Бесплатный автореферат и диссертация по сельскому хозяйству на тему

Эффективность применения осадков сточных вод на чайных плантациях Краснодарского края

ВАК РФ 06.01.04, Агрохимия

Автореферат диссертации по теме "Эффективность применения осадков сточных вод на чайных плантациях Краснодарского края"

Р Г б од

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ - КОМИТЕТ РОССИЙСКОЙ ФЕДЕРАЦИИ ПО ВЫСШЕМУ - У ОБРАЗОВАНИЮ

"ОРДЕНА ДРУ2Ш НАРОД® РОССИЙСКИЙ УНИВЕРСИТЕТ ДРУЖБЫ НАРОДОВ

На правах рукописи

ЕК МОХАН БХАТТАРАЙ

Уда 628.37

ЭФФЕКТИВНОСТЬ ПРИМЕНЕНИЯ ОСАДКОВ СТОЧНЫХ ВОД НА ЧАЙНЫХ ПЛАНТАЦИЯХ КРАСНОДАРСКОГО КРАЙ

(06.01.04 - агрохимия)

Автореферат

диссертации на соискание ученой степени кандидата сельскохозяйственных наук

Москва - 1993

Диссертация выполнена на кафедре почвоведения и агрохимии сельскохозяйственного факультета Российского университета дружбы народов. Полевые исследования проводились в Дагомысском чайном совхозе Краснодарского края.

Научный руководитель:

доктор сельскохозяйственных наук, профессор А..Г. Трещов

Официальные оппоненты:

доктор биологических наук, профессор М.М. Гукова

кандидат биологических наук, доцент Н.Г. Ракипов

Ведущая организация - Центральный институт агрохимического обслуживания сельского хозяйства (ЩНАО)

Заящта состоится 21 декабря 1993 г. в 14.30 на заседании специализированного совета К 053.22.18 по защите диссертаций на соискание ученой степени кандидата сельскохозяйственных наук в Российском университете дружбы народов по адресу: 113093, Москва, ул. Павловская, д. 8, корп. 5, ауд. 228.

С диссертацией можно ознакомиться в научной библиотеке Российского университета дружбы народов по адресу: 117198, Москва, ул. Миклухо-Маклая, д. 6.

Автореферат разослан "V " декабря 1993 г.

Ученый секретарь специализированного совета кандидат биологических наук

ДОЦ8НТ

'В.М. Малофеев

ОВЦАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫ

Актуальность исследований. Количество осадков сточных вод (0GB) быстро увеличивается в связи с ростом городов. Их скопление затрудняет работу очистительных станций, что создает угрозу загрязнения окружающей среды. В этой связи утилизация осадков должна проходить по .танки подготовки их к использованию в качестве удобрения. В то жэ время осадки городских сточных вод имеют непостоянный химический состав, что связано не только с изменением состава бытоЕых отходов, но и от стоков промышленных предприятий. Последние более богаты тяжелыми металлами, а также органическими загрязнителями, состав и концентрация которых зависит от профиля производства. Состав OGB изменяется во времени, что связано с погодными и другими (рак-торами. Все это затрудняет разработку рациональной системы удобрения осадками. Решение вопросов о дозах, сроках и способах применения 0GB должно приниматься в каждом случае после установления их химического состава. Кроме того нукно учитывать и способы подготовки 0GB, т.е. какие методы обезвреживания, химической обработки проводились до применения их в качестве удобрений. Определяя в ОСВ концентрацию питательных веществ (азота, фосфора, калия и др.), следует также вести постоянный контроль за содержанием тяжелых металлов, в особенности тех, которые являются более токсичными (кадмий, свинец, никель и др.) как для сельскохозяйственных растений, так и для человека и животных. Следует учитывать и то, что 0GB часто содержат микроэлементы-биофилы и, если их содержание не превышает ПДК, они оказывают положительное влияние на мета'болизм растений. Избыточное поступление их вредно, как и недостаточное содержание.

В настоящее время накоплен большой материал по эффективности применения органических удобрений, таких как навоз, торф, компоста, сидераты на чайных плантациях, но опыты с осадками сточных вод не проводились. Не определены оптимальные дозы, сроки и способы их применения, действие их на урожай и качество чая.

