Бесплатный автореферат и диссертация по сельскому хозяйству на тему

АГРОЭКОЛОГИЧЕСКИЕ АСПЕКТЫ ИСПОЛЬЗОВАНИЯ ТЕРМОФИЛЬНО СБРОЖЕННЫХ ОСАДКОВ СТОЧНЫХ ВОД В КАЧЕСТВЕ УДОБРЕНИЙ

ВАК РФ 06.01.04, Агрохимия

Автореферат диссертации по теме "АГРОЭКОЛОГИЧЕСКИЕ АСПЕКТЫ ИСПОЛЬЗОВАНИЯ ТЕРМОФИЛЬНО СБРОЖЕННЫХ ОСАДКОВ СТОЧНЫХ ВОД В КАЧЕСТВЕ УДОБРЕНИЙ"



МОСКОВСКАЯ ОРДЕНА ЛЕНИНА И ОРДЕНА ТРУДОВОГО КРАСНОГО ЗНАМЕНИ СЕЛЬСКОХОЗЯЙСТВЕННАЯ АКАДЕМИЯ нмеии К. А. ТИМИРЯЗЕВА

На правах рукописи РУН И К Владимир Евгеньевич

УДК 631.879.2 ; 631.95

АГРОЭКОЛОГИЧЕСКИЕ АСПЕКТЫ ИСПОЛЬЗОВАНИЯ ТЕРМОФИЛЬНО СБРОЖЕННЫХ ОСАДКОВ СТОЧНЫХ ВОД В КАЧЕСТВЕ УДОБРЕНИЙ

Специальность 06.01.04 — агрохимия

Автореферат

диссертации на соискание ученой степени кандидата биологических наук

МОСКВА 1969

.'¿С-*.3 /1'?---.

Г

„,-г-лЛ

Диссертация-выполнена в лаборатории технологии применения бытовых и промышленных отходов Всесоюзного научно-исследовательского, конструкторского и проектно-техяологн-ческого института органических удобрений н торфа.

Научный руководитель — доктор биологических «аук, академик ВАСХНИЛ, профессор Б. А. Ягодин.

Научный консультант — кандидат сельскохозяйственных наук В. А..Касатиков.

Официальные оппоненты: доктор биологических наук, профессор А. Д. Фокин; кандидат технических наук И. Б. Савельев.

Ведущее предприятие — Центральный : институт агрокими-ческого обслуживания сельского хозяйства. :

Зашита состоится «/Х» .....1§90 г.

в «/час. .на заседании опе и н а л из ир ов ан ного совета К.120.35.01 в Московской сельскохозяйственной академий им. К- А. Тимирязева. - Г;,.--

Алпес: " 127550,-Мосч'^з, И-550, Тимирязевская ул., 49, ученый совет ТСХА;-.* ■ 1

V'

О диссертацией моя; | ознакомиться в ЦНБ ТСХА.

Автореферат разослав . 1989 г.

у) .й*.. у.

специа.-.1пг;'>м ,/0/1 ¡¡у

к')Нд!1да* ■¡ч:.-.'; л 1 .ук

- - • \ • ■■ [ ■■ ■

Саблина С. М.

ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫ

Актуальность темы. Общее количество осадков, ежегодно накапливающихся ira станциях аарации крупных городов страна, составляет в настоящее время t,5 млн.тонн по сухому веществу. Большая часть продуктов очистки и обработки стоков представлена de эре are нт нами анаэробно с та б к ли эиро ванными осадками, о безводен ними на иповнх картах. Наличие в осадках сточных вод (ОСВ) необходимых для растений элементов питания, определяет их потен циальнув ценность как органического удобрения. Вместе с тем, ввиду отсутствия исчерпывающей информации о влиянии ССВ на свойства почвы, урожай и качество сельскохозяйственной продукции, на аккумуляцию и рас пределе ние в почв« и растениях токсичных веществ Q5~9CrX образующихся осадков, не' находя сбыта, скапливается в черте городов, а исподьэуемче в сельском хозяйстве зачастую вносятся в почву в экологически неопрайдатшх долах.

•Таким образом; разработка вопросов рационального использования в качестве удобрения осадков городских сточных вод киеет большое научное и практическое значение.

Цель работы. Разработать научно обоснованную экологическую систему удобрений на основе осадков городских сточных вод, обео печивающих при достоверном повышении продуктивности получение сельскохозяйственной продукции о приемлемыми потребительскими качествами.

Задачи исследований. I. выявить Влияние термофильно оброке иных осадков городских сточных вод (ТССВ) на урокап и качество культур в зерновом и-Зйрнотраоянпн звеньях севооборота, ?.. Определить характер игиененич агрохимических, логических erofferï почвы р различных условиях приседания соадше. 3. Изучить влияние TtC3 в сравнении с нинерплышми улоорентми

■ А-Шьъ

КЛУЧКАЯ

f.'ïî S:' 1 '.-

■ на изменен:^ оявмантиого состава почвы и р&огеннй.

Научная новизна работы. Предетитлам агрозкологичеекое о Сое ни синие технологии применения ооа^коь городских сточных ьод на ¿ер ново-пол йодистых супесчаных почвах. Подучены ноние экспериментамыше Ли и пае по использованию в качестве органического удобрения термофильно обром« нш« осадков городских сточннх ьод.

