Эффективность удобрений на основе осадков сточных вод

Урбанизация населения приводит к накоплению огромных масс органических отходов, в том числе коммунальных, в виде осадков сточных вод, которые практически не используются и исключаются из биологического круговорота веществ в земледелии. Вместе с тем проблема утилизации осадков сточных вод может быть решена путем создания на их основе органоминеральных гранулированных удобрений.

При этом за счет резкого снижения влажности становится возможной транспортировка переработанных отходов на дальние расстояния. В процессе переработки отходов уничтожается патогенная микрофлора и другие болезнетворные организмы, а при использовании добавок оптимизируется химический состав удобрений в соответствии с требованиями сельскохозяйственных растений. Формирование массы удобрений в виде гранул улучшает их физические свойства и позволяет на полях применять машины, обычно используемые для внесения минеральных удобрений.

Такими положительными качествами обладает гранулированное органоминеральное удобрение ОМУГ, производимое на основе осадков городских сточных вод. Детальные исследования, проведенные в 2009 - 2012 гг., показали, что ОМУГ (производство ЗАО «Твин Трейдинг Компани») при внесении под важнейшие сельскохозяйственные культуры обладает высоким агрономическим и агроэкологическим эффектом.

Материалы и методы исследования. Органоминеральное гранулированное удобрение ОМУГ создано на основе обезвоженного осадка сточных вод и готовых форм минеральных удобрений. Гранулы черно-серого цвета размером 14х20 мм. Основные компоненты удобрения ОМУГ: осадок сточных вод по СанПиН 2.1.7.573-96; гумат натрия - по ТУ 2189-002-50193895-2004; хлорид калия - по ГОСТ 4568-95; карбамид - по ГОСТ 2081-92. Удобрение имеет нейтральную реакцию среды, содержит в сухом веществе более 42% органического вещества. В 1 т удобрения содержится 48 кг основных питательных веществ (NPK), необходимых для растений. По содержанию тяжелых металлов, а также по санитарно-гигиеническим показателям удобрение ОМУГ соответствует нормативным требованиям, предъявляемым к удобрениям на основе осадков сточных вод согласно СанПиН 2.1.7.573-96.

Изучение влияния ОМУГ на свойства почвы, урожайность и качество сельскохозяйственных культур проводилось в условиях Центрального (Полевая опытная станция РГАУ-МСХА) и Северо-Западного районов (опытное поле Вологодской государственной молочно-хозяйственной академии) в полевых опытах на дерново-подзолистых почвах различного гранулометрического состава (суглинистых и супесчаных) по общепринятым методикам [1, 2, 4]. ОМУГ вносили в дозах 3,3-4 т/га в пересчете на сухое вещество. Размер опытных делянок в различных опытах от 1 до 10 м . Повторность вариантов в опытах трех-четырехкратная. Испытывали ОМУГ при возделывании зерновых культур: озимой тритикале (действие), льна-долгунца для производства льносоломы и маслосемян (3 года действия), семенного картофеля в действии и в последействии в течение двух лет, ярового ячменя (2-й год последействия).

Почвы опытных участков характеризовались следующими исходными агрохимическими показателями. В Центральном районе суглинистая почва в пахотном слое содержала гумуса 1,9%, подвижных форм фосфора (Р₂О₅) 286 мг/кг, калия (К₂О) 129 мг/кг; рН 5,1.

В Северо-Западном районе супесчаная почва содержала гумуса 1,9%, фосфора 295 мг/кг, калия 133 мг/кг при рН 5,3, в суглинистой почв содержание гумуса составляло 3,9%, фосфора 230 мг/кг, калия 113 мг/кг при рН 5,3. Содержание тяжелых металлов в почвах перед закладкой полевых опытов, согласно существующим Гигиеническим нормативам ГН 2.1.7.2041-06, ГН 2.1.7.2042-06, было значительно ниже ПДК/ОДК для этих почв (меди 1,6-5; цинка 13,1-24,7; свинца 4,8 -9,1; кадмия 0,36-0,48; никеля 4,3-9,9; хрома 5,0-11,1; ртути 0,013-0,023; марганца 140-277 и мышьяка 0,9-1,32 мг/кг).

Результаты исследований и обсуждение. Результаты полевых опытов показали, что при внесении ОМУГ как в действии, так и в последействии в обоих регионах (Центральный район Нечерноземной зоны, Северо-Западный регион) на изучаемых почвах достигнуто достоверное повышение урожайности всех испытываемых сельскохозяйственных культур (табл. 1).

Внесение ОМУГ в дозе 4 т/га под озимую тритикале позволило получить на суглинистой почве в Центральном районе 32,8 ц/га зерна, что превысило контроль без удобрения на 41%. При последействии ОМУГ той же дозы на супесчаной почве в Северо-Западном районе получено 18,4 ц/га зерна ячменя, или на 16% больше, чем в контрольном варианте.

