Воспроизводство плодородия почв с помощью осадков сточных

ЭКОЛОГИЧЕСКИЕ, ГЕНЕТИЧЕСКИЕ И ТЕХНОЛОГИЧЕСКИЕ ПРОБЛЕМЫ ПОВЫШЕНИЯ УСТОЙЧИВОСТИ АГРОЦЕНОЗОВ
По зонам Оренбургской области мы не можем
этого сказать, так как многолетние данные Крюч
кова А.Г., Тихонова В.И. и других ученых Орен
буржья за 20–30 лет показывают, что на востоке
зерно имеет более высокие показатели, чем в дру
гих зонах [Крючков А.Г., 2006].
Однако, по нашим данным (2000–2006 гг.),
такой закономерности не обнаружено.
Изучив влияние условий выращивания и роль
предшественников (2000–2006 гг.), можно сделать
следующие выводы:
– разные сорта в экологическом испытании в
центральной и восточной зонах имеют различные
показатели не только по урожайности, но и по
физикохимическим и хлебопекарным качествам;
– наиболее высокие показатели имеют сорта
Тулайковская 5, ЮгоВосточная 2 и Варяг;
– лучшие предшественники в центральной и
в восточной зонах – черный пар, кукуруза и ози
мые, поэтому для получения зерна более высокого
качества следует размещать сорта по этим пред
шественникам.
способность – 70%. По предшественникам ози
мые и пшеница по пшенице эти показатели не
сколько уступают и черному пару, и кукурузе [3].
Хлебопекарные качества высокие по трем пред
шественникам: черный пар, кукуруза и озимые;
по пшенице эти показатели ниже. Так, объемный
выход всего 610 мл, в то время как у вышепере
численных – 630–650 мл.
Таким образом, в центральной зоне более вы
сокие показатели физикохимических и хлебопе
карных качеств были получены по предшествен
никам черный пар, кукуруза и озимые.
По восточной зоне сложились аналогичные
показатели, как и по центральной зоне.
По стекловидности, содержанию белка и
клейковины показатели несколько выше, чем в
центральной зоне, а по другим предшественни
кам, как и в центральной зоне, аналогичные за
кономерности.
Показатели альвеограммы и фаринограммы
ниже вследствие того, что погодные условия 2002–
2005 гг. имели отличия от природных условий цен
тральной зоны – больше осадков и ниже средне
месячная температура за теплый период (что не
характерно для восточной зоны). Поэтому, изучая
роль предшественников, мы можем констатиро
вать, что закономерность проявляется по черному
пару, кукурузе и озимым, меньше – по пшенице.
Литература
1. Абдарашитов, Р.Х. Сорт, семена и урожайность. Оренбург,
2002. С. 445.
2 . Егоров, Г.А. Технологические свойства зерна. М., 1985. 333 с.
3 . Крючков, А.Г. Основные принципы и методология агро
номического районирования зернобобовых культур в сте
пи Южного Урала. М., 2006. 707 с.
Воспроизводство плодородия почв
с помощью осадков сточных вод
А.В. Филиппова, к.сх.н., зав. кафедрой, А.А. Мель
ко, зав. лабораторией, Оренбургский ГАУ
муму риск для здоровья человека и качества ок
ружающей среды. Федеральные правила стиму
лируют использование осадков в качестве удоб
рения как почвоулучшителя [1, 2].
Осадки сточных вод многих городов по дей
ствию на агроценозы могут рассматриваться как
ценные органические удобрения, аналогичные
навозу или компостам [3].
ОСВ способствуют повышению активности
почвенных микроорганизмов, которые участвуют
в гумусообразовании не только косвенно, благо
даря процессам разложения, но и непосредствен
но включаясь в синтез гумусовых веществ почвы,
что в свою очередь приводит к повышению уро
жайности почвы [4].
В 2004–2006 гг. проводились исследования
ОСВ очистных сооружений ЮУФ ООО «Газпром
энерго», п. Павловка Оренбургского района Орен
бургской области.