Цель а задачи исследований. Для установления эффективности ОСВ на чайной плантации, вносимых отдельно и совместно с минеральными удобрениями, были поставлены следующие задачи:

1. Установить влияние удобрений на агрохимические свойства бурой лесной почвы.

2. Изучить динамику содержания основных элементов литания в почве и в чайных растениях.

3. Определить содержание тяжелых металлов в почве и чайных флешах.

4. Выявить действие ОСВ на продуктивность чайного куста (урожайность, качество чайного листа).

Научная новизна результатов исследований. Установлены оптимальные дозы ОСВ, выявлено действие их на урожайность чай ной плантации и содержание во флешах танина и экстрактивных веществ. Проведен контроль за содержанием тяжелых металлов в бурой лесной почве и чайных растениях.

Практическая ценность работы. Исследования в полевых условиях позволили установить наиболее оптимальный резким литания полновозрастных чайных растений и дать практические рекомендации чайному совхозу по дозам, срокам внесения ОСВ в сочетании с минеральными удобрениями.

Апробация работы. Основные результаты исследований были доложены на научной конференции сельскохозяйственного факультета Российского УДН в 1391 и 1992 гг. Опубликована одна статья в сборнике трудов РУДН (1992 г.).

Объем работы. Диссертация изложена на страницах машинописного текста и состоит из введения, литературного обзора, экспериментальной часта, результатов исследований, вывс дов, рекомендации производству, приложения, списка использованной литературы ( 488 авторов, в том числе^у/ иностранных).

УСЛОВ/Ш 11Р0ВВДЙШ ОПЫТА И МЕТОДИКА ИССЛЕДОВАНИЙ

Исследования проводились в 1990-1932 гг. в Дагомысском чайном совхозе Краснодарского края на бурой лесной почве. С целью изучения динамики содержания элементов питания и тяжел1 металлов как в почве, так и в чайных растениях и влияния различных доз и сроков внесения осадков городских сточных вод нг продуктивность чайных растений был заложен 3-х летний полево! опыт на производственной плантации (возраст около 40 лет) с 2

чайной культурой. В сортовом отношении плантация представлена китайской гибридной популяцией (Кимкнь), хорошо акклиматизировавшейся в данной зоне.

Почва характеризовалась следу&щми величинами агрохимических показателей: гумус 4,8%; рНщ^- 3,4; суша поглощенных катионов 6,1 мг-экв/100 г; Н^ 8,6 мг-экв/ЮО г; общий азот

0.25., подвижный фосфор 29,8 мг/100 г 01^Мбнны^ калий 37,3 мг/Юи г К20.

Погодные условия в годы исследований незначительно отличались от среднемноголетних показателей. По осадкам молено выделить январь 1990 и 1992 гг., когда их количество превышало, средние величины (179 мм). Несколько больше осадков было в эти годы в мае, июле, августе и сентябре. Температура воздуха в августе и сентябре 1992 г. превышала среднемноголетние на 4-5°С. Данные по относительной влажности воздуха были близки к среднемноголетним.

Были проведены анализы почвы: гумус по Тюрину, общий азот по Кьельдалю, рН потенциометрически, гидролитическую кислотность с помощью ацетата натрия, подвижный фосфор и обменный калий по Ониани, кальций и магний по Гедройцу с применением трилона Б, емкость поглощения катионов по Каппену, аммонийный азот колориметрически с реактивом Неслера, нитратный азот колориметрически с дисульфофеноловой кислотой, легкогидролизуе-мнй азот по Тюрину-Кононовой. Определение тяжелых металлов в почве, осадках сточных вод и растениях проводилось в лаборатории ВИУА им. Д.Н. Прянишникова. Учет урожая и отбор растительных образцов по сборам для определения экстрактивных веществ проводились весовым методом по Воронцову, дубильные вещества по Левенталю, азот, фосфор и калий по Гинзбург.