При возделывании льна-долгунца на Северо-Западе действие 4 т/га ОМУГ обеспечивало на супесчаной почве урожайность льносоломы 29 ц/га, или выше контроля на 48%, маслосемян - 3,3 ц/га, что превышало контроль на 43%. На суглинистой почве прирост урожайности льносоломы от 4 т/га ОМУГ в среднем за два года исследований составил 34%, а маслосемян - 43%.В Центральном районе на суглинистой почве за счет действия ОМУГ в дозе 3,3 т/га было собрано с 1 га 321 ц/га клубней семенного картофеля, т.е. на 16% выше контроля. В условиях Северо-Западного района применение 4 т/га ОМУГ в последействии на суглинистой почве позволяло получить урожайность клубней на уровне 201 ц/га, а на супесчаной почве - 213 ц/га, или соответственно на 5 и 27% больше, чем без внесения удобрения.

Применение ОМУГ не оказало негативного влияния на качество растительной продукции. В зерне озимой тритикале в расчете на 1 кг содержалось при удобрении ОМУГ 0,3 мг свинца, 0,1 мг кадмия, менее 0,005 мг ртути, 0,029 мг мышьяка. Такой же уровень содержания этих элементов в зерне отмечен и на контроле без удобрений (табл. 2). Аналогичная зависимость содержания свинца, кадмия, ртути и мышьяка при удобрении ОМУГ и без его внесения выявлена при анализе на эти элементы зерна ярового ячменя.

При выращивании семенного картофеля в варианте внесения 4 т/га ОМУГ в клубнях содержалось свинца - 0,02, мышьяка - 0,017, кадмия - 0,01 и ртути - менее 0,005 мг/кг, т.е. было значительно ниже установленных по всем этим элементам допустимых уровней по СанПиН 2.3.2.1078-01.

Примечание: над чертой - содержание ТМ и мышьяка в растительной продукции на контроле, под чертой - при внесении ОМУГ.

Содержание свинца, кадмия и ртути в семенах льна-долгунца при удобрении ОМУГ не отличалось от этих показателей на контроле, а содержание мышьяка в льносеменах при удобрении было даже ниже контроля.

Оценивая экологическую безопасность растительной продукции, производимой при удобрении ОМУГ, включая зерно озимой тритикале и ярового ячменя, семена льна-долгунца и клубни картофеля, можно заключить, что содержание тяжелых металлов - свинца, кадмия, ртути и мышьяка во всех испытываемых культурах не превышало допустимых уровней по СанПиН 2.3.2.1078-01 «Гигиенические требования безопасности и пищевой ценности пищевых продуктов». В льносоломе как на контроле, так и при внесении ОМУГ концентрации тяжелых металлов, а также мышьяка соответствовали нормальным концентрациям в растениях [5].

Внесение ОМУГ оказывало незначительное влияние на содержание тяжелых металлов и мышьяка в почвах проведенных полевых опытов (табл. 3). Данная закономерность прослеживается как на супесчаной почве в Северо-Западном районе, так и на суглинистых почвах в Центральном и Северо-Западном районах. Колебания концентраций отдельных элементов в исследуемых почвах находились в пределах точности их определения.

В целом при использовании в качестве удобрения ОМУГ в дозе 4 т/га во всех проведенных полевых опытах содержание тяжелых металлов (кадмия, марганца, меди, никеля, ртути, свинца, цинка), а также мышьяка в супесчаной и суглинистых почвах не превышало установленных в Российской Федерации допустимых концентраций ОДК/ПДК по ГН 2.1.7.2041-06 и ГН 2.1.7.2042-06.

Примечания: 1. ПДК установлены для ртути и марганца, ОДК - для кадмия, меди, никеля, свинца, цинка и мышьяка. 2. Над чертой - содержание ТМ и мышьяка в почве на контроле, под чертой - при внесении ОМУГ.

Заключение. Применение гранулированного органоминерального удобрения ОМУГ в дозе 4 т/га обеспечивало достоверное повышение урожайности всех исследуемых культур: озимой тритикале, ярового ячменя, семенного картофеля, соломы и семян льна-долгунца. При этом почва, удобренная ОМУГ, по содержанию тяжелых металлов и мышьяка соответствовала нормативам ГН 2.1.7.2041-06 и ГН 2.1.7.2042-06, а растительная продукция по содержанию этих элементов - допустимым уровням СанПиН 2.3.2.1078-01.

Повышение содержания тяжелых металлов и мышьяка в почвах при внесении ОМУГ составляет сотые и тысячные доли от принятых гигиенических нормативов. Таким образом, при соблюдении требований существующих нормативных документов органоминеральное удобрение ОМУГ в дозе 4 т/га рекомендуется для внесения на незагрязненных почвах под зерновые культуры, лен-долгунец на семена и льносо-лому, семенной картофель, а также для древесно-кустарниковых насаждений, питомников, парков, при перезалужении сенокосно-пастбищных угодий и для рекультивации земель с периодичностью и по правилам, предусмотренным СанПиН 2.1.7.573-96.