Установлено, что оптимальный агроэкологический эффект обеспечивает применение ГОСВ в сочетании с из от да-калий ними удобрениями. Содерлание ъ почив и раоппельноп продукции тянсе-лих металлов определяется элементным составом, доаой и способом внесения осаапов. Показана зависимость подвижности метал-лоь в почве от фактора времени при динамичеоком взаимодействии с уровнем б но "о ги чес ко Я активности почвы. Сановным показателем , характеризующим доступность гяяедих металлов А"л культур в условиях применения осадков, является содержание элементов а раеттельных тканях.

Защищаемые положения. Г. На дерново-нодзолистых почвах легкого механического состава термофильно соро деяние осадки сточных вод явлне-юя азотно-^оофорним удобрением, оказывающим положительное ьлюнше на агробиологические свойству почвы, 2, Технологии, обеспечивающая агроэкологически оптимальное использование термофильно оброненных осадков сточных под а качестве удобретм зерновик культур, п^.евденлтриьает а плоение стандартнзироь&ннчх по миироо депонт ном у составу осадкоа но изиеспковому $ону гюд о оной ну« о б рай о тку иочеи в адпах 15-30 т/га со^месию с азопю-кзлн^ним удо^р^нпем пс ча.ю одного раза в Ц I о ды в ¿авксимои?» ст никраоЦементного осетина поч!;ы и осцлко'-.

Практическая реализация исследований. Состав ленч научно-ойоснорпнннр рекомендации по применению осадгов городских стсчннх яог\ с с ио тс ме станция аз рации - агропрониаленняй хенп-лекс. Разработан проект атраслегого стандарта нч сброхеннке осадки сточных род, согласованна. с Ниниотерстром заравоохра-н^ида к Министерством я и лис: но-коммунального хозчретел

(«тернал« диссертации мспользоранн при составлении рено-имщаций по применения ССР в сельском хозяйстве:

I, Касатиков 1).А., Костикова С.Н., Гопьд$ар(5 Л.Л.» Руняя и др. Применение обработанных химическими ^реагентами осадков городских сточных вод р качестве удобрения (Геномняации). - Ячадимир, 1986. - 32 с.

'¿, Ьаоатиков И.А;, Барином К»Е., Руник-Я.Е. и др. Католические рекомендации по применению городских отхмоз в системе комплексного агрохимического окультуриланич полей. - Владимир. - Г567. - 20 с. . -

¡Знедреиае указанных реко^ндачиА осуиестгдпетея в различных регионах страны (Московская, ВяаякстрокаяИвановогея, Горь-корскач обл.). При напосредствеином участии автора мерочрнч-тщ по внедрению проведепч п совхояз "Лданоюзий" Гсрькор-скоП обг»стт». ■ , ' ■ ■

Апробация работи. Материалы диссертации до пожени V сужены ни научно-прлктичес/.оП коп^ерлщии :<о.~ог,нх учсичп и специалистов "Молоди; ученые- - производству" (Владимир Д1» 5), на Зсесспэной научво-техничеокоП кочЬср^йции "Пройдено попу-яени* плодородия' почв в условиях интенсивного земле дел ил" и:оскза,19б8), на И зональной икол^-сечвнаре-молодух ученых "Гокь почен.э управлении продуктивность» лгроцетозоэ"

(lino "Велогонка", Г-Ш),

Публикации, lio результатам исследований о публика рано 9 лечатних работ.

Структура и ой ¡-ем диссертации. Диссертация'соо гонг из 5 г ли в, заключения, рекомендаций по производству, библиографии и приложен««. Осhoeпоп материал изломан на 155 стр.маиинолис-ного текста, включая б рисунков и 29 таблиц, Спксок литература включает 160 работ, в том числе Z2ít на иностранных язиках. Приложение составлено на 54 страницах.

ОБЪЕКТЫ Л МЕТОДН XCíEiOJAIEM Исследования проводились в 1992-1960 г, на дерноео-под-зо лист о Я супесчаной гючве, развитой на мала-о ред немощной супеси ("Опытное поле"' Всесоюзного НИй органических удобрений и торФа, Владимирская область). Ь почве содержится: органического вещества 1,1-1 Р^О^ тадв, и KgO обм. соответственно по . 7,5-12,0 мг и 4,3-9,0 иг/100 г почву при pli oû.i.5,2-6,4 и омкости обмена 3,<«-7,0 о*э/1С0-г почва.

В указанный период оыло нрогедено 0 типа мзлкодсляночных опыта.

Опыт I. Ёееио ctEOOÓopoTa оуигы нзешаа-ячмень-орео » клеьер-клесер I года испсльуосашш. Cxoru. опмга вклпчала 10 вариантов: I. Контроль (без удобрения), 2 - IffJÜ 15 т/га, Э - ТОО Б 30 т/га, 4 - íCCÍt 60 т/га, 5 - TCGñ 120 т/га, б-?-Т(ЮВ 15 т/га - Ш',ЫИ,И,КГН ссетсетстгскно, 1С - Nfií. Органические и нидарплыие у,- обре ¡ ci я использовали «легоано (последние и оптимальчкх нортх для дсннои ;>ош1 и ку ль77ри).

Опит '¿. Згено си-иобороти озимая [i£fн^кх+кк^ср-ктаьчф I года пользона»!'.;!ерльчил'! l'J i<u:ii:';!irop. Орглиичссг:^ удоор'гжм рносиякаь и 7.0 :ux J j-bîO т/гь i> pi-.^-'uno c.íoh rmvoï1-

i'orc- горизонта: 0-20, 0-10, 0-5 см.

Спит 3. 2геш сеЕосCopoга ооимая тенгада-ячмень. Схема опчгп сличала 0 гариакгоз. Осадки е точных вод попользовались спегоднс в дозах 15-120 т/га на доо извести 1,0 и 2,0 гидролитической кислотности.