Химические анализы почвы, ОСВ и расти
тельных образцов проводились на базе Центра
агрохимической службы «Оренбургский». Содер
жание тяжелых металлов в ОСВ и растительных
В настоящее время наблюдается все возраста
ющая тенденция истощения плодородия почв.
В связи с этим возникает острая необходимость
применения нетрадиционных видов удобрений,
способных восстановить плодородие или хотя бы
снизить деградацию почв. К таким нетрадицион
ным видам удобрений относятся, в частности,
осадки сточных вод (ОСВ).
Как показывает зарубежный опыт, одним из
основных методов утилизации ОСВ служит их
сельскохозяйственное использование. Так, в сред
нем по странам в качестве удобрения использует
ся 32,4% осадков. В США за последние 25 лет вне
сение осадков сточных вод в почву увеличивалось
с 0,93 до 4 млн.т (в расчете на сухое вещество).
Налажено успешное использование для этих це
лей осадков из городов Чикаго, Мэдисон, Колум
бус и др. В 1993 г. Агентство по охране окружаю
щей среды США опубликовало правила, регули
рующие применение осадков, сводящие к мини
91
БИОРЕСУРСЫ СУШИ
вых процессов значительно возрастает при ис
пользовании осадков.
Анализ, проведенный на накопление тяжелых
металлов в вегетативной массе индикаторного ра
стения, показал отсутствие превышения ТМ. Это
дало основание провести эксперимент на растени
ях с высокой биологической продуктивностью для
оценки удобрительных качеств изучаемых ОСВ.
Выбранные для эксперимента овощные куль
туры в нашем случае играют роль тестобъектов,
так как и перец, и баклажан являются не только
высокоотзывчивыми культурами, но и индикато
рами засоления почвы. Результаты ростовых про
цессов показывают, что по всем изучаемым вари
антам шел активный прирост.
Опережение в росте перцев на 14–15 см наблю
далось в конце вегетации на варианте при дозе
внесения ОСВ 60 т/га. Высота растений баклажа
на, выращенных на дозе с ОСВ 80 т/га, превыша
ет высоту растений, выращенных на контрольном
варианте, на 16–20 см в течение всего изучаемого
периода. Изучаемые ОСВ оказывают положитель
ное влияние на рост и развитие перцев и баклажа
нов в период всей вегетации.
Изучение динамики урожайности показыва
ет, что при внесении ОСВ наблюдается повыше
ние количества плодов по сравнению с конт
рольным вариантом (табл. 1). Наибольшее пре
вышение урожайности перцев наблюдается при
дозе внесения ОСВ 60 т/га, у баклажанов дос
тигнута небольшая разница превышения урожай
ности над контролем на вариантах при внесении
доз ОСВ 60 т/га и 80 т/га. Разница по всем изуча
емым вариантам существенна и может считаться
закономерной, так как обусловливается изучае
мым фактором.
образцах определялось на атомноабсорбцион
ном спектрофотометре. Определение нитратов
проводилось ионоселективным методом. Опре
деление содержания гумуса в почве после внесе
ния ОСВ проводили методом Никитина. В рас
тениях определяли накопление в товарной части
урожая нитратов из среднесмешанного образца
стандартных плодов. Минерализация раститель
ных проб осуществлялась методом сухого озоле
ния. Исследование изучаемого ОСВ на яйца гель
минтов проводилось по методике Н.А. Романен
ко (1996) [5].
Влияние ОСВ на растения изучалось в мел
коделяночном полевом опыте рендомизирован
ным способом размещения делянок, в прямом
воздействии. Опыт был заложен в четырехкрат
ной повторности по следующей схеме: 1. Конт
роль – навоз КРС в дозе 40 т/га; 2. Доза внесения
ОСВ – 40 т/га; 3. Доза внесения ОСВ – 60 т/га;
4. Доза внесения ОСВ – 80 т/га. Во время вегета
ции проводились фенологические и биометри
ческие измерения по методикам ТСХА. Динами
ку урожая определяли методом прямого взвеши
вания.
