Бесплатный автореферат и диссертация по сельскому хозяйству на тему

Действие осадка городских сточных вод на агрохимические и биологические показатели чернозема обыкновенного, урожай и качество полевых культур

ВАК РФ 06.01.04, Агрохимия

Автореферат диссертации по теме "Действие осадка городских сточных вод на агрохимические и биологические показатели чернозема обыкновенного, урожай и качество полевых культур"

УКРАИНСКАЯ АКАДЕМИЯ АГРАРНЫХ НАУК

УКРАИНСКИЙ НАУЗДО-ИССЩОВАТЕЛЬСЮЙ ИНСТИТУТ ПОЧВОВЕДЕНИЯ И АГРОХИМИИ им.А.Н.СОКОЛОВСКОГО

На правах рукописи

Юрий Михайлович

ДЕЙСТВИЕ ОСАДКА ГОРОДСКИХ СТОЧНЫХ ' ВОД НА -АГРОХИМИЧЕСКИЕ И БИОЛОГИЧЕСКИЕ ПОКАЗАТЕЛИ ЧЕРНОЗЕМА ОБЫКНОВЕННОГО, УРОНАЙ И КАЧЕСТВО ПОЛЕВЫХ КУЛЬТУР

06.01.04 - агрохимия

АВТОРЕФЕРАТ

диссертации на соискание ученой степени кандидата сельскохозяйственных наук

Харьков - 1992

Диссертационная работа выполнена в Харьковском ордена Трудового Красного Знамени государственном аграрном университете

Научный руководитель - доктор сельскохозяйственных наук,

профессор[Мржейко Алексей Михайлович

Официальные оппоненты - доктор сельскохозяйственных наук

Дегодюк Эдуард Григорьевич

. кандидат биологических наук Бацула Алексей Алексеевич

Ведущее предприятие - Всероссийский научно-исследовательский, конструкторский и проектно-технологический институт органических удобрений и торфа

Защита состоится 24 марта 1992 г. в 14 часов на заседании специализированного совета К 020.43.01 при Украинском научно-ис-. следовательском институте почвоведения к агрохимии имени А.Н.Со— коловского по адресу: 310034, г.Харьков, Чайковского, 4.

С диссертацией можно ознакомиться в библиотеке института.

Автореферат разослан 1992 г.

Ученый секретарь

специализирован- ^ ' „ „

кого совета Навленко ь.в.

ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫ

Актуальность темы. В связи с ростом городов и повышением степени их благоустройства постоянно увеличивается объем выделяемого на коммунальных очистных сооружениях осадка сточных вод (ОШ). Скопление больших количеств ОСБ затрудняет работу очистных станций и небезопасно в экологическом отношении. Высокое содержание органического вещества, азота, фосфора и микроэлементов- делает проблему использования ОСВ в качестве удобрения весьма актуальной. В настоящее время из огромной массы ОСВ в сельском хозяйство используется незначительная часть. Это связано с рядом ограничивающих факторов и, в первую очередь, с трудоемкостью работ по транспортированию и внесению жидких масс, высокой обсемененностью ОСВ патогенными микроорганизмами, присутствием токсических веществ, неприятным запахом. В связи с этим предлагаются различные способы подготовки ОСВ для удобрения. Одним из перспективных споробов является радиационная обработка, позволяющая осуществить коагуляцию, дезинфекцию, обезвреживание и частичную дезодорацию ОСВ, Однако изменение агрохимического состава ОСВ, а также эффективность их как удобрений не изучены.

Следовательно, изучение рациональных способов использования удобрительных свойств облученных ОСВ является актуальным и необходимым.

Цель и задачи исследований. Целью наших исследований было научное обоснование возможности использования для удобрения облученных ОСВ с целью разработки нормативно-технического документа, регламентирующего их производство и применение. В связи с этим необходимо было решить следующие задачи:

'I. Изучить химический состав и свойства ОСВ,

2. Определить их фититоксичность.

3. Выявить воздействле ОСВ на агрохимические и биологические свойства почвы.

4. Изучить действие и последействие ОСВ на урожайность сельскохозяйственных культур » звеньях зернонтропашного севооборота.

5. Определить качество урожая- сельскохозяйственных культур, в том числе распределение тяжелых металлов в биомассе растений при внесении ОСВ.

6. Рассчитать- экономическую эффективность применения ОСВ в качестве удобрения полевых культур.

Настоящая работа выполнена в соответствии с планом научных исследований Харьковского СХИ им.В.В,Докучаева (номер государственной регистрации темы 0183002Э164) и в рамках выполнения задания ГКНТ и Госплана СССР Харьковскому СХИ 085080313 (постановление № 472/248 от 12.12.80 г.).

Научная новизна. Впервые в условиях северной степи Украины выявлена эффективность действия и последействия облученных ОСВ в звеньях' зерно-пропалшого севооборота и доказана возможность использования их для удобрения сельскохозяйственных культур. Установлено изменение агрохимического состава ОСВ при обработке ионизирующим излучением и определено влияние тяжелых металлов, входящих в состав ОСВ, на качество растениеводческой продукции. Исследования с радиационно-облученным ОСВ до начала наших работ в СССР не проводились.

Практическая ценность работы. Результаты исследований позволяют рекомендовать использование облученных ОСВ в сельском хозяйстве, что будет способствовать увеличению количества применяемых органических удобрений, повышению.плодородия почвы, росту урожайности сельскохозяйственных культур. Радиационная технология подготовки ОСВ для удобрения с экологической точки зрения более приемлема, чем другие, б связи с тем, что она позволяет значительно сократить отведение земель под иловые поля, а сельскому хозяйству получать обеззараженные и обезвреженные органические удобрения с хорошими физическими свойствами. Использование источников ионизирующих излучений дл^ обработки ОСВ расширит область применения энергии атома в мирных целях.

