Главная | О ТБО | Литература | Проблемы рекультивации отходов быта, промышленного и сельскохозяйственного производства |
Перспективы утилизации осадков сточных вод и применение их в сельском хозяйстве
Одной из многочисленный экологических проблем современной цивилизации является утилизация отходов производства и потребления, в том числе осадков сточных вод (ОСВ) городских очистных сооружений. Уровень использования осадка сточных вод в сельском хозяйстве пока невысок. Большая часть отходов вывозится на свалки, создающие опасные очаги загрязнения окружающей среды. При этом безвозвратно теряются содержащиеся в отходах полезные компоненты.
Общий эффект воздействия ОСВ на почву заключается в том, что они повышают ее способность сохранять влагу, увеличивают содержание органического вещества и способствуют агрегации почвы (Шеуджен и др., 2005). Из литературных источников следует, что в большинстве случаев по удобрительной ценности ОСВ не уступают традиционным органическим удобрениям и правильное применение их в сельском хозяйстве позволяет повысить плодородие почв и урожайность сельскохозяйственных культур (Лучицкая и др., 2007).
В последние годы применение промышленных минеральных удобрений в РФ резко снизилось, что связано с их высокой стоимостью и причинами другого характера. В частности, массовое применение минеральных удобрений и интенсивная обработка почвы снижает содержание в ней гумуса. Этот дефицит можно пополнить только применением органических удобрений, в т.ч. и ОСВ (Белюченко, Муравьев, 2009; Мельник 2009).
Для правильного использования осадков сточных вод в качестве удобрений необходимо в каждом конкретном регионе организовать всестороннее изучение их химического состава, определить влияние ОСВ на плодородие почв, урожай и качество сельскохозяйственных культур. Таким образом, поиск новых технологий утилизации ОСВ крайне актуален. В своих исследованиях мы изучали различные варианты использования осадков сточных вод.
Методика исследований. В Ботаническом саду КубГАУ осенью 2009 г. был заложен вегетационный опыт в сосудах с количеством почвы 6 кг. Изучение ОСВ проводилось в следующих вариантах: 1) почва (контроль), 2) почва + 360 г ОСВ (из расчета 60 т/га), 3) почва + 360 г ОСВ + 120 г фосфогипса (20 т/га), 4) почва + 360 г ОСВ + 120 г фосфогипса + 12 г опилок (2 т/га). Повторность опыта 10-кратная. В каждый сосуд высевали по семь семян озимой пшеницы на глубину 5 см; после всходов оставляли по три растения.
В 2010 г. изучали прямое воздействие указанных смесей на развитие озимой пшеницы, а в последующие годы - последействие. Оценку влияния указанной смеси проводили на основе агрохимических показателей почвы, биометрических данных озимой пшеницы, химического состава растений и по качеству зерна.
Результаты исследований и их обсуждение. Применение осадков сточных вод и фосфогипса заметно сказалось на агрохимических показателях почвы в вегетационных опытах как первого года исследования, так и в последействии (табл. 1).
Вариант |
Органическое вещество, % |
^Гобщ., % |
мг/кг |
Р2О5, мг/кг |
рН |
|
2010 г. |
||||||
Контроль |
3,13 |
0,14 |
18,00 |
185,10 |
7,14 |
|
ОСВ |
4,53 |
0,19 |
26,45 |
208,47 |
7,05 |
|
ОСВ+ФГ |
4,67 |
0,20 |
41,45 |
314,72 |
7,01 |
|
ОСВ+ФГ+ опилки |
4,87 |
0,20 |
44,75 |
322,57 |
7,04 |
|
2011 г. |
||||||
Контроль |
3,02 |
0,24 |
19,24 |
196,59 |
7,10 |
|
ОСВ |
3,99 |
0,35 |
24,80 |
252,35 |
7,01 |
|
ОСВ+ФГ |
4,22 |
0,38 |
34,60 |
327,02 |
6,98 |
|
ОСВ+ФГ+ опилки |
4,34 |
0,39 |
35,40 |
314,57 |
7,01 |
|
2012 г. |
||||||
Контроль |
2,54 |
0,24 |
19,50 |
273,89 |
7,07 |
|
ОСВ |
2,74 |
0,28 |
24,10 |
275,42 |
7,08 |
|
ОСВ+ФГ |
3,27 |
0,29 |
25,20 |
315,48 |
6,93 |
|
ОСВ+ФГ+ опилки |
3,25 |
0,32 |
20,40 |
395,04 |
6,68 |
Из полученных результатов видно, что осадки сточных вод заметно повышают содержание органического вещества от 3,13 до 4,53%, а добавление ФГ и опилок еще больше увеличивают этот показатель, что позволяет говорить о более экономном расходовании органического вещества под влиянием фосфогипса. На количество общего азота существенного влияния фосфогипс не оказывает, однако применение осадков сточных вод увеличивает его содержание при последействии.
