CC BY
93
ВЛИЯНИЕ СТОЧНЫХ ВОД СВИНОКОМПЛЕКСА ПРИ ОРОШЕНИИ НА ОСНОВНЫЕ ПОКАЗАТЕЛИ ЧЕРНОЗЁМА ТИПИЧНОГО
Ю.А. Нагорных
Аннотация. Приведены результаты химического и бактериологического анализа сточных вод и биопрепаратов (Вэйст-Трит и Агротроф), выявлено их влияние на влажность и микробиологическую активность почвы.
Ключевые слова: сточные воды, тяжёлые металлы, микроэлементы, патогены, влажность почвы, микробиологическая активность.
Орошение сточными водами приводит к повышению продуктивности земель. Увлажнив почву, оросительная вода вступает с ней во взаимодействие, изменяет её физическое состояние, ход микробиологических процессов, химические и другие превращения, то есть становится одним из факторов почвообразовательного процесса, определяет в некоторой степени уровень эффективного и потенциального плодородия почвы [4].
Длительное регулярное орошение сточными водами свинокомплекса, богатыми различными химическими соединениями, ведёт к ухудшению качества грунтовых вод за счёт накопления различных форм азота -основного загрязняющего вещества - выше нормативных величин в несколько раз [2]. Также отмечается тенденция постепенного увеличения нитритов за счёт их концентрации в свиноводческих стоках [1].
Помимо содержания макро- и микроэлементов, свиноводческие стоки характеризуются загрязнением патогенной микрофлорой и яйцами гельминтов, имеющих длительные сроки выживаемости (от 20 до 475 дней), которые могут негативно сказаться при выращивании сельскохозяйственных культур. Поэтому нами были использованы два биопрепарата: Вэйст-Трит и Агротроф, которые оказывают обеззараживающее действие на сточные воды свинокомплекса.
Биопрепарат Вэйст-Трит - полностью биологический препарат, содержит живую синергическую кон-сорцию 6-12 видов естественных почвенных аэробных и анаэробных факультативных сапрофитных микроорганизмов, отобранных и адаптивно селекционированных по критерию эффективности разложения сложных органических соединений до воды и диоксида углерода, нитрификации и денитрификации, антагонизма к патогенной микрофлоре [http//mikrozim/dungtreatment.ru].
Биопрепарат Агротроф - это комплекс полезных бактерий, предназначенных для обработки стоков в свиноводческих комплексах. Данный биопрепарат состоит из монокультуры бактерий вида Bacillus subtilis, не подвергавшихся генно-инженерным модификациям и титра бактерий, являющихся целлюлозолитическими микроорганизмами (3,2 • 109 КОЕ/г). Агротроф за счёт комплексного воздействия на сточные воды повышает скорость их разложения. При этом улучшаются основные санитарные показатели [3].
Данные биопрепараты предназначены для переработки навоза, очистки, утилизации и обезвреживания навоза, навозных стоков свинокомплексов, ускорения получения удобрения и навоза.
Для определения эффективности биопрепаратов были проведены паразитологические и микробиологические исследования, которые показали, что в сточных водах свинокомплекса не обнаружены яйца гельминтов и цисты патогенных простейших (таблица 1). Поэтому стоки по названным показателям отвечают требованиям СанПиН 3.2.1333-03 «Профилактика паразитарных болезней на территории РФ».
Таблица 1 - Результаты бактериологического анализа сточных вод (СВ) и СВ + биопрепаратов
Определяемые показатели Гигиенический норматив Сточные воды Сточные воды + Вэйст Трит Сточные воды + Агротроф
Яйца гельминтов отсутствие не обнаружены не обнаружены не обнаружены
Цисты простейших отсутствие не обнаружены не обнаружены не обнаружены
Патогенная микрофлора в 1 л 105 не выделена не выделена не выделена
ОКБ в 100 мл 108-109 8х1010 5х109 5х109
Примечание: НД на методы исследований: паразито-логические исследования (МУК..2.796-99) и микробиологические исследования (МУ 2.1.5.800-99)
Вместе с тем определение микробиологического показателя в свиноводческих стоках свидетельствует, что превышение гигиенического норматива приходится на ОКБ. Отсюда следует, что сточные воды не соответствуют требованиям СанПиН 2.1.5-980-00. Так, наибольшее значение данный показатель имеет в сточных водах (8х1010), а наименьшее с биопрепаратами Вэйст-Трит и Агротроф (5х109). Всё это указывает на обеззараживающую способность биопрепаратов [5].