Реализация результатов исследований. На основе результатов исследований разработаны и переданы Первомайскому ПО "Химпром" технические условия на облученный ОСВ ТУ 113-4-5-4-86, регламентирующие производство и применение его в качестве удобрения.'Ре-, зультаты исследований использованы Институтом физической химии АН Украины для проектирования радиационной технологии обработки ОСВ г.Первомайский Харьковской области и других.

Аиробация работы. Основные материалы диссертации были доло-

жены на научных конференциях Харьковского СХИ в 1979-2986 гг., на заседаниях координационного совета в ВИИХСЗР в 1980-1982 гг. и И$Х АН Украины в 1984 г., на Украинском республиканском совещании "Перспективы научно-технических разработок, проектирования и внедрения бесстрчных схем крупных химических предприятий" (Харьков, 1979), на Всесоюзном совещании "Переработка и утилизация твердых и жидких отходов химических производств" (Черкассы, 1980), на I делегатском съезде почвоведов и агрохимиков Украинской ССР (Днепропетровск, 1982), на республиканской конференции "Повышение эффективности использования удобрений и плодородия почв в Украинской ССР" (Харьков, 1985), на областной научной конференции "Философские и социальные вопросы экологии" (Харьков, 1985).

Основные результаты диссертационной работы опубликованы в 10 научных статьях и докладах. .

Структура и объем диссертации. Объем диссертации составляет 196 страниц машинописного текста. Она состоит из введения, восьми глав, выводов, предложений производству, списка использованной литературы и приложений. Список литературы включает 215 наименований, из них 20 - на иностранных языках. Экспериментальный материал иллюстрируют 60 таблиц и 6 рисунков в тексте и 32 таблицы в приложении.

Характеристика объектов, условия и методика проведения исследований

"Исследования проводились с ОСВ, полученными на биологических >чистных сооружениях г.Киева и г.Первомайский Харьковской области » 1979-1986 гг. Избыточный активный ил из вторичных отстойников юред облучением смешивался с осадком первичных отстойников в со-|Тнощении 1:1 по объему. Радиационная обработка проводилась в пытном производстве Института физической химии АН Украины. Ис-одное сырье после уплотнения до влажности 95% и дробления круп-ых частиц до размера не более 5 мм подвергалось обработке уско-гнными электронами с энергией 2 Мэв (Элт-1,5). Поглощенная доза эдиации составляла I Мрад. Обезвоживание ОЙВ осуществлялось на шьтрпрессе до влажности 45-55$. Такая обработка делает осадок ¡эопасным в санитарном отношении (Гааинский и др., 1975), обес-:чивает необходимую коагуляции коллоидов (Высоцкая, 1983), раз-

рушает канцерогейы (Бортун, 1964), значительно улучшает запах. Облученный ОСВ не имеет остаточной радиоактивности.

Стационарные полевые опыты проводили в колхозе имени Ленина Первомайского района Харьковской области. Почва - чернозем обыкновенный мощный легкоглинистый среднегумусный на лессовидном суглинке. Верхний горизонт имеет реакцию водной вытяжки 7,4-7,5, солевой - 6,5-6,6 и содержит Ь,Ь% гумуса. Содержание подвижных форм питательных веществ р пахотном слое следующее (в иг/100 г): фосфора (по Чирикову) - калия (по Чирикову) - 12-17, ще-

лочногидролизуемого азота (по Корнфилду) - 16-17. Таким образом, почва имеет высокое содержание фосфора и калия и повышенное азота.

Условия погоды в период вегетации в годы исследований в основном были неблагоприятны для нормального роста и развития сельскохозяйственных культур из-за недостаточного количества осадков, особенно в мае-июне и августе-сентябре. В связи с этим полевые опыты проводили на фоне вегетационных поливов. •

Действие ОСВ изучали в-двух звеньях зерно-пропашного сего-оборота: озимая пшеница-сахарная свекла-ячмень и кукуруза на зерно-ячмень-кукуруза на силос. В опытах высевали районированные сорта сельскохозяйственных культур. Действие ОСВ сравнивали с действием навоза.

При закладке полевых опытов их дозы выравнивали по сухому" веществу - вносили из расчета 10 т/га сухого вещества каждого удобрения или 20 т/га с влажностью 50%. Удобрения вносили под озимую птенкцу и кукурузу на зерно, на остальных культурах изучали их последействие. Вегетационные поливы проводили при снижении влажности почва ниже 60$ от П1Ш. Норма поливов для зерновых 600 м3/га, для сахарной свеклы и кукурузы на силос - 700 м3/га. Закладка полевых опытов проводилась в соответствии с общепринятой методикой. Посевная площадь делянок - 60,4Б Повторность -четырехкратная. Агротехника в опытах общепринятая для зоны северной степи Украины. Учет урожая сплошной, поделяновдый.

Микрополевые опыты проводили в сосудах без дна, диаметром 0,4 м, заглубленных з почву на глубину пахотного слоя (0,3 м). Почва насыпная из пахотного, слоя чернозема обыкновенного мощного. Повторность четырехкратная. Опытная культура - кукуруз?. 00В и навоз вносили в эквивалентных количествах по сухому веществу.