Нозториость кавдогс варианта 6-то кратная. Учетная пло-д^ л янки - 3 Расположение триактов рекдомнякраванное. Обработка почеы и уход за noceлани в опытах соответствовали агротехнически» требованиям по возлелübакип культур е зоне, /рокай учитывали сплоэпнм ноделлночнчм взве&нваиигм.

Спит« проводили с термофильно ейрозешшмн осадхани сточ-гих год (T0GB) г. Дтадииира, содержа икс элементов гитаге:я в которых Сило следующим: M otíai. - 0,57-1,73; PgOg - 1,63-2,35; K¿0 - 0,3C-0,C3;Í. Содержание à ICC3 наиболее токсичных агентов варьировало в олрду^'итс гр'шкцпх: хром - 1700-4500,медь -<?50~ÍCC0, никель - 1С0-500, сяинец - IGP-500, цинк - 22CO-OC.CO,

Кэ гитсраяьннх удобрения примепял и вммиачну» селитр (3't,2«), лз oil но Я супер>оо£ат (422) к хлористый кадил (.5СХ),

OKcnf р-,:»счте да пользовали: очкму» miemmy "Мироновскси -PCß", ячмень "f-^CKOECKH¿í I2Ï", "Надя", oree "Астор", клевер криснкй "¿íockobokiij!". - 1

Отдельное годи проявления опытов значите ti j. не отличались-ги клитгичоокин устаничк. В 1982,126'i, 1985,г.!:6 гг. в критические триоди 'рчззитач .эернових Out!,август) количество вн-

о сад кот составило ¿70-312 »м. В ï;C4,K£:7,IS83 it, отмечен недостаток атмосферных centre? б мае,коле.

Goiioçmio агрохимические анази::» почи прсаоди.чи ебаопри-нчп:к'л м J lo дам;! (Лркну"нсина,1970; Îïjrenfij'prcmîfi ДИА/, cet еодерхчнпе гяделих ■ металле» р лечгг и осадках определял!! на

б

Спектрографе ДЖ-В, подвижных форм (е и тяже к оммонигиго-пцетатно-го буфера,рН А,8) мы &т ом н о -а бс о р бц но н но м спектропотомере. Измене пне дыха;..'я почи;; определтли методом !?гагнова (Доспехов, Васильев ,Ту,-икон,1977), целлюлойоразлзгаюшеЕ активности - методов аппликация (Теппер,П72). Качественими и количественный состав микроорганизмов исследовали согласно методикам Егорова (1976), ЕжоЕа (1971). Бацилл и идентифицировали по методике Родиной и определители Берге (1930).

Определение элементов питан!« в растительных пробах проводили общепринятыми методами (Петербургский,1963).Аминокислотный состав зерна устанавливали ш автоматическом аииноаналиэаторе "Биотроник I* & -2000 (ФРГ)". Анализ содержания тяжелых, металлов в растениях осуществляли методом спектрального количественного анализа на опектрографе СТЭ-1 И методом атомной абсорбции на спектрофотометре ААС-3.

Для оценки элементного загрязнения почвы и растений попользовались 2 параметра; 1. коэффициент концентрации (Ко ). Показываищий, во сколько раз содержание элемента в опытном варианте превыиает контроль; 2.показатель суммарного элементного загрязнения ¿Г0 .представ ля »кип сумму"Кс> I варианта опыта за

вычетом числа И - количества элементов, имеющих К0> I; о

Статистическую обработку проводили методом дисперсионного анализа на ЭВМ ЕС-1035 по программам "Ода" л "Диана".Обработке подвергали данные урожайности культур содержания макроэлементов в товарной части урожая.результаты анализа агрохимических свойств почвы в цсллюлозораэлагаищеп лктивиостг почвенной микрофлоры ,а также данные микроэлементного состава почвы и рас^е-нин.

ИЗУЕЮИЕ ЛГГО1ТОД>ГИЧНЖИХ СЕО^ТЗ ДЕРИОЗО-ПОЛЖГСТОЙ ГДЧл-; ПРИ 1'íG ПО Ti Ь"ЭО 3 At V/. И В KA'ÍBGTBK УАОБРЕН'/Л CEFCÜEH&X ОСАШЗ СТОЧ1Ш BOI

Сопрлясинай анализ почеенных режимеэ (петательного, фиг»— ко-химческого, биохимического) вкявил положительное влияние осад кое на уровень плодородия почви, При ежегодном внесении T0CÍ3 б дозах 15-120 т/го содержание органического ве^зства в о.юе 0-20 си возросло на 0,10-0,70,t, что повысило емкость катонного обмена почвы на 0,6-2,0 wr окв/ЮО г. Гидролитическая кислотность достоверно снизилась от 0,9t до 0,60-0,73 мг-экв /1С0 г почвы.

Содержание фосфора в пахотном с^ое гозросло от 5,4 16,3-109,2 мг/100 г почвы в зависимости от доз ТОСЭ. Вместе с тек изменение калийного режима псчрн бнло менее выражено вследствие мпэкпп концентрации этого элемента в составе осадков...

•Являясь источником органического вещества, ооадки сточних вод оклзнеади заметное ЕоэдеПстгие нл биологические свойства почий. Использование удсбрениП в до?ах ^5-180 т/га (в сужге 3d три года) увеличивало иктелснвиость почвенного дихоиия от 193,5 до 251,3-338,0 «г СО^/м'- ч.,стелепь разложения клетчатки Срис.1,Л,Б).