Очевидно, что систематическое, то есть многоразовое использование свежих свиноводческих стоков в качестве удобрения способно вызывать деградацию почвы, загрязнение растений, подземных вод и близлежащих водоёмов.
Таблица 2 - Результаты анализов сточных вод (СВ) свинокомплекса и СВ + биопрепараты
Показатели Нормативы на методы испытаний Результаты измерений
СВ СВ + Вэйст-Трит СВ + Агротроф
рН^, рН ед. 27979-88 8,1 7,9 7,4
Массовая доля влаги, % 26713-85 96,38 96,60 93,07
Массовая доля сухого остатка, % 26713-85 3,62 3,40 6,93
Массовая доля золы, % 26714-85 1,05 0,91 1,41
Массовая доля органического вещества, % 27980-88 2,57 2,49 5,52
Массовая доля общего азота (№), % 26715-85 0,52 0,50 0,53
Массовая доля нитратного азота (NO3), % 26717-85 0,0075 0,01 0,0076
Массовая доля общего фосфора (P2O5), % 26717-85 0,08 0,06 0,21
Массовая доля общего калия (К2О), % 26718-85 0,33 0,34 0,29
Массовая доля общего кальция (Са), % 26570-95 0,16 0,11 0,18
Массовая доля магния % 30502-97 0,056 0,062 0,065
Подвижный бор (В), % Р 50688-94 0,00005 0,00007 0,00006
Массовая доля серы №), % МУ, М.-1993 0,09 0,092 0,08
Массовая доля натрия (№), % 30503-97 0,05 0,05 0,07
Помимо бактериологического исследования были проведёны химические анализы, представленные в таблице 2, характеризующие качество сточных вод свиноводческого комплекса «Любимовская» и сточных вод совместно с биопрепаратами Вэйст-Трит и Агротроф.
Приведённые в таблице 2 данные свидетельствуют, что химический состав сточных вод свинокомплекса и биопрепаратов имеют высокую концентрацию удобрительных веществ и сухого вещества. Наибольшая массовая доля сухого остатка приходится на пробу «Сточные воды + Агротроф», которая составляет 6,93 %.
Все пробы сточных вод свинокомплекса имели слабощелочную реакцию, рН которых находится в пределах 7 -8. Применение биопрепаратов Вэйст-Трит и Агротроф способствовало снижению щелочности, соответственно, до 7,9 и 7,4. Это означает, что по данному показателю пробы сточных вод отвечали агромелиоративным требованиям к поливным сточным водам.
Наряду с достоинствами получаемого на основе сточных вод удобрения, следует учитывать и возможные отрицательные последствия их применения, связанные с наличием в них вредных веществ. В этих случаях требуется контроль содержания данных химических веществ в свиноводческих сточных водах для предотвращения загрязнения окружающей среды. С этой целью был проведён химический анализ сточных вод на содержание в них тяжёлых металлов (таблица 3).
Данные, представленные в таблице 3, показывают, что концентрация тяжёлых металлов в сточных водах превышала ПДК по меди, марганцу, цинку, кадмию. Причём по меди в 7 - 10 раз, по марганцу в 15 - 20 раз, по цинку в 14 - 17 раз. Концентрация кобальта и свинца находилось в пределах ПДК.
В связи с этим, при использовании сточных вод свинокомплекса в качестве удобрений при выращивании сельскохозяйственных культур необходим строгий контроль за тяжёлыми металлами не только в сточных водах, но и в почве. Так, если в почве упомянутые металлы будут находиться на уровне ПДК, то при орошении сточными водами необходимы дополнительные мероприятия, снижающие их подвижность в почве, например, известкование.
Для того чтобы разработать экологически-безопасные рекомендации по применению сточных вод для орошения необходимо знать содержание химических элементов в почве. С этой целью при проведении полевых опытов была выполнена оценка плодородия чернозёма типичного, куда вносились свиноводческие стоки (таблица 4).
Агрохимические исследования чернозёма типичного показали, что содержание органического вещества и кислотности на всех вариантах опыта находились на одном уровне, составляя в среднем 4,5 и 5,3 соответственно. Данные, представленные в таблице 4, показыва-
ют, что содержание микроэлементов было примерно одинаковое на всех вариантах. Но необходимо отметить, что применение биопрепаратов Вэйст-Трит и Аг-ротроф способствовало небольшому снижению содержания данных микроэлементов.