Вегетационные опыты проводили в сосудах, вмещающих 5 кг почвы. Выращиваемая в опытах культура - овес. Повторность - четырехкратная. ОСВ вносили из расчета 10 т/га сухого вещества или 20 т/га при 50% влажности. Путем внесения в него солей тяжелых металлов (сернокислой меди и азотнокислого свинца) искусственно увеличивали их содержание в 10 и 100 раз.

Были проведены лабораторные опыты, в которых изучали влияние ОСВ на нитрификационную способность почвы и на прорастающие семена пшеницы и кукурузы.■Фитотоксичность 00В определяли на песке и почве. .

Химический состав навоза и ОСВ определяли согласно "Инструкции по проверке качества органических удобрений" (1971) и методам химических анализов, описанных в руководствах А.В.Петербургского (1968) и Е.В.Аринушкиной (1970).

Для характеристики питательного режима почвы образцы отбирали из слоя 0-20 и 20-40 см. В них определяли азот аммонийный -колориметрически с реактивом Несслера, азот нитратный - колориметрически с дисульфофеноловой кислотой, азот легкогидролизуемый-по методу Тюрина и Кононовой, азот щелочногидролизуемый - по Хорнфилру, фосфор подвижный - по Чирикову, калий подвижный - пла-ленно-фотометрическим методом из уксуснокислой вытяжки по Чирико-зу, рН солевой и водной вытяжки - потенциометрическим методом, злажность почвы - высушиванием при Ю5°С, общее содержаний гуму-:а - по Тюрину, обменно-поглсщенные катионы - по методу Шоллен->ергера. . ■

Микробиологические анализы почвы проводили по общепринятой ютодике путем рассева суспензии на соответствующие питательные роды.

^Биохимические анализы почвы проводили в средних образцах из лоя 0-20 см. Определяли активность следующих ферментов: фосфата-ы и инверъазы по методикам А.Ш.Галстян (1965), уреазы - по мето-ике, изложенной в руководстве Н.М.Городнего и др. (1972).

Цзллвлозоразлагаш^ую активность определяли аппликационным ето дом по- интенсивности разложения бязи, протеолитическую актив-ость - по разложению желатинового слоя фотобумаги (Мишустин.Ьос-ров, 1972), нитрификационную способность - по методу Ваксмана я.в.Федоров, 1957).

В растениях определяли общее содержание азота, фосфора и ка-

лия после озоления по Кьельдалю, клейковину в зерне шеницы - по ГОСТ 13586.1-63, массу 1000 зерен - по ГОСТ 10842-64, сахаристость корнеплодов сахарной свеклы - поляриметрическим методом.

Определение общего содержания металлов в ОСВ, навозе, почвенных и растительных образцах осуществлялось методом эмиссионного спектрального анализа.

В биомассе растений вегетационного опыта тяжелые металлы определяли после сухого озоления атомно-абсорбционным методом на' AAS -1, В почве определяли медь и свинец, экстрагируемые бидисти-лироваиной водой и ацетат-аммонийным буферным раствором с pH равным 4,8, Определение различных форм соединений тяжелых металлов в ОСВ проводилось после последовательного экстрагирования бидис-тилированной водой, I н, соляной кислотой и 0,1 н. раствором гид-роксида натрия на AAS-1. '

Влияние ионизирующего излучения на химический . состав ОСВ и их токсичность

В сухом веществе ОСВ содержится 2,21-4,20$ азота, 2,825,88?? фосфора, 0,18-0,55$ калия. По содержании азота и фосфора, , а также большинства микро- и ультрамикроэлементов ОСВ значительно превосходят навоз, но уступают ему по содержанию калия. На долю минерального азота в ОСВ приходится столько же, сколько и в навозе - 6,5-17,7$ от общего. Однако щелочногидролизуемого азота -ближайшего резерва минерального - в ОСВ больше, чем в навозе, 0,30-0,35$ или 7,6-11,3$ от общего содержания.

Доступность фосфора в ОСВ значительно ниже, чем в навозе 7 (10,9-13,3$ против 32,7% от общего), однако массовая доля подвижного фосфора в 2-3 раза выше, чем в навозе. Количество калия, переходящего в 0,2 н. уксуснокислую вытяжку составляет в осадках 35,3-52,2$, в навозе — 32$.от общего содержания этого элемента.

ОСВ содержат кальция почти столько же, сколько и навозу (5,06-0,56 в ОСВ и 4,40$ в навозе) и вдвое меньшее количество магния - 0,88-0,90$ (в навозе - 1,84$).

Поступлением ка очистные'сооружения промышленных стоков вызвано наличие в ОСВ в. повышенных количествах ряда микро- и ультрамикроэлементов, многие из которых являются тяжелыми металлами. В целом ОСВ насыщены тяжелыми металлами значительно выше, чем на-

воа. ОСВ г.Киева содержит в повышенных количествах хром, никель, гвинец, кобальт. Уровень содержания тяжелых металлов в ОСБ г.Первомайский существенно ниже.

Металлы в ОСВ находятся в форме различных соединений. Основ-¡ая масса тяжелых металлов связана с органическим веществом (524%), содержание водорастворимых форм составляет 0,5-11%, извле-саемых I н. раствором НС£ - 6,2-24$, в форме труднорастворимых юединений (оксидов, фосфатов, сульфидов и других) находится 13-'•2% общего количества тяжелых металлов.

Анализ химического состава ОСВ до и после облучения показал, то зольность ОСВ при облучении не изменяется (табл.1). Содержа-ие общего азота остается на исходном уровне. Однако снижается одержанне нитратного (на 5,7 мг/100 г), повышается доля легко-идролизуемого (на 42 мг/ЮО г) к щелочногидролизуемого (на 5 мг/100 г) азота. Следовательно, под влиянием ионизирующего изучения азот органического вещества становится более доступным кя растений.