При повышения дозы удобрении от ISO до 2Ь0 т/ra концентрация -тяжелых металлов в пахотном горизонте, очевидно, поли-оилаеь до биологически опаенкх границ, что наало отражение в стабилизации дыхательной и е пилении целлвлозорззлагаюьей активности почзд, По отоП ко. к^ачи!« при г.оверхиостноП обработке осадков (опыт 2) наиболее интенсивно процесс наделения углекислоты почвоП протекал в условиях внесения ТССВ под ¡¡спазку - 6C-I20 т/ru fpi:c.I(>l). цсдлолозорлзлагас^еп

о о ï о о т-1! г X

г tu 3 с ££ H о СГ ч к

1Л о я п у о? Í s а

M Í7 ^ а- — 4 1л

о ?! « с Í5 л CJ сз OL Цч

з s 5 о. *- 1*3 г> Ï в К *

¿J к ' 1 Li « ♦ ^ ' 1 О СО о

ÍT p 1 к ^ г* о ÍS M is ы о

о. H —' IÏ i i со и £ с О s

ft w tí V h; п w ÎD л Л

« ¿s ж о с о — i. re ^

о £ IM о Í. о * » л л о й с х CT 1

с Í: 1 * ^ с: ÍS ** а о о

ó 1 с Г ► i > о

TV ü о — i; с O s

с v.' о 1 1 (Ъ г u 1 s я

** > M 34 Тт Ï* — Ci л Cl

о о ** ^ 0 ti ТЭ Í» я

л о г; г с? о s p с а

s о Ts s С5 и ÏÏ ч X

о о Ai с & о ^ ь £Е о а

1 с и с» о э Sf

1—■ * • * (ï <г о 1—1

0 1 Ё Г"* 'Í f t 1 .-J 9" 1 fv; о

noîeps массы ткани,?

мг С0о/«2ч.

активности бала характерна общая динамика по всем градациям "почвенной слой" с максимумом при дозе 15 т/га (рис.1,В).

Адаптации почвенных микроорганизмов к Бездействию тяке лых • металлов ео многом способствовала повышению целлилозоразлагап-

способности по чей по по следе Пете ив доз ТОСВ Ч5-Г80 т/га при сохранэ;г,П1 дшшикп прсдаестэуимего года (рис.I,Б). В опыте с внесением осадкой в различные почвенные слоя было отмечено о^ешение максимума биологической активности почву в сторону • возрастания дозы ТООЗ от 15 до 60 т/га (рис.!,Г).

Анализ качественного и количественного состава микрофлоры

не выявил отрицательного влияния осадков на численность аммо-

нификаторов при незначительном снижении доли популяции бацилл,

разгибающихся на поздних этапах распада органического вещества.

ПИТАНИЕ .ПРОДУКТИВНОСТЬ И КАЧЕСТВО СЕЛЮКОХОЗЧ ПСТВЕНШХ КУЛЬТУР Б УСДОШХ ШГОЛЬЭОЗШИ ТЕРМ СИЛЬНО СБРОЖЕНШХ ОСАДКОЗ СТОЧШХ ВОД НА УДОБРЕНИЕ

Ежегодное применение осадков в возрастающих дозах в звене севооборота озимая пшеница - ячмень - овес - оказало положительное действие на накопление культурами-элементов питания. При увеличении содержания в растительных тканях азота, фосфора, калия уровень их потребления составил соответственно элементам: по озимо!? псенице 51,6-66,7; 21,6-27,8; 37,7-50,7; по ячмени -35,9-56,1! 31,7-46,7; 53,1-69,6; по овсу - 62,1-99,2; 15,5 -25,6; 122,1-168Д кг/га в зависимоста от размера ежегодных доз осадков (15-60 т/га). Внесение по фону оепдко» минеральных удобрения дополнительно поеыи^ло запасу подвижных £орм макроэлементов в почве, активизируя их поступление в растения.

ИсподьзоЕЭНие осадков к зернотравяном эвене севооборота обеспечивало более выеский урогеиь азотного питания озимой пшениш (11:в5 г.) по. сравнению п ярдид/зим опытом, что было

обусловлено, главным образом, внесением ТОСВ в повышенным содержанием нитратов. Высокое содержание в почве подвивного азота в оочетант. с ее высокой обеспеченность» продуктивной влагой создавали также благоприятные условия для поглощения культурой фосфора и калия.

В ряду вспамка - культивация - боронование уровень потребления элементов питания слабо возрастал.

По последействии на клевер ооадки сточных вод заметно увеличивали обеспеченность раотекий калием. При достоверном повы-вении содержания калия в культуре в ореднем от 2,63 до 2,67-

(в зависимости от дозы ТОСЗ), виноо урожаем возрос'в о ре днем от 162,3 до 211,0 кг/га (по сумме трех укосов). Потребление фосфора возросло незначительно. Усиление активности популяции клубеньковых бактерий при внесении в почву органического геиества, по-видимому, явилось главной причиной повышения потребления клевером азота. Способ внесения осадков не оказывал , влияния на обеспеченность трав элементами питания.

Улучшение питательного режима почвы способствовало усилении процессов синтеза органических веществ в зерновых культурах и формирование более высокой их продуктивности (табл.1). Снижение глубины заделки осадков, активизируя поступление азота в растения озимой пшеницы, оказало положительное влияние на ее рост и развитие. В вариантах с органоминеральной системой наибольшая продуктивность имела место при использовании осадков сточных вод в сочетании о полным и аэотнокалийным удобрением. Урожай клевера возрос на 10,6% независимо от доз и опоообов внесения ТОСВ.