Схема опыта

1. Без удобрений 6. ОСВ 60 т/га ежегодно

2. N лппрт'чтктпп т/га ежегодно

3. ОСВ !ю т/га раз в 3 года 8' 003 120 угодно

4. ОСЗ 60 т/га раз в 3 года 0СС 60 т/га + N 200Р75К50

5. ОСВ 120 т/га раз в 3 года ежегодно

РЕЗУЛЬТАТЫ ЙССЛЕДОВМШл

I. Динамика содержания азота, фосфора и калия в почве

Изучение динамики содержания разных форм почвенного азота в течение вегетации чайных растений имеет важное значение для определения потребности их в азоте и для правильного использования удобрений. Известно, что доступный для растений азот составляет малую долю от общего запаса его в почве (1-3%). Но в то же время все формы доступного азота (аммиачного, нитратного и легкогидролизуемого) играют решающую роль в азотном питании чайного растения и в первую очередь определяют его урожайность. В начале вегетации чайных кустов в почво замедленно проходят процессы нитрификации, что объясняется пониженной температурой и повышенной влажностью почвы. В июле микробиологическая активность значительно повышается и наблюдается увеличение содержания нитратного азота в особеннооти в верхних горизонтах, достигая по отдельным вариантам опыта 10-11 ыг N-NO3 на 100 г почвы (варианты с ежегодным внесением 120 т/га ОСВ и совместное внесение ОСВ с половинной дозой JNPK). В конце вегетации содерхание нитратного азота снижается, что связано с использованием его на построение урожая к миграцией его по профилю почвы. Аммонийного азота в почве было значительно больше, чем нитратного за весь период вегетации (май-сентябрь). Здесь также просматривается аналогичная закономерность: рост содержания аммонийного азота с мая по сентябрь с максимумом в июле, когда его количество достигает в верхнем горизонте 10 кг/100 г почвы и более (варианты с повышенными дозами ОСВ) и некоторым снижением в сентябре. Количество легкогидролизуемого азота бурой лесной почвы превосходит количество минеральных форм (табл. I). Наибольшее количество легкогидролизуемого азота наблюдалось в первой половине вегетации (май-июль). Зтому способствовали повышенная температура и влажность почвы, а также активизация процесса разделения органического ведества почвенными микроорганизмами.

Внесение удобрений привело к повышению содержания подвижного фосфора. Если в варианте без удобрений содержание его составило 25,7 мг PgOg на 100 г почвы (май) и 24,7 мг/ 100 г (сентябрь), то при внесении ОСВ и NP-K содержание подвижного фосфора повысилось до 32 мг/100 г почвы (варианты ^400Р150%00 и Т//,га ДР0^но ежегодно). Это связано с

Таблица I

Содержание легкогидролизуемого азота в слое почвы 0-45 см, мг/100 г (среднее за 3 года)

Варианты опыта Май Июль Сентябрь

Без удобрений 12,4 10,7 6,0

Ы400Р150К100 16,2 14,3 7,9

ОСВ 30 т/га раз в 3 года 13,7 12,0 6,6

ОСВ 60 т/га раз в 3 года 14,0 12,2 10,4

ОСВ 120 т/га раз в 3 года 15,8 13,7 11,0

ОСВ 60 т/га ежегодно 14,7 13,0 10,9

ОСВ 120 т/га ежегодно 18, С 15,5 12,5

ОСВ 120 т/га дробно 17,5 16,3

ежегодно 13,1

ОСВ 60 т/га +

+ N 200Р75К50 ежегодно 16,6 15,1' 12,9

тем, что с ОСВ в почву вносится фосфор (содержание его достигало от сухого вещества осадков), а также с усилением биологической активности при внесении в почву органического вещества. В нижних горизонтах содержание подвижного фосфора резко снижалось, в особенности в вариантах с внесением ОСВ.