Содержание общего фосфора в облученном ОСВ имеет тенденции снижению, а количество подвижного снижается на 35 мг/100 г.

Общее содержание калия и его подвижность при радиационной »работке существенно не изменяется.

Таблица X

Сравнительная характеристика состава ОСВ

Показатели К ! Химический - до облучения состаЕ ОСВ ! после Г облучения

льность, %, 42,6 42,9

от: общий, % 3,84 3,82

аммонийный, мг/100 р 114 119

нитратный, мг/100 г 24,1 18,4

легксгидролизуемый»мг/100 г 284 326

щелочногидролизуемый,мг/100 г 271 316

:фор: общий, % <12. ' 4,06

подвижный, мг/100 г 743 708

аЛг общий, % 0,21 0,23

подвижный, мг/100 г 162 156 •

Валовое содержание тяжелых металлов под влиянием облучения остается на исходном уровне. При атом происходят некоторые изме нения в их фракционном составе. После облучения в ОСВ снижается концентрация водорастворимых соединений тяжелых элементов, кроы марганца, уменьшается количество металлов, связанных с органиче ким веществом, но увеличивается содержание металлов, связанных минеральной частью и находящихся в труднорастворимых соединения Таким образом, с агрохимической точки зрения при облучении ОСВ происходят положительные изменения, связанные с увеличением дол легкогидролизуемых форм азота, а также инактивацией некоторого количества соединений тяжелых металлов, очевидно, за счет образ вания фосфатов и иных солей.

Проверку фитотоксичности ОС® проводили в лабораторных опытах. Облученный ОСВ не был токсичен для прорастающих семян озим пшьницы, высеянной на песке, во всех дозах - 10, 20 и 30 т/га. ( сухому реществу). Для семян кукурузы на песке доза ОСВ 10 т/га ] была токсичной,, но дозы 20 и 30 т/га значительно уменьшали длин; проростков (на 46 и 56$), их массу (на 39 и 43$) и массу корней (на 26 н 27%). .. ;

"При внесении ОСВ в чернозем Мы не обнаружили угнетения прорастающих семян пшеницы и кукурузы от 10 и 20 т/га сухого вещее ва. При внесении 30 т/га ОСВ биометрические показатели прорасти щих семян несколько снижались (максимум на %).

В других лабораторных опытах сравнивали действие облученно: и необлученного ОСВ при внесении в песок и почву. Существенных различий между ОСВ в действии на прорастающие семена кукурузы н< обнаружено.

Таким образом, токсичность осадков в большей степени проявляется на песке, то есть субстрате с минимальной емкостью поглощения, Умеренные дозы ОСВ (до 20 т/га сухого вещества) на черноземе не токсичны для зерновых культур. При обработке ОСВ ш низируицим излучением их фитотоксичность не увеличивается. *

Влияние ОСВ на агрохимические показатели почвы

Динамику годвижных форм азота, фосфора и калия изучали при внесении ОСВ под озимую пшеницу и кукурузу, а также в первый и второй год последействия. - .

Исследования показали, .что в первый год действия ОСВ,'не-

зиотря на значительное количество внесенного азота и увеличение отсленности аммонифицирующих микроорганизмов, содержание аммоний-¡ого азота в почве под озимой пшеницей во все сроки определения обнаруживалось на уровне контроля. Это связано с высокой нитрифи-сационной способностью'чернозема, а также с более высоким выносом »того элемента урожаем. Содержание нитратного азота в фазе выхода з трубку увеличивалось в 1,5 раза, а в фазе цветения.и при убор-te приближалось к контролю.

Постепенно минерализуясь, ОСВ на протяжении нескольких лет ¡беспечивают растения доступными питательными веществами. При itom максимальное накопление минеральных форы азота обнаруживает-:я под пропашными культурами (сахарной свеклой, кукурузой) в перше сроки определения.

Внесение ОСВ увеличивало содержание щелочногидролизуемого яота как в год действия, так и в последействии в большей стеле-[И, чем внесение навоза. Содержание подвижного фосфора в почве ¡ыло более высоким в течение трёх лет. Так, в первый год.в фазу юлошения озимой пшеницы, количество подвижного фосфора при внешний ОСВ увеличивалось на 3,6 мг/ЮО г почвы в сравнении с конт-юльным вариантом и на 2,8 мг в сравнении с вариантом, где внесен авоз. Преимущества ОСВ по воздействию на фосфорный режим почвы ыли явно выражены в основном в слое 0-20 см.

По способности обеспечивать почву подвижным калием навоз в тдельные сроки превосходил ОСВ. Улучшение азотного и фосфорного итайия растений способствовало большему поглощению калия из поч-ы. В среднем за три года в пичве под сахарной свеклой в конце ве-етации содержание подвижного "калия снижалось на 2,7 мг/ЮО г поч-ы по сравнений с контролем и на 1,9 мг/ЮО г по сравнению с на-озом.-

Наряду с подвижными формами мы определяли и валовое содержа-ие макроэлементов в'почае. Анализировали образцы почвы, отобран-ой в длительных опытах с периодическим применением ОСВ (двукратны через 5 лет, двукратным через 3 года, трехкратным через год).

За счет отчуждения с урожаем и других .расходов потеря общего зота на неудобренном варианте за Ю лет составила 0,Q27% (9,2% г исходного). За счет периодического внесения навоза и ОСВ потел были сокращены соответственно до 0,020 и 0,016$. На неудобрен-эм варианте потери общего фосфора составили 7,8$ от исходного.