Таблица 4 - Химический состав чернозёма типичного среднесуглинистого (2012 - 2013 гг.)
Содержание
Показатели СВ + СВ +
Контроль СВ Вэйст- Агро-
Трит троф
Гумус, % 4,5 4,5 4,5 4,5
Кислотность, рН 5,3 5,3 5,4 5,3
Микроэлементы:
- Азот (Ы), мг/кг 111,7 113,7 106,0 106,3
- Фосфор (Р2О5), мг/кг 185,7 181,3 197,0 185,0
- Калий (К2О), мг/кг 80,3 75,7 77,0 71,7
- Кальций (Са), мг/кг 16,8 17,0 17,2 17,3
- Магний (Mg), мг/кг 5,7 5,0 4,3 4,1
- Марганец (Мп), мг/кг 5,3 6,7 4,7 6,4
Тяжёлые металлы:
- Медь, мг/кг 0,11 0,14 0,13 0,13
- Цинк, мг/кг 0,51 0,47 0,48 0,47
- Кадмий, мг/кг 0,048 0,055 0,045 0,046
- Кобальт, мг/кг 0,11 0,12 0,11 0,11
- Свинец, мг/кг 0,72 0,84 0,73 0,66
Аналогичная тенденция наблюдалась и в отношении тяжёлых металлов. Так, при внесении сточных вод в почву происходило увеличение содержания в почве меди, кадмия, кобальта и свинца, а применение биопрепаратов способствовало их снижению.
Внесение сточных вод свинокомплекса и биопрепаратов благоприятно влияло на увлажнение почвы, а именно происходило увеличение влаги в почвенных образцах на 1,47 % в варианте со сточными водами и на 1,44 % с биопрепаратом Вэйст-Трит + сточные воды свинокомплекса (таблица 5).
Таблица 5 - Содержание влаги в почвенных образцах, % (2013 г.)
№ п/п Вариант опыта Содержание влаги Среднее
1. Контроль 13,4 13,35 13,4 13,38
2. Сточные воды 17,2 13,7 13,65 14,85
3. Сточные воды + Вэйст-Трит 14,85 13,45 16,15 14,82
4. Сточные воды + Агротроф 12,6 12,6 14,0 13,1
Также данные, приведенные в таблице 5 показывают, что на варианте с биопрепаратом Агротроф содержание влаги было близко к её содержанию на контроле
- 13 %.
В связи с тем, что происходило увеличение влажности почвы при внесении сточных вод свинокомплекса, возможна тенденция повышения численности дождевых червей в ней, вследствие более благоприятных условий для их существования. Численность червей (таблица 6) определяли методом ручной разборки по М.С. Гилярову (2012-2014 гг.).
Анализ данных, приведенных в таблице 5 показывает, что использование сточных вод свинокомплекса совместно с биопрепаратами способствовало повыше-
Таблица 3 - Содержание тяжёлых металлов в сточных водах (СВ) свинокомплекса и СВ + биопрепараты
№ п/п Результаты измерений
Си Мп гп са Со РЬ
1. Сточные воды 8,48 1,5 15,72 0,0065 0,043 0,031
2. Сточные воды + Вэйст-Трит 7,86 2,03 14,11 0,007 0,049 0,030
3. Сточные воды + Агротроф 10,02 2,08 17,4 0,0085 0,045 0,034
ПДК 1 0,1 1 0,01 1 0,03
нию численности дождевых червей примерно на 22 % в варианте «сточные воды свинокомплекса» и «сточные воды + Агротроф» и до 33 % с биопрепаратом Вэйст-Трит. В связи с этим можно предположить, что для поддержания численности полезных почвообразовате-лей и гумификаторов необходимо внесение сточных вод свинокомплекса в качестве удобрений.
Индикаторами здоровья почвы могут служить микробные сообщества, так как они обладают высокой чувствительностью к антропогенному воздействию. Общую биологическую активность характеризует, в частности, величина целлюлозоразрушения льняной ткани (таблица 7).
