Delist.ru

Эколого-агрохимическая оценка и оптимизация применения (15.07.2007)

Автор: Варламова Лариса Дмитриевна

Вариант Режим «а» - возврат биомассы в систему, кг/м2 Режим «б» – отчуждение биомассы из системы, кг/м2 Режим «а» в сравнении с режимом «б», ±

кг/м2 %

Контроль 2,19 2,22 ? 0,03 ? 1

ОСВ: опилки: торф

0,5: 1: 1 3,43 3,14 0,29 8

0,5: 2: 1 3,22 2,82 0,40 12

0,5: 1: 2 2,95 2,92 0,03 1

1: 1: 1 3,47 3,46 0,01 0

ОСВ: опилки: почва

0,5: 1: 1 3,96 3,71 0,25 6

0,5: 2: 1 3,75 3,39 0,36 10

0,5: 1: 2 2,89 2,94 ? 0,05 ? 2

1: 1: 1 3,79 3,75 0,04 1

НСР05 0,16 4

Содержание ТМ во всех грунтах, полученных на основе ОСВ, значительно превышает ОДК, установленные для почв, причем в грунтах с использованием торфа концентрация их в среднем в 2 раза выше, чем в грунтах с использованием почвы. Режим содержания газона не оказал однозначного влияния на содержание ТМ в грунте, хотя в грунтах с использованием ОСВ, опилок и торфа прослеживается достаточно четкая тенденция к некоторому снижению их количества при постоянном отчуждении биомассы.

Вместе с тем, концентрация ТМ в траве не превышала ПДК, установленных для сена, а их содержание и коэффициент биологического поглощения были ниже при выращивании культуры на грунтах с использованием торфа. Таким образом, увеличение содержания органического вещества и емкости поглощения в грунтах с использованием торфа, с одной стороны, способствует накоплению (сохранению) тяжелых металлов в верхнем слое, но с другой – снижает их доступность растениям.

8. Оценка эффективности использования

разных форм органосодержащих отходов

Утилизация отходов промышленного птице- и свиноводства в качестве удобрения в целом выгодна для хозяйства, поскольку при наличии согласованной с природоохранными службами технологии образования, хранения и использования их в земледелии в качестве удобрений полностью или частично освобождает предприятие от платежей за размещение отходов в окружающей среде. Экономия средств за счет этого для ОАО «Агрофирма «Птицефабрика Сеймовская» может достигать 1 296 000 рублей, а для ОАО «Ильиногорское» – 12 636 000 руб. Систематическое применение ЖСН в дозе 200 т/га в зависимости от культуры позволяет получать от 2,8 до 14,6 кг к.ед./кг д.в., а птичий помет (20 т/га) – 2,1 кг к.ед./кг д.в, однако энергетически их использование невыгодно (0,3-0,8 ед.), из чего следует необходимость проведения мероприятий по снижению энергоемкости данных процессов, прежде всего, за счет сокращения периодичности и доз внесения. Одним из способов сокращения энергоемкости является переработка отходов методом метанового сбраживания, что позволяет сократить объемы отходов и получить дополнительное количество энергии.

Окупаемость жидкого органического удобрения «Урожай-С» в зависимости от дозы и удобряемой культуры варьирует от 5,7 до 56 кг з.ед./кг д.в. Наиболее отзывчивыми на внесение этого удобрения культурами были вико-овсяная смесь, выращиваемая на зерно, и яровая пшеница. В целом, удобрение, полученное методом метанового сбраживания, агрономически высокоэффективно. Учитывая же, что оно получается как побочный продукт при производстве биогаза из помета, ценность его возрастает и в экологическом аспекте рассматриваемых вопросов. Экономически использование биологической установки эффективно: при выходе 6 000 м3 биогаза и 100 т удобрения в сутки с учетом ориентировочной стоимости 1 т ЖОУ «Урожай-С» 600 руб. и 1 Гкал. – 100 руб., установка окупается в течение 1 года.

Оценивая возможность использования осадков сточных вод в качестве удобрения, в первую очередь следует учитывать потенциальную их опасность, связанную с возможным загрязнением почв и получаемой продукции тяжелыми металлами. Результаты определения предельных доз осадков, которые могут быть использованы в конкретных условиях, показали, что применяемые нами дозы не превышают требований ГОСТ Р 17.4.3.07-2001. Расчеты свидетельствуют, что осадки могут увеличить содержание валовых форм ТМ в почве на 2 (свинец при максимальной дозе внесения) – 12 % (кадмий при внесении 60 т/га) без превышения ПДК (ОДК). Оценка агрономической эффективности внесения ОСВ под многолетнюю злаковую культуру (овсяницу луговую) показала, что окупаемость единицы NPK осадков ниже, чем навоза. В севообороте (ячмень, овес, вико-овсяная травосмесь и два года возделывания люцерны с тимофеевкой) в зависимости от дозы и вида осадка, 1 кг NРК с составе ОСВ обеспечил дополнительное получение от 4,1 до 8,0 кг кормовых единиц. При этом агрономическая ценность очищенных от тяжелых металлов осадков сточных вод была в 1,3-1,4 раза выше, чем ОСВ.