При периодическом внесении ОСВ существенных потерь фосфора не было.

При ¿несении ОСВ один раз в три года в пахотном слое почвы наблюдалась тенденция к увеличению содержания поглощенного кальция. Более отчетливо почвоулучшающее действие ОСВ проявлялось при систематическом (через год) внесении, особенно в повышенных нормсх (20 и 30 т/га сухого.вещества).

В пахотном слое почвы на контроле за 10 лет потери гумуса составили 0.24& (4,1$ от общёго). Применением ОСВ и навоза один раз в 5'лет потери удалось снизить, но не предотвратить. Убыль гумуса на вариантах с ОСВ и навозом составила 0,11%. В слое почвы 20-40 см при внесении ОСВ и навоза потерь гумуса не было. Периодическое внесение 20 т/га ОСВ (один раз в три года) обеспечивало, бездефицитный баланс гумуса. Качество гумуса при этом изменялось4 в сторону расширения соотношения Ср>к : С, к с 2,43 до 2,58. Положительный баланс гумуса достигался при более частом (через год) внесении ОСВ, особенно в нормах 20-30 т/га.

Влияние ОСВ на биологическую активность почвы

Биологическую активность почвы.определяли в наиболее биогенном слое 0-20 см. Результаты исследований показали, что внесение(| ОСВ по/( озимую пшеницу приводит к значительной активизации почвенной микрофлоры. В среднем за. вегетацию общее количество явтро-фов возрастало в 1,4 раза. От ОСВ увеличивалась численность орга-нотрофов, бактерий, усваивающих минеральный азот, и актиномицетов. От внесения навоза общая численность эвтрофов возрастала в 1,2 раза, и в основном за счет микроорганизмов, ассимилирующих минеральный азот, т.е. внесение ОСВ сопровождалось обсеменением его почвенной микрофлорой, осуществляющей начальную стадию минерализации, а при внесении навоза преобладали процессы, связанные с более глубокой стадией минерализации органического вещества.

ОСВ оказывал стимулирующее действие на развитие нитрифицирующих микроорганизмов. В среднем за вегетацию их численность увеличивалась от ОСВ в 1,7, от навоза - в 1,3 раза. Одновременно при внесении ОСВ и навоза резко возрастала численность денитрифицирующих микроорганизмов.

ОСВ обеспечивал рост численности фосфорразлагающих микроор-

ганиэмоз, которая положительно коррелировала с количеством доступного фосфора в почве и активностью фосфатазы.

В первый год последействия органических удобрений процессы минерализации органического вещества продолжались. При этом увеличивалось количество аммонифицирующих, нитрифицирующих и денитрифицирующих микроорганизмов, азотобактера, фосфатмобилизующих микроорганизмов.

Процессы самоочищения почвы от внесенного органического вещества завершались в основном к концу второго периода вегетации; Показатель минерализации по Мищустину и количестве споровых бактерий на опытном варианте выравнивалось с контрольными показателями. " . '

В звене кукуруза на зерно-ячмень максимум биологической активности" приходится на конец первого периода вегетации. Действие GCB на численность микроорганизмов", связанных с трансформацией углерода, азота и фосфора было также положительным. Процессы минерализации органического вещества завершались в основном на .'второй год.

Одним из интегральных показателей биологической активности почвы является ферментативная активность. Исследования показали,' что применение ОСВ увеличивает активность гидролитических ферментов почвы как в год действия, так н в последействии.

Объективным показателем обеспеченности почв доступными для растений формами азота является нитрификационная способность. В лабораторном опыте длительностью 1,6 года при внесении возраста-ощих доз ОСВ 20, 40 и 60 т/га торможение нитри$якационноро процесса наблюдалось лишь в первые 10 дней, причем с увеличением доил - сильнее. На 20-30-е сутки нитрификационная способность рез-со возрастала и на протяжении полутора лет оставалась более вышкой, чем на контроле.

Таким образом, внесение ОСВ положительно оказывается не толь-го на численности, но и на физиолого-биохимической активности мин-юорганизмов, участвующих в превращениях основных элементов пита-ия растений. , '

Влияние ОСВ на урожай и качество сельскохозяйственны* культур

В микрополевдх опытах было выявлено, что оптимальной нормой внесения ОСВ является 15-20 т/га или 7,5-10 т/га сухого вещества. Действие облученного ОСВ существенно не-отличается от действия необлученного. * '

В звене озимая пшеница-сахарная свекла-ячмень положительное влияние ОСВна продуктивность сельскохозяйственных культур сказывалось в течение трех лет-. В среднем за три года урожайность озимой пшеницы возрастала на 7,7 ц/га Или на 19,1$ по отношению к варианту без удобрений. Эквивалентная норма навоза действовала аналогично. Содержание сырой клейковины от ОСВ увеличивалось на 2,3$, общего азота - на .0^23$, сырого протеина - на 1,3$ по сравнения с контролем. Содаркание тяжелых металлов в зерне и соломе пшенищ от внесения ОСВ не увеличивалось.