Таблица I

ПРОДУКТИВНОСТЬ КУЛЬТУР В ЗВЕНЕ СЕВООБОРОТА О2514АЛ ШЕНИЦА-ЯЧМЕНЬ-ОВЕС ПРИ ЕЖЕГОДНОМ ВНЕСЕНИИ ТШО-ШЬНО СБРОЖЕННЫХ ОСАШВ СТОЧШХ ВОД С кг З.е./дел)

Вариант Озимая Ячмень' Овес Зге но севооборота

паеница продук- кг *

I. Контроль (б/у) 0,68 0,35 0,62 1,85 - ,

г. ТОСВ 15 т/га 0,95 0,63 0,94 2,52 0,67 36,2

3. ТОСВ 30 т/га 1,00 0,67 1.04 2,71 0,86 46,5

4, ТОСВ 60 т/га 1.И 0,92 1,30 3^33 80,0

5. ТОСВ 120 т/га 0,84 1,40 - - -

б. ТОСВ 15 т/га + КР 1.31 1,00 1,36 3.67 1,82 98,4

7. ТОСЗ 15 т/га + ык 1,31 1.10 1,42 - 3.83 107,0

6. ТОСВ 15 т/га + РК ;,С8 0.76 1,09 .2,93 1,08 58,4

9. ТССВ 15 т/га +

+ N РК 1,38 1,04 1,59 4.01 - 2,16 116.8

ю; . НРК 1,35- 0,89 1,34 3.58 1,73 93,5

НСР0|95 • 0.07 0,08 0.07 - • - -

Использование осадков сточных вол способствовало постелен-

ному повышению содержания аминокислот в зерне культур, звена севооборота озимая пшеница- ячмень - овео. По вариантам о органической системой общая сумма незаменимых аминокислот"в растениях овса увеличилась от 27,8 до 41,0-33,4 г/кг сухого зерна. Совместное внесение осадков и азотосодсрмацих минеральных удобрений усиливало накопление аминокислот по отношении к фону (ТОСВ 45 т/га). ■ . ' "

■ - I

• Показано наличие избыточного положительного баланса фос$о-

ра (411,2 кг) и отрицательного баланса калия (-110,9 кг/га) в почве по вариантам с внесение« ТОСВ в суммарной дозе 45 т/га. По последействии доз осадков 15-30 т/га наблюдали отрицательный баланс азота. . •

Коэффициент использования (КИ) элементов питания из осадков снижался о ростом их дозы, повышаясь в ряду вспашка - культивации - боронование. Наибольшая эффективность аеота .фосфора, • калия отмечена при совместном применении ТССЗ'и минеральных удобрений.

ВЛИЯНИЕ ТЕРИ05ИЛЫЮ СБКМЕНШХ ОСАДКОВ СТОЧНЫХ ВОД НА МИКРОЭЙЕМЕНТ Ш Й СОСТАВ ПОЧВЫ

Увеличение суммарной дозы ТОСВ в ряду озимая пшеница -ячмень - овес последовательно увеличивало микроалементное загрязнение почви, максимальный уровень которого быд достигнут на третип год внесения осад ко», -Наивыоше значения Кс по .валовому содержании получены дяА хрома (1,67-3,33), меди (2,00 - ' 3,14), никеля (3.00-6,15), свинца (1,30-3,СО), цинка (5,9 - . 36,3), серебра (2,50-8,75) и олова- (1,30-4,01), Влияние ТОСВ на микро элементный состав подпахотного слоя проявилось, значительно олабее. Значения £Г с составили соответственно почвенным слоям 0-20 и 2(М0 см 12,6-66,4 и 3,6-13,0 (рио.2). Совместное использование осадков сточных вод в суммарной дозе 45 т/га и минеральных удобрений способствовало росту содержания . в нахотном горизонте хрома, никеля, цинка. При этом минимальная уровень загрязнения о ¿ее почта л о сочетание ТОСВ и ЫК.

Характер изменения никро элементного состава почвы при внесении ТОСВ в различиив почвенные слон соответствовал опыту о ежегодным использованием оеалков. При увеличении глубины наделки удобрений от 0-5 см (борнэЕ^ние) до 0-20 см (испеки)

60 1,5

30;

15

д

J3_

ли

2э 5 7 9 10 2 3 4 5 10

Рис.2. Изменение уровня почвы при ежегодном внесе-

нии ТОСВ (А - слой 0-20 см.", Б - слой 20-40 см) 2. ТОСВ 45 т/га, 3, ТОСВ 90 т/га, ТОСВ 160 т/га, 5. ТОСВ 240 т/га,/7. ТОСВ 45 т/га + NgypPgitO*

9, ТОСВ 45 т/га + H270P2i|0K240, 10. Мг70Р2адК2(|0.

(дозы удобрений дани в сумме за 3 года).

содержание металлов как в зоне локализации осадков, так и В"нижележащих слоях почвы оиижалооь.

Наибольшие значения Кс подвижных-'форм зарегистрирована для кадмия, меди и цинка, имеющих низкое фоновое содержание в дерново-подзолистой супесчаной почва в отсутствие специфических источников техногенного загрязнения,

Влияние извести на подвижность тяжелых металлов в цоч-ве изучали в опыте с внесением ТОСВ по различным извеотко- >_ вым фонам. Заметное снижение подвижности элементов в почве отмечено по последействию известкования, когда в пахотном горизонте происходило существенное усиление процессов Физической, химической и Онологической сорбции кадмия, меди, никеля, цинка, обуславливая ишктивацию и, как следствие, ослабление миграции элементов в элювиальный горизонт. При

14 •"

к *

двухкратном увеличении дозы извести концентрация подвижных ' форм'кадмия в слое 20-40 см уменьшилась э 1,9 раза ,' меди и ' цинка - в 1,4 раза при снижении уровня суммарного элементного * загрязнения на 37,0# (табл,2).