Окупаемость вермикомпостов прибавкой урожая овощных культур (корнеплоды столовой свеклы и моркови, пекинская капуста) высока (23,5-40,8 кг к.ед./кг д.в.), а зерновыми культурами – значительно ниже (1,2-6,3 кг з.ед./кг д.в.). Компосты (исходные субстраты для вермикомпостирования) по своей эффективности уступают как конечному продукту (вермикомпосту), так и исходным составляющим (ОСВ, навозу, помету). Применение вермикомпостов энергетически эффективно (2,7-2,8 ед.), причем удобрение на основе ОСВ и помета явно превосходило помет. Энергоэффективность вермикомпостов была большей, чем у ОСВ и исходных компостов, несмотря на более высокие энергозатраты, связанные с их производством и применением.

Таким образом, в агрономическом и энергетическом отношениях вермикомпосты на основе ОСВ не уступают таким удобрениям, как подстилочный навоз и помет кур.

Внесение очень высоких доз жидкого свиного навоза (200-1000 т/га) и бесподстилочного куриного помета (10-50 т/га) на светло-серой лесной легкосуглинистой почве, с учетом их последействия (викоовсяная смесь и яровой рапс на зеленую массу, овес на зерно), увеличили выход товарной продукции на 47-129 % и 43-105 % соответственно по отношению к неудобряемому контролю, превосходя по эффективности минеральные удобрения, превосходя по эффективности минеральные удобрения, которые были внесены в эквивалентном по содержанию элементов питания, количестве.

Систематическое применение отходов промышленного птице- и свиноводства (бесподстилочный помет в дозе 20 т/га, жидкий свиной навоз – 200 т/га) на дерново-подзолистых почвах легкого гранулометрического состава с очень высоким содержанием подвижного фосфора способствовало увеличению продуктивности кормовых культур на 20 (свербига восточная) ? 250 (левзея сафлоровидная) %, при этом содержание нитратов в полученной растительной продукции было ниже ПДУ (500 мг/кг), а клетчатки – выше установленного норматива.

Использование нового жидкого органического удобрения «Урожай-С», полученного методом метанового сбраживания жидкого куриного помета, под предпосевную культивацию в дозе 5 т/га увеличило урожайность полевых культур на 0,12-1,00 т з.ед./га; при дозе 10 т/га выход зерна яровой пшеницы увеличился на 19 % (0,39 т/га), не уступая действию эквивалентного количества NPK в составе минеральных удобрений; при внесении 15 т/га урожайность зеленой массы кукурузы увеличилась на 40 %, что на 13 % превышало эффект от использования исходного для его получения продукта (жидкого птичьего помета).

Осадки сточных вод с нормативным содержанием тяжелых металлов (не превышающим требований ГОСТ Р17.4.3.07-2001) при использовании их в земледелии повышали урожайность кормовых (сена овсяницы – на 17-30 % по отношению к неудобренному контролю в зависимости от дозы внесения) и технических (прибавка соломы льна-долгунца – 14-18 %) культур. Полученная продукция по основным показателям качества и безопасности соответствовала нормативным требованиям.

Использование химически очищенных осадков сточных вод позволило существенно повысить продуктивность зерно-кормового севооборота (на 0,3- 0,5 т кормовых единиц с 1 га) и урожайность салата (вдвое по сравнению с неочищенными ОСВ). Оценка овощной продукции по санитарно-гигиеническим показателям позволяет отнести ее к экологически безопасным: содержание нитратов, кадмия, хрома, никеля, меди, цинка и железа в зеленой массе салата в 2-4 раза ниже, чем при внесении исходных осадков и не превышало ПДК.

Эффективность применения ОСВ в цветоводстве определяется долей осадков в почвогрунтах и выращиваемой культурой. Для чайно-гибридных роз оптимальным являлся почвогрунт с соотношением «ОСВ:торф:почва» как 1:1:2, где получены самые крупные бутоны и максимальное количество товарных побегов (81 % ? для сорта Кардинал и 90 % ? для Голден Гейтс от общего количества продуктивных побегов). Увеличение доли ОСВ для выращивания горшечной рассады более приемлемо для бегонии, чем для сальвии, о чем свидетельствуют соотношение надземной и корневой массы, площадь листовой поверхности и способность к укоренению. Для сохранения надземной фитомассы («зеленый ковер») определяющим является наличие качественного органического субстрата (торфа) при минимальном количестве осадка сточных вод (соотношение «ОСВ:торф:почвогрунт» как 1:2:1).

