Более суровым холодным и малоснежным из зимних месяцев был январь, более снежным февраль, особенно его первая декада. Однако большая часть осадков не поступила в почву. Март был особенно солнечным и практически без осадков. Большая часть запасов влаги в снеге сублимировалась. Поэтому к началу вегетационного периода в почве ощущался некоторый недостаток влаги. В апреле ситуация несколько улучшилась из-за выпавших в первой декаде дождей. Поэтому на начало вегетации для озимой пшеницы в почве было достаточное количество влаги (табл. 1).
Таблица 1
Погодные условия года исследований (2014 - 2015)
Месяц Осадки, мм Температура, °С
I II III За месяц I II III Среднее
Декабрь 3,2 11,0 27,0 41,2 -5,6 -од -7,1 -4,3
Январь 6,0 11,0 2,8 19,8 -8,8 -1,6 -9,9 -6,8
Февраль 62,0 1,7 0,6 64,3 -4,4 -8,2 -0,5 -4,4
Март 0,6 0,0 2,7 3,3 -2,7 + 1Д +0,5 -0,4
Апрель 39,0 13,0 0,3 52,3 +2,9 +6,8 + 10,9 +6,9
Май 19,0 2,5 0 21,5 + 13,6 + 12,7 +22,0 + 16,1
Июнь 28,0 2,0 50,0 80,0 + 18,3 +20,3 +22,4 +20,3
Июль 0,9 43,0 27,0 70,9 +21,2 + 16,8 +21,3 + 19,8
Август 39,0 1,0 5,0 45,0 + 19,7 + 16,8 + 16,3 + 16,6
Весна 2015 г. была достаточно прохладной, среднесуточная температура достигла 10 °С только в третьей декаде апреля. Май был несколько засушливым, что могло отрицательно сказаться на кущении яровой пшеницы. Однако в целом лето 2015 г. характеризовалось высокими температурами и значительным количеством осадков. В июне и июле количество осадков значительно превышало среднегодовую норму. Это способствовало развитию болезней растений и сорняков, затруднило и задержало уборку.
Рассматривался только один вариант опыта - однократное внесение барды в дозе 180 т/га. Контролем послужил участок без внесения барды. Повторность опыта 4-кратная.
Комплекс исследований включал:
1) учет продуктивности яровой пшеницы на основе учета урожая с малых площадок, размером 2 х 2м в 4-кратной повторности;
2) актуальную и обменную кислотность почвы - потенциометрически по методу ЦИНАО (ГОСТ 26483 и ГОСТ 26484);
3) расчет гидролитической кислотности - по Каппену в модификации ЦИНАО -ГОСТ 26212 (Практикум по агрохимии под ред. Минеева, 2001);
4) сумму обменных оснований по Каппену - Гильковицу;
5) степень насыщенности обменных оснований - расчет;
6) расчет обменного калия и подвижного фосфора - по Чирикову в модификации ЦИНАО (ГОСТ 26206);
7) расчет нитратного азота - с гидразином в модификации ЦИНАО (ГОСТ 26488) (Практикум по агрохимии под ред. Минеева, 2001);
8) расчет содержания гумуса в почве по Тюрину в модификации Симакова с фенилтраниловой кислотой (Практикум по агрохимии под ред. Минеева, 2001);
9) определение содержания белка в зерне по Кьельдалю (ГОСТ 10846-91);
10) расчет массовой доли клейковины в зерне (ГОСТ 13586.1-68);
11) расчет влажности зерна - термостатно-весовым методом (ГОСТ 13586.5-93).
Агрохимические показатели почвы определяли дважды за сезон - в начале вегетации (25 мая) и перед уборкой (5 августа).
Проведенные агрохимические исследования показали, что однократное внесение послеспиртовой мелассной барды привело к изменению ряда агрохимических показателей.
Имело место подкисление почвы. Уже в начале вегетации наблюдалось достоверное с 95 %-ным уровнем вероятности увеличение обменной кислотности на 0,6 единиц рН и гидролитичской на 0,6 ммоль/100 г почвы (табл. 1). Почва из разряда близких к нейтральным становится слабокислой. Соответственно, снижаются сумма обменных оснований и степень насыщенности основаниями. Но из-за высокой буферности почвы эти изменения были незначительны, и почвы как на контрольном, так и на опытном участке слабо нуждаются в известковании. Следует отметить, что карбонатный горизонт в лугово-черноземной почве находится на глубине 1 м, следовательно, летом при восходящем потоке почвенной влаги должна происходить нейтрализация органических кислот и сглаживание негативного влияния барды на почву. Но лето 2015 г. было избыточно влажным, многочисленные ливневые дожди способствовали вымыванию оснований из верхних горизонтов почвы, поэтому в конце лета было уменьшение значений рН солевой вытяжки как на контрольном участке, так и на участке с внесением барды. Увеличиваются и значения гидролитической кислотности. Таким образом, погодные условия лета 2015 г. усилили негативное воздействие барды на почву (табл. 2).