При рассмотрении данных по обменному калию обращает на себя внимание общая тенденция увеличения содержания его за вегетацию (май-сентябрь) как в почве неудобренной (с 23 по 26 мг 1^0 на 100 г почвы), так и в почве вариантов с внесением ОСВ и ЫРК (с 29 до 32 мг К20 на 100 г почвы с дозой ОСВ 120 т/га раз в 3 года и с 28 до 31 мг - вариант М4оорх50%00^ • С°ДеР~ жание обменного калия уменьшалось от верхнего к нижнему горизонтам в 2-3 раза. В отличив от фосфора количество обменного калия при внесении ОСВ увеличивалось мало, т.к. в осадках его содержание не превышало 0,3$ сухого вещества.

2. Динамика содержания элементов питания во флешах чайных растений

Поступление и превращение элементов питания в чайное растение и в особенности в наиболее жизнедеятельные органы -листья и флеши изменяется за период вегетации, а также под действием вносимых удобрений. Это должно учитываться при проведении листовой диагностики потпебности чайного растения в

элементах питания. Наш анализировались только флеши, в которых содержание основных элементов питания всегда отвечает уровню литания чайных растений. Флеши являются биологически однородным материалом при оптимальных условиях 'питания, имеют устойчивые показатели химического состава, который меньше колеблется по годам. Обор их для анализов не представляет затруд нений и может быть проведен в любой период вегетации (Нагорный, 1985). Именно флсаи во многом определяют величину'урожая чайного листа. Но не следует забывать, что элементы питания расходуются на все органы растения. Так, по данным Г.И. Уруша-дзе (1960) при урожайности 4 т/га чайного листа с флешами и с подрезочкым материалом выносится 150 кг N , 93 кг Ро0с и 48 кг К^О, что составляет соответственно всего лишь (в %) 32,43 и 48 от суммы потребляемых чайным! растениями питательных веществ (в том числе старые листья, оставленные после подрезки, скелетные ветки, стебли).

Наш исследования показали (табл. 2), что в начале вегетации чайте растения содержали во флешах 3,3-3,8$ азота. К массовому сбору чайного листа (июль) по многим вариантам содержание азота во флешах доходило до 5,055, а к концу сбора (сентябрь) происходило снижение содержания (пике 4,0$), что во многом связано с уменьшением в почве запасов подвижных форм азота. Наибольшая разница в содержании азота по месяцам (на 0,5$) наблюдалась по вариантам N400*75^50 и 60 т/га 0СВ+

+ ^200Р75К50'

В содержании фосфора, калия, кальция и магния во флешах заметных изменений в течение вегетации не наблюдалось. Некоторое увеличение их в летние месяцы на 0,05-0,07$ для фосфора, на 0,1-0,2$ для калия и на 0,04-0,05$ для кальция и магния связано с усилением жизнедеятельности чайных растений в отот период. В исследованиях В.В. Царлинг (1965), [Л.Б. Бзиава (1973) и др. также наблюдалось незначительное изменение в содержании во флешах этих элементов питания, что можно объяснить усилением прироста вегетативных органов и биологическим разбавлением. Несмотря на то, что в 0СВ содержание кальция доходило до 4,0$, а магния - до 0,9$, заметного увеличения этих элементов во флешах по сравнению с флешами неудобренных растений не наблюдалось.