Исследования показали, что осадки сточных вод можно использовать в качестве компонента почвогрунтов в зеленом строительстве. Установлено, что режим содержания газона оказал влияние на продуктивность травостоя: она снижалась при отчуждении фитомассы, особенно в вариантах с минимальной долей ОСВ и максимальной долей опилок (на 10-12 %) (отношение «ОСВ:опилки:торф:» и «ОСВ:опилки:почва» как 0,5:2:1). Замена почвы на торф в грунтах, несмотря на очень высокое содержание тяжелых металлов в полученных грунтах, способствовало получению качественной и экологически безопасной растительной продукции (содержание нитратов и ТМ – ниже ПДК), которую можно использовать на кормовые цели.

Установлено, что ОСВ были летальной средой для вермикультуры, а предварительное компостирование их с экологически чистыми органосодержащими материалами обеспечило нормальные условия для развития червей. Содержание азота и органического вещества в вермикомпостах было ниже, чем в исходных субстратах, концентрация тяжелых металлов в них также снижалась, но соответствовала установленным требованиям лишь в удобрении, полученном на основе ОСВ и подстилочного навоза (соотношение компонентов 1:1). В агрономическом отношении более эффективным являлся вермикомпост на основе ОСВ и птичьего помета (прибавки урожая зерновых культур достигали 40 %, овощных – 160 % по отношению к абсолютному контролю), а в экологическом плане – вермикомпост на основе ОСВ и подстилочного навоза КРС (содержание тяжелых металлов в нем не превышало установленных нормативов).

Использование нетрадиционных удобрительных материалов в сельском хозяйстве оказало положительное влияние на плодородие почвы: значительно увеличивалось содержание подвижных соединений фосфора (на 10- 110 мг/кг в зависимости от формы и дозы удобрения) и минеральных форм азота (на 5-10 мг/кг); стабилизировались физико-химические показатели почвы; при использовании качественных удобрений (вермикомпосты) повышалось содержание в почве органического вещества (на 8-10 % в сравнении с неудобренным контролем). Проблемным элементом в земледелии при внесении изучаемых удобрений является содержание в почве обменного калия: интенсивность баланса по элементу при внесении ОСВ и «Урожая-С» составила 1-36 %.

Внесение органосодержащих отходов народного хозяйства, как энергетического материала, обогащенного собственной специфической микрофлорой, отразилось на биологической характеристике почвы, о чем свидетельствуют комплексные показатели активности почвенной биоты. Существенное и стабильно положительное влияние удобрения оказали на нитрифицирующую способность (при внесении ЖОУ «Урожай-С» она увеличивалась в 1,5-2,0 раза по сравнению с неудобренным контролем). Наиболее адекватно изменения микробиологического состояния почв отражала целлюлозоразлагающая способность (при внесении ОСВ в 90 % случаев наблюдалось ее явное снижение), наименее устойчивое действие удобрения оказали на интенсивность дыхания.

Агроэкономическая эффективность жидкого свиного навоза в зависимости от культуры достигала 14,6 (левзея сафлоровидная), птичьего помета – 2,0 (кострец безостый), осадков сточных вод в зависимости от дозы и культуры – 8,0, вермикомпостов (в зависимости от вида) в полевом севообороте – 3,6, в овощном – 40,8 (вермикомпост на основе ОСВ и помета) кг к.ед./кг д.в. Окупаемость 1 кг действующего вещества жидкого органического удобрения «Урожай-С» в зависимости от культуры и дозы изменялась от 5,7 (ячмень на зерно) до 56,0 (викоовсяная смесь на зерно) кг з.ед.

Экономия предприятий индустриального птице- и свиноводства за счет снижения экологических платежей за размещение органосодержащих отходов производства (птичьего помета и жидкого свиного навоза) в окружающей среде в результате их утилизации в агроэкосистеме составляет более 1,2 и 12,6 млн. рублей соответственно. Однако энергетически их длительное использование в земледелии неэффективно: энергоотдача не превышает 0,4 единиц. Разовое внесение осадков сточных вод окупается энергией в 1,8-3,3 раза; энергоэффективность вермикомпостов достигает 2,7-2,8 единиц (соответственно вермикомпост на основе навоза КРС и вермикомпост на основе птичьего помета).

РЕКОМЕНДАЦИИ ПРОИЗВОДСТВУ

Жидкое органическое удобрение «Урожай-С» следует использовать под предпосевную культивацию почвы в дозах от 5 до 10 т/га под яровую пшеницу, ячмень, кукурузу, викоовсяную смесь.

Увеличить производство удобрений на основе метанового сбраживания органососержащих отходов птицеводства, позволяющее улучшить экологическую ситуацию в районах функционирования животноводческих комплексов и снизить расход энергоносителей.

Рекомендовать применение осадков сточных вод в оранжереях и зеленом строительстве, что позволит более рационально использовать традиционные органические удобрения, прежде всего, навоз и помет. Доля осадка в грунте должна определяться агроэкологической характеристикой ОСВ и других составляющих грунта и не превышать 20 % общего объема.

Список основных работ, опубликованных по теме диссертации

загрузка...