;'..-'' - '. • . ;. • 'Таблица 2

Изменение микроэлементного состава олоя почвы 20-40 см при ежегодном внесении термофильно сброженных осадков '.сточных вод по известковым фонам в звене севооборота , озимая пшеница - ячмень (мг/кг сухой массы). Ячмень, 1966 г.

Доза ТОСВ, т/га . СсГ Си См т РЬ . Zn ■ Sc.'

I. Контроль (без удобрений) ■ 0,04; 0,15 0,05 0,20 -0,20 0,50 — "

2. 30 0,06 : ■ ТГК 0,25 . 0,24 0 ,"25 1,10 5,0

3. 60 . 0,13 0,25 0,38' 0,30 0,40 1,95 12,9

4. : 120 " 0,27. 0,25 о,4в: 0,37 ,0,40 2,95 21,8

5, 240. 0.47-. - 0,30 ,1,09; 0,57 0,40; 8,45 51,3

б. 30 0,07 ; ■ 2 ГК 0,20 0,15 0,20. 0,20' 1,70. 5,5

7* 60 ; 0,09. 0,20' 0,26 0,33. 0.35 1,90 10.0

в*. 120 0,15 о.зо; . 0,46 • 0,34 0,45 . 3,25 19,4

V 240 0Д7 0,35 0,57. 0,42 0,55 3,40 23,6

Примечание: дозы ТОСВ.даны в сумме за звено. .

Подвижность металлов в почве является фикцией времени. Усиление минерализационных- процессов-в пахотном слое способствовало раэрувению гидрофобных металлоорганичеохих-комплексов, * увеличивая подвижность хрома; никеля, свинца, цйнкаГпо последействии дозы ТОСВ 45 т/га (олыт I). Увеличение'суммарной дозы осадков до 90,160,240. т/га обуславливало * последовательное смешение равновесия в сторону процесса нзобменного поглодення поч-

»ой тяжелах металлов. Внесение осадков в различное почвенные слои приводило к снижению биологической активности по последействии ТОСВ, взятых в минимальной дозе, и преимущественному поглощении тяжелых металлов почвоП. По вариантам о дозами 30120 т/га наблюдали усиление минерализации осадков и как следствие уменьоение различий между величинами подвижных форм по годам (табл.Э), Вместе о тем преобладание тевденции перехода металлов в остаточную форму продолжало сохраняться,

ИЗМЕНЕНИЕ НИКРОЭЖКЕНТНОГО СОСТАВА РАСТЕНИЯ ПРИ ИСПОЛЬЗОВАНИИ ТЕРМОФИЛЬНО СБРОШЕННЫХ ОСАДКОВ СТОЧШЙ ВОД В КАЧЕСТВЕ УДОБШШ

Усиление микроалементной нагрузки на почву в результате внесения осадков способствовало интенсивному поступлению металлов в надземные органа р&отений. Установлено преимущественное накопление зерном-кадмия,'никеля, цинка, серебра. Содержание подвижных форм кадмия и цинка тесно коррелировало в их концентрацией в растениях (t* » 0,87; 0,94 соответственно). Увеличение суммарной дозы ТОСВ от 15-60 до А5-2«) т/га в звене озимая лшеница-ячмень-овео* повиаило уровень KQ для большинства металлов, что отразилось в свою очередь на величине Z0 , достигшей максимума на третий год: 2,92-9,09 ед (р*.;о.З).

Основная роль в элементном загрязнении соломы принадлежала кадмию,содержание которого заметно увеличилось о ростом доз осадков. ■ ■

Наименьший уровень загрязнения овоа по вариантам с органо-нииеральной оистемой отмечен при внесении осадков совместно о азотнекалийним удобрением. Снижение мощности слоя распределения осадков в почве от 0-20 до 0-5 см увеличивало уровень 20 ПО зерну озимой пшеницы в среднем в 1,5 раза, что било обусловлено роотон содержания в корнеобитавкем слое прежде всего кадмия

■ - ■■ • . ; ■ Таблица 3 '

Изменение значений Кф,^ по последействию термофильно сброженных осадков . сточных вод. Почра, опыт 2

Доза ТОСЗ ■ т/га

(У

Сн

Си

N1

РЬ

2п

- 15 30

ко-

3.5-го.о ' 2,5-6,8

15,2-25.3 • 6,5-10,4

20.8-33.7 . 14,0-35,7 -

32,5-103,0 17,0-92,7

1.3-2.5 .1,2-2,2 ■

2,0-2^8

1.5-2,5 ■

2,7-4,5

1.6-4,5

4,0-8,5 2,5-9,5

5,4-55,2 1,9-20,0

11,0-75,0 8,1-50,9

22.4-132,5 19,6-114,7

44.5-356.7 '30,2-272,7

1,5-8,2 '.

1.2-3,9

2.3-10,3 2,2-5,2 ■

4.2-15,6

3.4-14,1

5.0-40,7 ■ 5,4-47,1 :

1,0-1.6 1,2-1,6

1,5-3,2 2,0-2,5

2.0-4.0 3,2-4,0

2,2-6,2 '4,0-7,4

'4,0-24,3 ■

2.0-8,4

5,8-31,0

6.1-15,1

9.2-49,2./ 11,5-26,8 :

20,3-124,9 16,7-81,0 .