В первый год исследования, заметно возрастает доля нитратного азота. Естественно, что повышение органического вещества в почве способствует накоплению нитратного азота, а также подвижного фосфора. Показатели рН почвы колеблются мало по сравнению с контролем и сохраняются на нейтральном уровне. Осадки сточных вод оказали заметное влияние на содержание в почве кальция, серы и кремния (табл. 2).
Вариант |
Са, % |
Бі, мг/кг |
БСи2", % |
|||||
2010 |
2011 |
2010 |
2011 |
2012 |
2010 |
2011 |
2012 |
|
Контроль |
0,44 |
0,32 |
1,64 |
1,69 |
1,76 |
0,06 |
0,06 |
0,13 |
ОСВ |
1,02 |
0,88 |
1,66 |
3,07 |
2,99 |
0,07 |
0,06 |
0,12 |
ОСВ+ФГ |
1,30 |
0,12 |
1,76 |
3,62 |
2,71 |
0,20 |
0,28 |
0,29 |
ОСВ+ФГ+ опилки |
1,56 |
1,36 |
2,39 |
3,37 |
3,02 |
0,11 |
0,09 |
0,14 |
Обращает внимание заметное увеличение, почти в 1,5 раза, в удобренной почве кремния. Кремний является не только питательным, но и конструктивным элементом, так как его недостаток приводит к разрушению органоминерального комплекса почвы, ускорению деградации органического вещества, ухудшению минерального состава.
Применение осадков сточных вод, как в чистом виде, так и в качестве компостов, оказало существенное влияние на развитие растений озимой пшеницы (табл. 3).
Кол-во |
Длина |
Кол-во ил ТТ ґ\ Г* ТГҐ\ л |
Кол-во зерен /растение, |
Масса ТТ (Л Ґ* X. тэ |
Масса зерен /расте |
Масса 1000 зерен, |
|
Вариант |
побегов, шт |
колоса, см |
колосков в колосе,
|
колосьев /растение,
|
|||
шт. |
шт. |
г |
ние, г |
г |
|||
2010 г. |
|||||||
Контроль |
1,82 |
9,81 |
15,92 |
60,77 |
2,98 |
2,31 |
38,07 |
ОСВ |
3,96 |
9,74 |
18,15 |
113,78 |
7,53 |
5,82 |
51,00 |
ОСВ+ФГ |
3,15 |
9,13 |
18,15 |
104,44 |
6,28 |
5,04 |
48,55 |
ОСВ+ФГ+ опилки |
3,15 |
9,37 |
18,30 |
103,52 |
6,21 |
4,92 |
47,80 |
2011 г. |
|||||||
Контроль |
2,88 |
7,98 |
16,29 |
93,04 |
4,48 |
3,53 |
38,52 |
ОСВ |
2,68 |
7,91 |
15,55 |
86,48 |
4,38 |
3,43 |
39,45 |
ОСВ+ФГ |
3,28 |
8,62 |
17,44 |
127,22 |
6,59 |
5,17 |
40,27 |
ОСВ+ФГ+ опилки |
5,50 |
9,56 |
18,13 |
255,56 |
13,76 |
10,46 |
38,92 |
2012 г. |
|||||||
Контроль |
2,12 |
7,14 |
14,95 |
57,88 |
2,85 |
2,17 |
37,73 |
ОСВ |
2,79 |
7,70 |
15,00 |
76,79 |
3,64 |
2,82 |
37,85 |
ОСВ+ФГ |
3,08 |
8,51 |
15,22 |
81,31 |
4,28 |
3,21 |
40,23 |
ОСВ+ФГ+ опилки |
4,77 |
8,98 |
16,98 |
99,69 |
6,78 |
3,97 |
40,19 |
Анализ биометрических характеристик растений озимой пшеницы показал, что осадки сточных вод способствовали увеличению количества побегов на растение, заметно увеличили длину колоса, количество зерен на растение и другие показатели. Заметно увеличилась масса зерна на растение и масса 1000 семян.