Таблица 7 - Целлюлозоразрушающая способность почвы в пахотном (0-20 см) слое
биологической активности. Так, наиболее высокие показатели отмечены в вариантах, где вносились сточные воды и биопрепараты Вэйст-Трит и Агротроф. Это объясняется тем, что внесение свиноводческих стоков способствовало более высокой относительной влажности воздуха и температуры, а также увеличению влаги в почве. Отсюда улучшение всех этих сопутствующих режимов способствует более благоприятному существованию почвенной биоты.
Список использованных источников
1 Желязко В.И., Курсаков В.К. Экологическое состояние подземных вод на земледельческих полях орошения стоками свиноводческих комплексов // Экологическое состояние природной среды и научно-практические аспекты современных мелиоративных технологий. - 2004. - С. 208 - 213.
2 Захарова О.А., Карпенко Н.П., Евсенкин К.Н. Изучение режима грунтовых вод в последействии длительного орошения сточными водами свинокомплекса // Проблемы развития мелиорации и водного хозяйства и пути их решения: материалы Международной науч.-практ. конф., г. Москва. Ч. 4. - М.: Моск. гос. ун-т природообустройства, 2011. - С.113 -118.
3 Агротроф: меньше аммиака - больше привесы / Г. Лаптев, Н. Новикова, Д. Селиванов и др. // Животноводство России. Спецвыпуск. - 2012. - С. 61.
4 Мажайский Ю.А., Захарова О.А., Желязко В.И. Изменение целлюлозоразрушающей активности серых лесных почв региона в зависимости от срока орошения сточными водами свинокомплексов // Пробл. мелиорации, водохоз. стр-ва и обустройства сел. территории на современном этапе: материалы Междунар. научно-практ. конференции, посвященной 160-летию образованию БГСХА, 2 - 3 июня 2000 г., г. Горки. - Горки: Изд-во БГСХА, 2001. - С. 110 - 111.
5 Нагорных Ю.А. Обезвреживание свиноводческих стоков биопрепаратами при проращивании семян гороха посевного // Агро XXI. - 2014. - № 1 - 3. - С. 45 - 46.
Информация об авторе
Нагорных Юлия Анатольевна, аспирант ФГБОУ ВПО «Курская ГСХА», nagornih.jul@mail.ru
Вариант опыта Вес льна до опыта Вес после опыта Убыль, %
2012 г. 2013 г. 2012 г. 2013 г. 2012 г. 2013 г.
Контроль 1,53 1,48 1,51 1.49 1.50 1,52 1,25 1,19 1,23 1,21 1,16 1,29 18,30 19,59 18,54 18,72 22,67 15,46
1,51 1,50 1,22 1,22 18,81 18,95
Сточные воды свинокомплекса 1,61 1,50 1,50 1,52 1,51 1,62 1,03 1,14 1,12 1,11 1,14 1,20 36,02 24,00 25,33 26,93 24,50 25,93
1,54 1,55 1,10 1,15 28,45 25,79
Сточные воды + Вэйст-Трит 1,53 1,48 1,51 1,50 1,49 1,41 1,02 1,03 1,10 1,05 0,95 1,14 33,33 30,46 27,15 30,33 36,24 19,15
1,51 1,47 1,05 1,05 30,31 28,57
Сточные воды + Агротроф - 1,60 1,50 1,61 - 1,10 0,94 1,21 - 31,25 37,33 25,16
- 1,57 - 1,08 - 31,25
Таблица 6 - Количество дождевых червей в пахотном (0-20 см) слое
Вариант опыта 2012 г. 2013 г. Среднее за два года
9 10
Контроль 11 8 10 8 9
9 9
Сточные воды свинокомплекса 12 9 11 11 10 13 11
11 11
12 13
Сточные воды + Вэйст-Трит 12 10 11 12 12
11 12
10
Сточные воды + Агротроф - 12 12 11
11
Как видно из таблицы 7, на контроле (без внесения сточных вод свинокомплекса) за 2 года исследования величина целлюлозоразрушающей активности почвы составила 19 %. При внесении свиноводческих стоков данный показатель увеличился до 28,5 % в 2012 г. и до 25,8 % в 2013 г. Наибольшего значения (30 %) данный показатель достиг при применении биопрепаратов Вэйст-Трит и Агротроф.
Таким образом, внесение сточных вод свинокомплекса и СВ + биопрепараты способствовали улучшению основных показателей почвы: происходила стабилизация кислотности, пополнение почвы макро- и микроэлементами. Помимо этого происходило увеличение