10,8-105,7 4,1-36,9

31,8-141,5 . 21,0-42,2. Й

55,2-238,5 . 47,4-193т2 .

102,5-633.9 ' 69,8г504,4

Примечание: над чертой - значение Кс', Жс по 1985 г,- (действие), под чертой -по 1986 г. (последействие).

0,20 0,15

0,10

С.05

7 'Л С

0,60

0,30 0,15

6,0

6,С

4,0 2,0

В

9EQ

3 57

С«

II

3 4

в

í к

РЬ | 40

30 20

10

trci

в

0,015

0,010 0,005

К

Е)

6,0 М 2,0

SÍIC

в

9IC

Гкг.З. í-íктггсэлеweнтмыñ ссстаг зерна св;а при ежегодном инесгтш ТОСВ £ згеке озимая гиеници - ччкень - овес.

I - коггроль, 2-10 (рис.2).

18 -

и никеля, По градациям 60 и -120 т/га отмечено усиление поступления металлов в солому, вследствие роста концентрации в почве ряда'элементов, главным образом.кадмия, цинка, молибдена.

- В последействии на клегер термофильно сброженные осадки способствовали изменению элементного-состава культуру прежде »сего по кадмию, хрому, серебру и молибдену.-Содержание в почве подвижных форм кадмия, хрома, свинца. т:ксля тесно коррелировало с нх конце кг рацией в растениях (** » 0,91-0,97). В условиях-последействия осадков содержание в почве обменных и легкорастворимых фэрм кадмия, никеля, хрома, цинка уменьшилось, что обгяоняет одну из причин более слабой1аккумуляции этих металлов клевером по сравнению с озимой пшеницей (рис.4). Полиэлементное загрязнение многолетних трав возрастало в ряду вспая-ка-культивация-боронование независимо от применяемой дозы ТОСВ. Значения^ составили 0,39-2,69; 0,83-3,00; 1,16-3-83 ед. соответственно.

Присутствие в осадках сточных вод кадмия и свинца явилось реиащнм £ахтором ограничения дозы удобрения. При ежегодном внесении максимально допустимое количество удобрений, попользованных под озимув паеиицу, ограничивалось дозой 30 т/га; чр?зчерное загрязнение зерна овса отмечено при внесении Т0СВ в суммарной дозе 180 т/га й ваше,' в то гремя как в зерне ячменя концентрация свинца к кадмия не достигала' экологически опасных пределов независимо отдоз осадков.

В опыте 2 избыточное накопление кадмия в зерне озимой пшеницы происходило тг.кже при дозах более, 30 т/га. Отрицательное влияние дозы 15 т/га отмечено при заделке удобрений под борону, Концентрация тяжелых металлов в соломе и в! растениях клевера была,значительно нняепредельно-допустимых количеств, предложен

5 М

г г

15 % 60

т

\ э

2 I

15 30- 60

120

2с

3 2 Г

15 30 № 120 Доза ТОСВ, т/га

Доза ТОСВ, т/га

Рис.4. Действие (Л) и последействие СБ) термофильно сброженных ссацков сточных вод (ТОСБ), е нос ими х £ различные почвенные слои, на уровень 2 с растений (А - озимая пшеница, зерно; А - озикая пэеница, солома; £ - клеЕер)

I - слой 0'20 см (велаода), 2 - сдой 0-10 см (хультт&цм'), 3 - слой 0-5 с»

(боронование)

fiûx для кормов (Hapkû , 1988);

ЕУВОДЫ

1. Проблема утилизации осадкоз городских сточных год имеет санитарно-гигиеническое и агрономическое .значение, поскольку решает две задачи: предотвращает загрязнение биосферы и обееле-чивает сельсксе хозяйство дополнительным источником органических удобрении.

2. Показано положительное влияние осадков на агрохимические и биологические сгоПстяа дерново-подзолистоЯ почгы. Внесение 70С8 в течение трех лет повышало содержание органического еевестга в почте, катионообыещу» способность и приводило я снижению гидролитическоп кислотности. Содержание поденного фосфора в слое 0-20 см возросло от 5,4 (контроль) до 16,2 -109,2 кг/100 г почвы при дозах осадков 15-1£0 т/га.

3. Характер варьирования биологической активности по«йы определялся дозой осадков и зависел от глубины их задел кк. йнеоение минимальной дозы ТССВ (15 т/га),приводило к дссгоперному росту дыхательной и. целлюлозораэлогасшей активности в среднем на 15,1 и 37,G^ соответственно. Поверхностная заделка TOCВ

в количестве 120 т/га не изменяла эти показатели относительно контроля. По последействии осадков■биологическая активность почвы заметно возрастала. ' :

V.. Повисая обеспеченность растешП осногнами элементами питания, осадки сточнух род увеличивали-галовой сбор основной и-побочной продукции: в зерновом трехпольном.звене на 36,2-(30,0л, в зерно-травяном-двухпольном.- на-14,2-37

Звмду несбалансированности макроэлементного состава осадкой их рнссенке s звене ceecoборотав суну^рнсЛ лозе 45 т/га вызывало избкточкнл баланс фосфогаг псчро (^11,2 кг) при отри--

цательнон балансе калия (-110,9 кг), что устранялось внесением по foity ТОСВ калийного удобрения.

5. Анализ данных валового содержания микроэлементов в поч-

^pcBHHV

ле показал, что наиболыня^соответствовал хрому, меди, нители, свинцу, цинку, серебру. Из подвижных форм интенсивно накапливались кадмий, медь, цинк, содержание которых снижалось при известковании почвы. Концентрация лабильных форм микроэлементов в пахотном слоо по последействию осадков изменялась неоднозначно.