ОСВ м навоз в первый род последействия существенно увеличивали урожайность корнеплодов сахарной свеклы. В среднем за три года прибавка урожайности на варианте с ОСВ составила 92 ц/га или 23,1$ по сравнению с контролем. В сравнении с навозом ОСВ оказывал более сильное последействие -.прибавки урожайности ст ОСВ были на 34-46 ц/га вше, -чем отгнавоза. Сахаристость корнеплодов от ОСВ снижалась в среднем на О,3$, что связано с увеличением содержания общего дзота в растениях свеклы в 1,3-1,4 раза, Однако сбор сахара за счет более высокой урожайности увеличивался на 5,4 ц/га. Содервание тяжелых металлов в урожае свеклы не возрастало, кроме цинка, уровень содержания которого в Й.отве на 1,64, а в корнеплодах на 0,48 мг/кг был выше контроля., .

На второй год последействия ОСВ существенно увеличивал урожайность ячменя. Прибавка 'зернасоставила 5,5 ц/га. В 1985 году ОСВ обеспешд .прйбавку урожайности на 3,4 ц/га больше, чем навоз. В урожае ячменя несколько увеличивалось содержание азота, а количество тяжелых металлов било на уровне контроля.

Мы определили суммарный вынос металлов с урожаем культур звена севооборота. В сумме за 3 года на варианте с ОСВ было вынесено свинца на 3,0, меди на 11,8, цинка на 18, никеля на 4,3, хрома на 9,2, марганца на 216 г/га больше, чем на контроле. Баланс всех металлов был положительным. Использование «несенных с ОСВ металлов было невысоким. '

В звене кукуруза на зерно-ячмень-кукуруза на оилос урожайность культур при внесений ОСВ также увеличивалась в течение трех лет. Коэффициенты использования азота и фосфора в этом звене были ниже (26,1 и 13,9%), чем в описанном выше (50,8 и

Суммарная продуктивность звеньев севооборота приведена в таблице 2,

Таблица 2

Влияние органических удобрений на продуктивность звеньев зерно-пропашного севооборота, ц/га зерновых единиц

Вашант ' 1 Суммарная I Ппибавка i Окупаемость '! т удо-оариант | продуктивность , {брений, ц эер!.ед.

Озимая пшеница-сахарная свекла-ячмень Контроль 215,4

Навоз, 20 т/га 247,4 . 32,0 1,6

ОСВ, 20 т/га 263,7 48,3 .2,4

Кукуруза на зерно-ячмень-кукуруза на силос Контроль 141,1

Навоз, 20 т/га 163,4 22,3 1,1

ОСВ, 20 т/га '^Э.б 28,5 1,4

В обоих, звеньях влияние ОСВ на сбор урожая в суше за 3 года выше, чем навоза. Более отчетливо преимущества ОСВ видны в звене озимая пшеница-сахарная свёкла-ячмень. Здесь на варианте с ОСВ суммарная продуктивность звена севооборота, на 16 ц/га зерновых единиц выше, чём на варианте о навозом. Окупаемость I тенны внесенного под озимую пшеницу ОСВ в сумме за 3 года -составляет 2,4 ц, а внесенного под кукурузу -1,4 ц зерновых единиц.

Таким образом, более эффективным местом внесения в севообороте ОСВ является внесение 'ёго пйд озимую пшеницу,, после которой высеваются сахарная свекла.и ячмень. -

Существует опасность избыточного накопления тяжелых металлов в почве и растениях при длительном применении ОСВ. Мы провели два вегетационных опыта с внесением ОСБ со средним (200 и 500), высоким (2000 и 5000) и очень высоким содержанием (20000 и 50000 мг/кг) свинца и меди, создавая различные уровни загрязнения,почвы (слабое, среднее, сильное)». ;

-16 -

Результаты опытов свидетельствуют, что инактивация доступных форм металлов осуществляется почзой, а при внесении сильнозагряз-ненных ОСВ - и растением. Корреляционная связь между содержанием подвижного свинца в почве и его содержанием в зерне и стеблях слабая. Соотношение концентраций свинца в различных органах растений (корень : стебель : зерно) на сильнозагряэненном варианте (37,4 : 6,2 : I)- по сравнению с незагрязненным (9,8 : 4,5 : I) отчетливо свидетельствует о регулирующей функции корня в поступлении этого металлу в надземную часть растений.

Характер поступления облигатного элемента - меди - имел несколько иной характер. Увеличение концентрации подвижной меди в почве положительно коррелировало с содержанием этого элемента в корнях (г* 0,987 ± 0,16). Поступление меди в растения происходило в больших количествах. При внесении сильнозагрязненных ОСВ количество меди увеличивалось не только в корнях, но и стеблях, а в зерне оставалось на уровне контроля. Соотношение концентраций корень : стебель : зерно значительно более узкое, чем при внесении свинца. .

Внесение ОСВ с различным насыщением тяжелыми металлами не снизило продуктивности овса-

• Таблица 3

Содержание свинца в растениях овоа, мг/га сухого вещества

:Кущение ! Полная спелость ¡Соотношение ко-

Вариант }-<-\—---■-;рень: стебель:

■ корни | листья корни солома | зерно зерно

Контроль 4,8 2,9 3,9 1,8 0,4 9,8 : 4,5

ОСВ РбогС^, 5,1 3,1 3,6 2,1 0,5 7,2:4,2

ОСВ ¥¿2С«об' 4.9 2»8 3»5 2.2 0,5 7,0 : 4,4

000 024'6 3»3 3»9 Л9 °»4 9'8 * 4'8

ОСВ 5,2 3,* 3,7 2,0 0,6 6,2 : 3,3

ОСВ Рбго^об 22'4- 3'8 18'.7 3'1 °-5 Э7.4 : 6,2

ОСВ Р&0£й150 5,4 2,7 4,1. • 2,1 0,4 10,2 : 5,3

ОСВ Р^го^о а4'7 3,6 '19,6 2,8 0,5 39,2 : 5,6

- г? -

Баланс тяи&лых металлов (свинца и меди) в почве всех удоб-знных вариантов был положительным. Металлов вносилось в почву тчительно больше, чем выносилось. Большая их часть оставалась почве. Следовательно, чернозем,обыкновенный среднегумусный лег->глинис'тый обладает высокой способностью закреплять вносимые сомнения тяжелых металлов, являясь барьером на пути миграции из-¡точннх количеств элементов в растения. Прямая связь между со-¡ржанием подвижных форм тяжелых металлов в почве и их содержа-ем в растениях не всегда проявляется в связи с наличием зшцит-х механизмов у самого растения.