Таблица 2
Влияние внесения послеспиртовой мелассной барды на агрохимические показатели лугово-черноземной почвы
Вариант р2о5 к2о N03" Гумус рНсол Нг* S* V*,
опыта мг / 100 г почвы % моль /100 г %
почвы
25 мая 2015 г.
Контрольный участок 2,4±0,1 20,1±0,7 4,2±1,4 4,9±0,3 5,8±0,1 6,5±0,2 30,8±0,б 82,5±0,7
Участок с
внесением
барды (180 т / га) 2,4±0,1 31,7±3,0 12,1±0,5 6,2±0,4 5,2±0,2 7,4±0,б 32,9±0,3 81,7±1,1
5 августа 2015 г.
Контрольный участок 3,6±0,5 35,5±0,7 3,6±1,6 4,9±0,3 5,1±0,2 6,0±0,7 30,1±1,5 83,4±2,3
Участок с
внесением
барды (180 т / га) 2,4±0,1 50,6±6,0 4,3±1,5 5,9±0,4 5,0±0,2 8,1±0,8 31,1±1,6 79,3±3,3
Нг* - гидролитическая кислотность; Э* - сумма обменных оснований; V* - степень насыщенности основаниями.
Для предотвращения негативного влияния барды на почву необходимо сочетать внесение барды с известкованием. Внесение барды в почву увеличило обеспеченность растений нитратным азотом. Его количество возросло в 4 раза. От исходного, повышенного по обеспеченности нитратным азотом на контроле почвы переходят в разряд с очень высокой обеспеченностью. Однако превышения ПДК по содержанию нитратов в почве не наблюдалось. К концу вегетационного периода содержание нитратного азота на контрольном и опытном участке выравнивается до уровня повышенной обеспеченности. Это обусловлено интенсивным потреблением его растениями, а также ослаблением активности нитрификаторов из-за аномально высоких летних температур.
Лугово-черноземная почва опытного участка, как и большинство почв области, относится к разряду высокообеспеченных обменным калием. Внесение барды увеличило содержание подвижных соединений калия на 50 %. Причем к концу сезона наблюдается увеличение содержания его как на контрольном, так и на опытном участке. Это, по-видимому, обусловлено снижением уровня его потребления растениями, разложением запаханных пожнивных остатков или увеличением его подвижности вследствие увеличения кислотности почвы.
Наиболее плохо растения обеспечены подвижными соединениями фосфора. По этому элементу исследуемая лугово-черноземная почва имеет низкую обеспеченность. Внесение послеспиртовой барды в почву не отразилось на содержании этого элемента, что обусловлено исходно низкими запасами в почве его минеральных форм. Поэтому для увеличения урожайности сельскохозяйственных культур необходимо сочетать внесение барды с внесением фосфорных удобрений в почву.
Одним из главных показателей плодородия почвы является содержание гумуса. Даже однократное внесение барды увеличило содержание в пахотном горизонте органического вещества на 1,3 %. К концу вегетационного периода на опытном участке содержание органического вещества несколько уменьшилось, а на контрольном осталось на прежнем уровне. По-видимому, при внесении барды увеличивается наиболее подвижная легко разлагаемая часть гумуса. Однако даже к концу вегетации содержание органического вещества на опытном участке с внесением барды было достоверно выше, чем на контроле.
Предпосевное внесение в почву мелассной барды улучшило азотное питание растений яровой пшеницы, что улучшило состояние растений в начале вегетации. На участке с внесением барды отмечена более высокая кустистость растений. Лучшее азотное питание на участке с внесением барды позволило сформировать более высокий урожай (табл. 3). Прибавка составила 7,4 ц/га, что составляет 22 %. Кроме общего увеличения урожайности, отмечается и некоторое улучшение качества зерна (увеличивается содержание белка и массовая доля клейковины). Рассмотрим приведенные в табл. 3 характеристики.
Таблица 3
Влияние внесения мелассной барды на урожайность и качество зерна яровой пшеницы
Вариант Биологиче- Влажность Массовая доля Содержа- идк,
опыта ская урожайность, ц/га клеиковины ние белка ус. ед.
% от сухого вещества
Контрольный участок 33,5±2,7 12,8±0,5 21,0±1,1 17,9±0,7 71,3+2,7
Участок с вне-
сением барды (180 т / га) 40,9±1,1 10,7±0,3 22,5±1,0 20,2±0,5 70,5±2,0
Технологии пищевой и ne
АПК-прооукты з ±
ывающей промышленности питания, № 1, 201Ь
Перед уборкой влажность зерна как в контрольном, так и в опытном варианте была ниже 14 %, что соответствует техническим требованиям (ГОСТ Р 52554-2006).
По содержанию белка в обоих вариантах зерно относится к 1 -му классу (не менее 14,5 %). Однако лучшее азотное питание увеличило содержание белка в зерне на 2,3 % в варианте с внесением барды.