6. Значение показателя суммарного элементного загрязнения (2"с ) почвы увеличивалось о ростом доз и при уменьшении глубины заделки осадков. По зеличике 5ГС органоминеральная система превосходила органическую за счет дополнительного привноса в почву микроэлементов с фоофорными удобрениями.

7. Интенсивность загрязнения растений металлами возрастала О увеличением доз осадков независимо от способа их заделки в почву. Содержание в почве подвижных форы кадмия, меди,никеля, цинка коррелировало с их концентрацией в зерне озимой пшеницы. Снижение мощности слоя распределения осадков в почве от 0-20

до 0-5 ом повысило уровень суммарного поступлепая элементов в Зерно озимой паеийцы в среднем на 75,3 солому - на 12,0*, растения клоЕера - ш 30,3$.

8. и целях совершенствования ж г о до в (экологический оценки последствии сгльскохозяйствеиного использования осадков еючных вод целесообразно проведение дальнейти исследований по вопросу прогнозирования поведения тякелых металлов в системе почва-рао-теине, установи!; роль в реакциях вкдообразовония микроэлементов в почве .'iiiniux групп почвенных микроорганизмов.

22 " ПРЕДЛОЖЕНИЯ ПРОИЗВОДСТВ/ Ни основании приведенных исследований разработан проект отраслевого стандарта "Осадок сброкенный городских сточных вод. Общие технические условия", согласованный с Министерством здравоохранения СССР и Министерством жилищно-коммунального хозяйства ГС'К?. В указанном документе представлены требований к arpoхимичеоким и токсикологическим параметрам сброженных осадков сточных вод.

При соответствии показателей осадков требованиям проекта указанного стандарта осадки следует применять в пригородных сельскохозяйственных предприятиях, прйдогпчаих к станциям аэрации,-в первую очередь, под зерновые культуры, а также при коренном улучшении мелиорированных земель и создания культурных пастбищ. Стандартизированные осадки городских сточных вод рекомендуете« вносить под основную обработку не чаа;е одного раза в три года■л количестве 15-30 т/га совместно с азотно-калийным удобрением. В целях снижения интенсивности транслокации тяжелых металлов из почвы'в растении необходимо проводить предварительное известкование'почвы по 1,5-2,0 ГК.

CIMC0IÍ ОПУБВДКОВЛНШХ ГЛЮГГОТШЕ ДШСЕГТАЦШ!

. .1. Данидина Н,И,, Касатикова С.М.', £уник Í3_E_ Токсикологические и агрономические особенности применения на удобрение осадков городских сточнух'зод //Тезисы докладов науч.-практ. ■ конференции "Молодые ученые - производству". - Владимир, 1985, - С,50-53. ; . ; .. ••/

2., Касатиков Í3.A.,'Косина Л.Б., Руник Ь.Е., Кошкин А.М,, Емцев В.Т., Насильез Н.Г. влияние сточных вод на микрофлору дерноЕо-подзолистой почвы //Известии- Ткниряаевокой сельсхо- . хозяйственной академии. '- 1986. - № 6,'--'С;85-8{?..

3. Касатиков U.A., Кнсатикош С.М., Гояьдфарб Л..Т,, Руник и др. Применение обработанных химическими реаг«н-

тами осадков городских оточных вод в качестве удобрения (Рекомендации). - Владимир, I9fct>. - 31 с.

h. Касатиков В. А., Биринова К.Е., Курганова E.1J. .'¡уркина В.П., Каоатикова U.A.,Данилина Н.И.,Руник В.Е, Об утилизации городских отходоь //Химия в ccJibcKoiJ хозяйстве,- 1967. - № I.

5. Касатиков H.A., Руник U.E., Данилина H.H., ГольДуйрб Л.Л. Организация контроля за примененном осадков городских сточных вод в систем« агропромышленного комплекса //Тезисы докладов науч.-техкич,семинара "Анаоробное сбраживание осадков городских сточных вод и утилизация образующегося биогазц". Москва. IH-I6 октября 1586 г. - К., 1967. - С.29-30.

6. Касатиков ¿.А., Барипова ii.E., Руни.-t В.Е. и др. Методические рекомендации по применении городских отходов и системе комплексного агрохимического окультуривания полэн, -Владимир, IS87. - 20 с.

7. Руник J.E. Агробиологические особенности испольдеш-кия в качестве удобрения осад*ов городских оточных аод //Тезиси докладов Всесоызн.науч.-преэтич. конференции "Проблемы повышения плодородия почв и условиях интенсивного земледелия", Москва, 23-23 мая 1£83т. - (4., I'JbQ. -0.21-25.

Й, Касатиков Ö.A., £уник J.E. Аминокислотный состав зерна при использовании осадков городских сточных вод Р качестве удобрения //Доклады ВАСХНИЛ, - IS89. - № 2. - С.10-12*

9. Касатиков ti.A,, Руник U.E., Ьасатикоиц С.М. Агроэкологические cPOfiOTiäa ооадков сточних вод Мооквц и Иванова и

■2 V ;

возможность их утилизации я оельоком хозяйстве //Опыт внед рения безотходной .технологии обрабстхи осадков сточных вод утилизация осадков, - Л,, 1909. - С,59-65.

Л-32950 29.11.89 г. Объем I1/, п. л.

Заказ 2866.

Тираж 100

Типография Московской с,-г. академии ям. К- А. Тимирязева 127550, Москва И-550, Тимирязевская ул., 44