Анализ флешей на содержание сухого вещества показал, что

по всем вариантам опыта заметных изменений по этому показате-6

Таблица 2

Содержание элементов питания {% на сухое вещество) во флешах

Варианты опыта

N

К

са

M

g

май сентябрь май сентябрь май сентябрь май сентябрь май сентябрь

Без удобрений 3,3 3,5 0,36 0,34 1,9 1,7 0,27 0,29 0,19 0,24

^йосгхэЛоо 3,9 4,0 0,33 0,29 1,7 1,7 0,21 0,21 0,23 0,23

0CB 30 т/га раз в 3 года 3,6 3,6 0,33 0,30 1,7 1,6 0,26 0,28 0,20 0,22

ОСВ 60 т/га раз в 3 года 3,6 3,6 0,30 0,31 1,7 1,6 0,24 0,27 0,20 0,24

ОСВ 120 т/га раз в 3 года 3,6 3,7 0,33 0,31 1,6 1,8 0,26 0,23 0,20 0,21

ОСВ 60 т/га ежегодно 3,4 3,7 0,36 0,29 1,5 1,7 0,26 0,22 0,18 0,15

ОСВ I2Q т/га ежегодно 3,8 4,0 0,29 0,26 1,5 1,7 0,26 0,25 0,20 0,15

ОСВ 120 т/га дробно ежегодно 3,9 3,9 0,30 0,28 1,7 1,5 0,24 0,20 0,20 0,17

ОСВ 60 т/га +

+ N' 20СР75К50 угодно 3,7 4,0 0,32 0,31 1,7 1,6 0,24 0,24 0,20 0,15

нсрС5 0,343 0,225 0,045 0,032 0,182 0,256 0,031 0,031 0,040 0,035

с

лю но наблюдалось. Ее®: в начале вегетации (май) содержание сухого вещества по вариантам опыта в средне?«! (за 3 года) составило 25, с небольшим превышением на 1% по варианту S (I9S0 г.) и на 2% по варианту I (IS92 г.), то в конце вегетации (сентябрь) в среднем (за 3 года) составляло 24,8$.

3. Действие ОСВ на урожайность чайных растений

Изучение эффективности использования осадков сточных вод в сельском хозяйстве в качестве удобрении в России к во многих зарубежных странах проводились со многими сельскохозяйственными культурами путем постановки вегетационных, лабораторных, полевых к производственных опытов е различных почвенно-клима-тических условиях. В задачу всех опытов входило не только изучение влияния 0GB на величину урожая и основные показатели его качества, но и на накопление в продуктивных частях растений токсичных веществ, з основном соединений тяжелых металлов. Но, к сожалению, опытов с чайной культурой с применением 0GB в России не проводилось, нет в литературе описания таких опытов и за рубежом. Опыты в Дагомысоком чайном совхозе проводятся впервые и поэтому представляют болылой практический интерес и на основе юс можно будет разработать рекомендации по дозам и срокам применения ОСВ на чайных плантациях.

При составлении схемы опыта с дозами ОСВ мы руководствовались тем, чтобы ежегодная доза азота ОСВ не должна превышать дозу азотного удобрения, рекомендуемую для чайной культуры, а именно - но более 400 кг/га азота (согласно агроправилам для Дагошсского чайного совхоза).

В полевом опыте были использованы: аммиачная селитра (М% N ), простой суперфосфат (18$ PgO^), хлористый калий (58% К2^), осадки сточных городских вод (среднее за 3 года в %): f\J 3,10, Р205 1,72, К20 0,27, сухое вещество 11,2, СаО 3,35, ¡«gO 0,83. Некоторые колебания е содержании основных элементов питания по годам проведения опыта связано с тем, что несмотря на общую технологию переработки ОСВ для использования их в качестве удобрения, состав осадков зависел от изменения состава городских сбросов, поступающих в сточные воды. В среднем в I т вносимых ОСВ содержались (в кг): N 3,45, PgOg 1,33, К^О 0,30. Таким образом, при дозе 30 т/га вносилось N , Р2О5. KgO соответственно (в среднем) 100; 60; 9;при дозе 60 т/га - 200; 120; 18 и при дозе 120 т/га - 4QC; 240; 36 кг/га.

В табл. 3 приведены данные по урожайности за 3 года исследований.

Таблица 3

Действие удобрений на урокайность (кг/га) чайной плантации (1930-1992 гг.)

Варианты опыта 1930 г. 1991 г. 1992 г Среднее Прибавка урожая * *3 года *

Без удобрений 4932 4123 3862 4306 - -

N 400Р150^100 ОСВ 30 т/га раз в 3 года 8765 4868 8998 5098 7663 3985 8475 4650 4169 344 97 8