По массовой доле сырой клейковины зерно в обоих вариантах относится к 4-му классу, однако в варианте с внесением барды его содержание было на 1 % выше, что уже находится на границе с 3-м классом качества. По показателю ИДК клейковины можно оценить как хорошее (45-75). Но и в этом случае по значениям ИДК качество клейковины при внесении барды улучшилось. Хотя эти изменения не позволили отнести зерно яровой пшеницы к более высокому классу качества. Низкое содержание клейковины, по-видимому, обусловлено погодными условиями, в первую очередь высокими температурами и значительным количеством осадков.
По результатам исследований можно сделать выводы.
1. Внесение барды в дозе 180 т/га в почву привело к улучшению следующих агрохимических показателей: увеличилось содержание нитратного азота в почве в 4 раза, обменного калия - на 50 % и гумуса - на 1,3 %.
2. Внесение барды в дозе 180 т/га приводит к небольшому подкислению почвы. Поэтому при внесении барды необходимо предусмотреть мероприятия по известкованию почвы и контроль за реакцией почвы.
3. Для оптимизации содержания элементов питания в почве необходимо внесение фосфорных удобрений, так как внесение барды никак не влияет на содержание в почве доступного растениям фосфора.
4. Внесение барды в дозе 180 т/га повышает урожайность яровой пшеницы на 7,4 ц/га или на 22 % (на контрольном участке биологическая урожайность яровой пшеницы составила 33,5±2,7 ц/га, на участке с внесением барды - 40,9±1,1 ц/га).
5. Внесение барды в дозе 180 т/га повышает качество зерна яровой пшеницы, значимо увеличивая содержание белка и клейковины.
1. Габуев, А.Б. О правовом режиме отходов спиртового производства [Текст] /
A.Б. Габуев // Бизнес в законе.- 2009.- № 3. - С. 14 - 17.
2. Гурин, А.Г. Эффективность использования фильтрата спиртовой барды под многолетние травы [Текст] / А.Г. Гурин, C.B. Резвякова / / Зернобобовые и крупяные культуры.- 2014.- № 1 (9). - С. 79 - 84.
3. Леденев, В.П. Переработка барды: опыт, реальность, перспективы [Текст] /
B.П. Леденев // Ликероводочное производство и виноделие. - 2008. - № 7 (103).
4. Лисицкая, М.П. Брожение вокруг барды [Текст] / М.П. Лисицкая // Ликеро-водочное производство и виноделие.- 2008.- № 1 (97). - С. 15-17.
5. Милюков, П.А. Барда - проблема и решения [Текст] / П.А. Милюков // Винтэк.- 2006.- № 2. - С. 6 - 8.
6. Алексеев Г.В., Башева Е.П., Дерканосова A.A. / Возможные направления компьютерного моделирования и проектирования технологических машин и оборудования пищевых производств/ Вестник Воронежского государственного университета инженерных технологий 2015-4, С. 22-27.
7. Ненайденко, Г.Н. Послеспиртовая барда в качестве органического удобрения [Текст] / Г.Н. Ненайденко, О.С. Журба, В.Д. Шереверов // Ликероводочное производство и виноделие.- 2008.- № 7 (103) .- С. 12-15.
ЛИТЕРАТУРА
- С. 8-11.
8. Рециклинг отходов в АПК [Текст] : справочник. - М.: ФГБНУ «Росинформа-гротех», 2011. - 296 с.
REFERENCE
1. Gabuev, А.В. About legal regime of alcohol production waste [Text] / A.B. Ga-buev // Business-in-law.- 2009.- № 3 .- P. 14-17.
2. Gurin, A.G. Efficiency of the filtrate spirit bards under the perennial grasses [Text] / A.G. Gurin, S.V. Rezvyakova // Legumes and cereal crops.- 2014.- № 1 (9).
- P. 79-84.
3. Ledenev, V.P. - Processing of bards: experience, reality, perspectives [Text] / V.P. Ledenev // Alcoholic beverage production and winemaking.- 2008.- № 7 (103).
- P. 8-11.
4. Lisitskaya, M.P. The bards hanging around [Text] / M.P. Lisitskaya / /Alcoholic beverage production and winemaking.- 2008.- № 1 (97). - P. 15-17.
5. Milyukov, P.A. Bard - problems and solutions [Text] / P.A. Milyukov / / Vintek. -2006. - No 2. - P. 6-8.
6. Alekseev G.V., Basheva E.P., Derkanosova A.A. / Possible directions of computer modeling and design of technological machines and equipment of food productions / Bulletin of the Voronezh state university of engineering technologies 2015-4, P. 22-27.
7. Nenajdenko, G.N. Distiller's grain as organic fertilizer [Text] / G.N. Nenajdenko, O.S. Zhurba, V.D. Shereverov // Alcoholic beverage production and winemaking.
- 2008. - № 7 (103). - P. 12-15.
8. Waste recycling in the agricultural sector [Text] : handbook. - Moscow, 2011.
- 296 p.