Различия в характере вегетации озимой пшеницы проявлялись во всех вариантах. Следует отметить, что сроки начала кущения и выхода в трубку по сравнению с контрольным вариантом опережали контрольный вариант на три дня.
Осадки сточных вод оказали весьма существенное влияние и на технологические качества зерна озимой пшеницы (табл. 4).
При анализе технологических свойств зерна озимой пшеницы можно отметить, что осадки сточных вод, особенно при внесении фосфогипса, заметно увеличивают в последействии содержание протеина, ИДК (индекс деформации клейковины) и весьма заметно - стекловидность зерна. Стекловидность характеризует консистенцию зерна, с которой связываются особенности его химического состава, физико-химических, структурно-механических и технологических свойств. Самая низкая стекловидность получена на контроле - 38,11%, а максимальное значение отмечено в варианте применения осадков сточных вод с фосфогипсом - 45,57%.
Таблица 4. Влияние компостов на качественные показатели зерна озимой пшеницы
Качественные показатели зерна озимой пшеницы |
|||||
Вариант |
Влажность, % |
Протеин, % |
Клейковина, % |
ИДК, ед. |
Стекловидность, % |
2010 г. |
|||||
Контроль |
13,30 |
10,23 |
15,95 |
68,92 |
39,20 |
ОСВ |
13,31 |
11,80 |
27,59 |
66,63 |
45,75 |
ОСВ+ФГ |
13,39 |
12,36 |
21,78 |
70,18 |
45,35 |
ОСВ+ФГ+ опилки |
13,34 |
12,13 |
21,53 |
67,94 |
43,99 |
2011 г. |
|||||
Контроль |
12,85 |
11,73 |
18,14 |
65,60 |
38,11 |
ОСВ |
13,17 |
13,56 |
22,89 |
69,36 |
45,73 |
ОСВ+ФГ |
12,98 |
14,70 |
23,84 |
64,99 |
45,57 |
ОСВ+ФГ+ опилки |
13,08 |
13,29 |
28,82 |
64,77 |
40,78 |
Массовая доля влаги в зерне озимой пшеницы находится в пределах нормы. Особое внимание следует обратить на содержание клейковины. Так, при внесении осадков сточных вод содержание клейковины увеличивается на 4,7% по сравнению с контролем, а при совместном применение осадков сточных вод с фосфогипсом на 5,7%. Еще более высокий уровень содержания клейковины отмечается при компостировании тройной смеси: осадков сточных вод, фосфогипса и опилок; разница с контролем здесь достигает 8,7%.
На основании проведенных исследований можно сделать вывод, что компо-сты, включающие осадки сточных вод, фосфогипс и опилки, как первоначально, так и впоследствии, оказывают влияние на физические и химические свойства почв, морфологические особенности развития растений озимой пшеницы и существенно улучшают качество ее зерна.
Таким образом, одним из важнейших принципов рационального влияния на плодородие почв является альтернативный подход экологического характера с использованием осадка сточных вод, фосфогипса и опилок.
Социальные сети