Экономическая эффективность применения ОСВ для удобрений

Согласно полученным данным, стоимость прибавки урожая в завозимая пшеница-сахарная свекла-ячмень при внесении 20 т/га на-за составляет 704,00 руб., а от внесения такого же количества В - 1031,00 руб. в расчете на I га. Чистый доход равняется со-ветственно 547,25. и 854,72 руб. Размер чистого дохода в расчете' I т навоза составляет 35,20 руб., а на I т ОСВ - 51,55 руб. I руб. стоимости удобрений чистого дохода приходится соответ-зенно 27,36 и 42,74 руб.

В эвене кукуруза на зерно-ячмень-кукуруза на силос зкономи-зкие' показатели ниже. Например, чистый доход от навоза в расче-на I га составил 225,15 руб.,', от ОСВ - 313,12 руб.

Расчеты показали, что в зависимости от радиуса транспор^иров-чистый доход в расчете на I' т.ОСВ колеблется при использовании юмобильяых средств от 16,02 до 18,52 руб., а при использовании «торных средств - от, 13,08 до 18,31 руб. Уровень рентабельнос-использования ОСВ в качестве удобрения составляет при перевоз-его автотранспортом 194-321$,. а при перевозке, тракторами --30$'.. ' •• , ' , ; ; ' .."•■'""■;

Следовательно, применение ОСВ обеспечивает более, высокие по-атели экономической эффективности,; чем применение навоза."

Санитарно-гигиенические и производственные испытан!«

В порядке выполнения Постановления ГКНТ и Госплана СССР 72/348 от 12.12.1980 г. Киевским НИИ общей и коммунальной гида и Киевским НИИ гигиены питания проведены санктарно-гигиени-

чесрие исследования почвы и урожая, полученного при использовании для удобрения облученных ОСВ. Согласно полученным данным, Минздрав УССР разрешил производство и применение облученных ОСВ в сельском хозяйстве.. Киевским НИИ гигиены питания изучен минеральный состав зерна, полученного в опытах. Установлено, что уровень содержания тяжелых металлов в полученной продукции не превышает предельных допустимых концентраций согласно "Временных гигиенических нормативов содержания некоторых химических олементов в основных пищевых продуктах" (Москва, 1982).

По заключению Ленинградского НИИ радиационной гигиены в облученном ОСВ отсутствует наведенная радиоактивность. Энергии источников ионизирующюс излучений, которые могут быть применены для радиационной стерилизации ОСВ (кобальта-60, цезил-137, Элт-1,5, ИЛУ-6) значительно ниже порога ядерных реакций.

Исследования, проведенные совместно с ЩХ. АН Украины показали, что использование удобрений, приготовленных по радиационной технологии, не .приводит к накоплению канцерогенов в выращиваемых культурах (Бортун, 1984).

Производственные испытания ОСВ в качестве удобрения были проведены в колхозе "Знамя кира" Первомайского рал она Харьковской' области на площади 5' га. Результаты учета эффективности подтвердили данные полевых опытов. Урожайность озимой пшеницы на опытном варианте на 6,7 ц/га была выше, чем на контроле. Угнетения роста и развития растений но наблюдалось.

. основшк вшзода

1. Дня устранения-препятствий к использованию ОСВ в сельском хозяйстве можно'применять радиационный метод их обработки, обеспечивающий обеззараживание, обезвреживание, обезвоживание и дезодорацию, " .

2. Облученные ОСВ являются ценным органическим удобрением, содержащим органического вещества около 50$, азота - 2,21-4,20$, фосфора - 2,82-5,12. По содержанию азота и фосфора они превосходят навоз. ОСВ содержат также микро- и ультрамикроэлеыанты, в том число тяжелые металла в количествах-, не превышающих ЦДК.

3. Обработка ОСВ иоь/зйрующим'излучением существенно не изменяет валовое содержание*элементов; однако повышает доступность1-

азота за счет увеличения доли, легкогидролиэуемых форм, уменьшает количество металлов, связанных с органическим веществом и увеличивает их количество в труднорастворимых соединениях.

4. Фитотоксичность ОСЗ проявляется в большей степени на субстратах с минимальной емкостью поглощения, чем на почве. Дозы ОСВ 20 и 40 т/га (10 и 20 т/га сухого вещества) на черноземе обыкно- '■■ венном среднегумусном легкоглинистом не токсичны для растений озимой шеницы и кукурузы.

5. Внесение ОСВ увеличивает биологическую активность почвы. При этом усиливаются процессы, связанные с трансформацией соединений азота и фосфора в доступные для растений формы: активизируются процессы .аммонификации и нитрификации, увеличивается численность и активность фосфатмобилизующих-микроорганизмов, повышается активность гидролитических ферментов. Процессы трансформации органического вещества ОСВ заканчиваются в основном к концу второго вегетационного периода.