Почвенную активность определяли методом
льняных полотен («аппликаций») [4] на 40й день
после высадки культур. Посев почвенных образ
цов для микробиологических исследований про
водили в разведении 1:1000 на МПА. Количе
ственный учет микроорганизмов провели методом
микроскопирования на фиксированных препара
тах, окрашенных по Грамму. По размеру и форме
колоний, а также цвету, профилю и консистенции
колоний провели родовое определение микробио
тического сообщества.
Изучаемый осадок сточных вод после пяти лет
хранения на иловых площадках представляет со
бой землеподобную массу 50–60% влажности, со
держит 36% (от сухого) органических веществ, до
2,24% общего азота, до 1,26% валового фосфора
(Р2О5), до 0,3% калия (К2О), богатый набор мик
роэлементов. Особые требования предъявляются
к содержанию тяжелых металлов в осадках [6].
Этот санитарнохимический фактор может стать
ограничивающим при утилизации осадков в ка
честве удобрения. Изучаемый нами осадок не по
казал превышения ни по одному из регламенти
рованных тяжелых металлов [7].
Таким образом, осадки очистных сооружений
п. Павловка ЮУФ ООО «Газпромэнерго» проти
вопоказаний для применения в качестве органи
ческих удобрений не имеют. Для изучения влия
ния данного ОСВ в качестве органического удоб
рения мы провели ряд опытов с использованием
фитообъектов. Растениеминдикатором, хорошо
реагирующим на содержание солей тяжелых ме
таллов, является кресссалат (Lapidum sativum).
Выращивание его на определенных соотношени
ях почвы и ОСВ показало, что активность росто
1. Урожайность перцев и баклажанов
в технической спелости
Урожайность кг/м2
Варианты
средняя
урожайность
прибавка
к контролю
Перцы
Контроль
ОСВ 40 т/га
ОСВ 60 т/га
ОСВ 80 т/га
3,06
4,45
5,90
4,25
–
1,39
2,84
1,19
Баклажаны
Контроль
ОСВ 40 т/га
ОСВ 60 т/га
ОСВ 80 т/га
6,06
7,70
8,04
8,06
–
1,64
1,98
2,00
Для определения содержания тяжелых метал
лов и нитратов, поступающих в конечную продук
цию при внесении различных доз ОСВ в почву,
был проведен химический анализ овощей по стан
дартным методикам (табл. 2).
92
ЭКОЛОГИЧЕСКИЕ, ГЕНЕТИЧЕСКИЕ И ТЕХНОЛОГИЧЕСКИЕ ПРОБЛЕМЫ ПОВЫШЕНИЯ УСТОЙЧИВОСТИ АГРОЦЕНОЗОВ
2. Содержание ТМ и нитратов в плодах при различных дозах внесения ОСВ, мг/кг
Варианты
Cd
Fe
Массовая
концентрация
нитратов
0,006
0,006
0,010
0,006
3,62
4,13
4,13
4,48
6,46
4,99
5,60
4,56
0,010
0,007
0,007
0,007
0,03
5,98
4,89
5,80
4,89
290,0
16,32
9,07
14,51
11,24
200,0
Содержание в натуральном веществе
Cu
Zn
Pb
Перцы
Контроль
ОСВ 40 т/га
ОСВ 60 т/га
ОСВ 80 т/га
0,60
0,57
0,43
0,45
0,77
0,81
0,60
0,62
Контроль
ОСВ 40 т/га
ОСВ 60 т/га
ОСВ 80 т/га
ПДК
0,45
0,27
0,30
0,28
5,0
0,63
0,68
0,65
0,66
10,0
0,06
0,08
0,03
0,08
Баклажаны
0,90
1,08
0,05
0,91
0,5
также активно на варианте при дозе внесения
ОСВ 80 т/га и превышало контрольный вариант в
1,5 раза. Но большая численность грибов наблю
далась при внесении ОСВ в дозе 60 т/га и соста
вила 108 колоний на 1 г почвы, что превысило кон
троль более чем в 2 раза. Многими эксперимен
тальными работами [4] показано участие в разру
шении почвенного гумуса грибов из родов
Aspergillus, Penicillium. В разложении органичес
кого вещества принимают участие неспоровые
бактерии рода Sarcina, численность которых в
нашем случае превышает контроль в 1,6 раза при
дозе ОСВ 60 т/га и составляет 18756 колоний на
1 г почвы. Наибольшая численность колоний не
споровых бактерий рода Pseudomonas, разлагаю
щих органику и участвующих в денитрификации,
была при дозе внесения ОСВ 60 т/га 498, при дозе
80 т/га – 786 колоний на 1 г почвы.