6. ОСВ улучшает азотный и фосфорный режим почвы в течение трех лет в большей степени,' чем навоз. Внесением ОСВ в норме ' 20 т/га один раз в три года обеспечивается бездефицитный баланс гумуса. Положительный бзладс гумуса достигается при систематичес-. ком внесении ОСВ (через год) в нормах 20 т/га и выше. ОСВ увеличивают насыщенность почвенного поглощающего компчекса кальцием.

7. Оптимальной нормой внесения ОСЗ на черноземе обыкновенном является 20 т/га или 10 т/га сухого вещества. При этом урожайность сельскохозяйственных культур увеличивается в течение трех лет. В отдельные годы ОСВ действует лучше, чем навоз, особенно в последействии. Более рационально применять его в звене озимая пшеница-сахарная свекла-ячмень» чем в звене кукуруза на зерно-ячмень-кукуруза на силос, где суммарный выход продукции в опытах был на

16 ц/га зерновых единиц ниже.

0. В урожае сельскохозяйственных культур при внесении ОСВ происходит увеличение содержания азота, а в побочной продукции - и фосфора. В зерне озимой пшеницы увеличивается содержание сырой клейковины и сырого протеина, а в корнеплодах"сахарной свеклы снижается сахаристость, что однако, не сказывается.на получении более высокого сбора сахара. Тянелые металлы в урожае сельскохозяйственных культур не накапливаются, что связано с высокой буферюй способностью почвы и защитными возможностями рас тени...

9. Применение облученных ОСВ экономически выгодно. Чистый дс ход с I га, полученный в сумме за три года в лучшем звене озимая пшеница-сахарная свекла-ячмень, составил 1031,00 руб., что на 327 руб. больше, чем в звене кукуруза на зерно-ячмень-кукуруза на силос.

10. Комплексными санитарно-гигиеническими исследованиями с ЛНИИОиКГ, КНИИПГи ИМ АН УССР установлено, что применение облученного ОСВ не приводит к нарушению метаболизма почвы и не ухудшает качество сельскохозяйственной продукции.

Таким образом, облученный ОСВ пригоден для использования в качестве удобрения полевых культур.

првддошш производству

X. Организациям, связанным с очисткой сточных вод и подготовкой ОСВ для удобрения предлагается использовать радиационную технологию.

2. Облученный ОСВ.следует применять в качестве основного удобрения зерновых и технических культур. Вследствие значительного содержания в ОСВ микро- и ультрамикроэлементов, их целесообразно применять один раз в 5 лет,- а в остальные годы вносить минеральные удобрения и навоз.

3. С учетом санитарно-гигиенических и агрохимических требований норма внесения ОСВ не должна превышать Ю т/га сухого вещества.. Для обеспечения сбалансированного питания растений систему удобрения следует планировать с учетом дефицита калия в ОСВ.

По материалам диссертации опубликованы следующие работы:

1. Изучение удобрительных качеств терыообработанногр и облу-' ченного осадка.сточных вод // Сб.науч.тр./ Харьк,с.-х.ин-т

им.В.В.Докучавва. - Харьков, 1979. - Т.260. -С.19-25.

2. Удобрительные качества осадков сточных вод // Перспективы н.-т. разработок, проектирования и внедрения бессточных схем крупных химических предприятий: Тез.докл.Укр. респ. совещ. Харьков, 1979. -С.38 (в соавторстве).

'3. Влияние обезвреженных осадков сточных вод на сельскохозяйственные растения и почву//Переработка и утилизация твердых и жидких отходов химических производств: Тез.докл. и сообщ.Всесоюэ. совещ, -1 Черкассы, 1980. -С,78 (в соавторстве),

-21 - v

4. Влияние облученных осадков сточных вод на некоторые свойства почвы и продуктивность кукурузы// Сб.науч.тр./Харьк.с.-х. ин-т им.В.В.Докучаева. - Харьков, 1981. - Т.278. -G.55-60 (в соавторстве).

5. Проникновение тяжелых металлов в растения и черноземную, почву при удобрении осадком городских сточных вод// Тез.докл.

I делегат.съезда почвоведов и агрохимиков УССР, 8-II июня 1982 г.--Днепропетровск, 1982. -С.101 (б соавторстве).

6. Влияние облученных осадков городских сточных вод на почву, урожайность и качество сельскохозяйственных культур// Сб.науч.тр./ Харьк.с.-х.ин-т им.В.D.Докучаева. - Харьков, 1983. -С.80-89 (в соавторстве).

7. Радиационно-облученный, осадок сточных- вод как удобрение// Повышение эффективности использования удобрений и плодородия почв в Украинской СОР: Тез.докл.респ.конф. - Харьков, 1985. -С.93.

8. Почвоохранные аспекты утилизации отходов сельскохозяйственного производства и коммунального хозяйства// Философские и социальные вопросы экологии: Тез.докл. и выступлений участников обл.науч.конф., декабрь, 1985 г; - Харьков, 1985. -C.I7I-I73 (в соавторстве).

9. Использование удобоений, получаемых при очистке городских сточных вод, в условиях орошения// Сб.науч.тр./Харьк.с.-х.ин-т им.В.В.Докучаева. - Харьков, 1986. -C.I54-I63.

Ю. Облученный осадок городских сточных вод (радорганит). ЕУ II3-4-5-4-86. Введ. Ol.01.87.

тветственный за выпуск ^/о^т* В. Ф.Паотенко

Подписано к печати 30.02.92. Формат 1/16

умага тип.№ 3. Объем 1,0 усл.печ.л.

Ирак 100 экз. Заказ № ¿4.

Участок оперативной печати ХГАУ.