Анализ растений, выросших на почвах с при
менением различных доз ОСВ, показал, что в изу
чаемых вариантах произошло снижение содержа
ния меди при использовании ОСВ. Органичес
кая составляющая применяемых ОСВ и нейтра
лизация кислотности в варианте с дозой 60 т/га
увеличили емкость катионного обмена и активи
зировали образование коллоидных соединений,
что позволило перевести тяжелые металлы в мало
подвижное и недоступное для растений состояние.
Превышение содержания свинца в плодах бакла
жана, по сравнению с контролем, мы наблюдали
по всем вариантам опыта, исключая вариант с
дозой внесения 60 т/га. Скорее всего, это проис
ходило за счет внесения оптимальной дозы ОСВ,
способствующей инактивации соединений свин
ца и перевода его в малоподвижные формы [8]. Во
всех остальных случаях превышения установлен
ных норм ПДК ни по одному из тяжелых металлов
не наблюдалось.
Изучение целлюлозолитической активности
микробиотического комплекса проводилось мето
дом льняных полотен по изучаемым вариантам [9].
На контрольном варианте разрушение поверх
ности ткани составило в среднем 52%, при дозе
внесения ОСВ 40 т/га – 70%, при дозе ОСВ 60 т/га –
74%, на дозе 80 т/га микроорганизмами было унич
тожено 82% льняной поверхности.
Разложение льняного полотна объясняется уве
личением численности актиномицетов и грибов
[9], что подтверждается нашими микробиологи
ческими посевами. Численность актиномицетов
при дозе внесения ОСВ 80 т/га превышает конт
рольную в 2 раза и составляет 672 колонии рода
Actinomyces на 1 г почвы. Развитие грибных ко
лоний (родов Aspergillus, Mucor, Penicillium) шло
Литература
1. LueHing C., Zens, D.R., Piets, R.J., Granato, T.S. Encouraging
the feneficial use of sewage sludge // Amer Soc Agron. Annu.
Meet. Cincinnati, 1993. P. 322.
2 . Organik materials have their place / Idaho FarmerStockman.
1980, 98, №4. P. 24–25.
3 . Decker, A.H., Charey, R.L., Davidson, J.P., Hemmond, R.S. and
Mohanty S.B. Evaluation of sewage sladge fertilization of pastures
for buf cattle // Summ. of Papers XIV Int. Grassl. Congr., 1981.
4 . Аристовская, Т.В. Микробиология процессов почвообра
зования. Л.: Наука, 1980. 187 с.
5 . Методы санитарнопаразитологических исследований: ме
тодические указания. МУК 4.2.79699 от 22.12.1999 г.
6 . Санитарные правила и нормы СанПиН 2.1.7.57396. Гигие
нические требования к использованию сточных вод и их осад
ков для орошения и удобрения. М.: Минздрав РФ, 1997.
7 . ГОСТ Р 17.4.3.072001. Охрана природы. Почвы. Требова
ния к свойствам осадков сточных вод при использовании
их в качестве удобрений.
8 . Байдина, Н.Л. Инактивация тяжелых металлов гумусом и
цеолитом в техногенно загрязненной почве // Почвоведе
ние. 1994. №9. С. 121–125.
9 . Мишустин, Е.Н. Микробиология / Е.Н. Мишустин, В.Т. Ем
цев. М.: Агропромиздат, 1987. 386 с.
93