00В 60 т/га раз в 3 года 5432 5511 5429 5457 1151 26

ОСВ 120 т/га раз в 3 года 5565 6109 6044 5906 1600 37

ОСВ 60 т/га ежегодно 6165 5438 5599 5734 1428 33

ОСВ 120 т/га ежегодно 5632 6201 6284 6039 1733 40

ОСВ 120 т/га дробно ежегодно 6665 6489 6385 6513 2207 51

ОСВ 60 т/га +

+ ^200?75К50 ежегодно 6565 6837 6681 6694 2388 55

НСР05 325,175 305,600 407,829 692,739

Наибольший урожай чайного листа был во все годы на варианте N400^^50^x00 (п0 агроправилам) и составил 8,48 т/га, что почти в два раза превышает урожай на контрольном варианте (без удобрений) - 4,31 т/га. Далее следует вариант с ежегодным внесением высокой дозы 120 т/га ОСВ, при этом половина дозы вносилась весной до начала массовой вегетации и в начале июля, когда наблюдался некоторый спад сбора чайного листа. Прибавка от ОСВ в дозе 120 т/га (дробно) составила 2,21 т/га (51$ от контроля), что следует считать существенным увеличением уроная. Также высокий урожай получен с половинными дозами ОСВ (60 т/га) и минеральных удобрений (N 200^7о%0^' пРи(Завка урожая составила 2,4 т/га (55$ от контроля).

Слабую эффективность показали невысокие дозы ОСВ - 30 и 60 т/га, внесенные раз в 3 года: прибавка урожая (в среднем)

составила 0,34-1,2 т/га, но доза 60 т/га ОСВ в сочетании с N 200^75%0 може,г ^ыть рекомендована как экономически эффективная, учитывая то, что ОСВ хозяйство получало бесплатно.

4. Влияние ОСВ на качество чайного листа

Одним из главных показателей качества чайных листьев является содержание танина и экстрактивных веществ. Именно эти вещества во многом определяют вкусовые к полезные свойства готового чая. Содержанке танина и экстрактивных веществ зависит от многих факторов (погоды, расположения плантации над уровнем моря, агротехники и др.). Во многом это зависит и от уровня минерального питания и в первую очередь от доз азотных удобрений.

Анализы флешей показали (табл. 4), что при внесении ОСВ о,дин раз в 3 года количество танина и экстрактивных веществ несколько снижается (от мая к сентябрю), но при ежегодном внесении ОСВ происходит увеличение их содержания. Заметим, что Краснодарский чай по танину приближается к индийскому чаю Ассам (21,4$) и Шрилатвийскому (20,1$).

Таблица 4

Влияние удобрений на качество чайного листа (среднее за 3 года)

Содержание, %

Варианты опыта -

т<111'/ц Экстрактивные хаган вещества_

май сентябрь май сентябрь

Без удобрений 18,0 17,7 41,8 40,7

N 400р150кю0 20,3 19,7 43,1 42,0

ОСВ 30 т/га один раз в 3 года 18,5 17,4 41Д 40,2

ОСВ 60 т/га один раз в 3 года 20,2 17,8 41,1 41,8

ОСВ 120 т/га один раз в 3 года 18,7 19,7 40,8 41,8

ОСВ 60 т/га ежегодно 18,2 19,3 41,4 42,0

ОСВ 120 т/га ежегодно 18,6 20,3 42,2 42,8

ОСВ 120 т/га дробно ежегодно 19,1 19,5 42,1 42,3

ОСВ 60 т/га + N 200Р75%0 19,2 19,9 43,0 43,7

ЖР05 1,373 1,045 1,482 0,975

Максимум но содержанию танина и экстрактивных веществ приходится на середину июля, затем наблюдается некоторое их снижение, продолжающееся до конца сезона. Это обусловливается более засушливой погодой к концу лета, вызывающей быстрое огрубение чайного листа, а, следовательно, к понижение его качественных показателей.

Из данных опыта следует, что несмотря на возрастание урожайности качественные показатели чайного листа изменялись незначительно, а в некоторых случаях даже улучшались. Это еще раз подтверждает высказывание известного селекционера чайной культуры К.Е. Бахтадзе (1350): "Высокоурожайные сорта чая могу т быть и высококачественны?®".

5. Экологические последствия применения ОСВ

При использовании удобрений должны учитываться не только требования земледелия, но и окружающей среды. Высокоэффективная и экологически сбалансированная система применения удобрений должна тесно увязана с конкретными почленно-климатическими условиями и базироваться на объективных данных круговорота и баланса элементов питания и сопутствующих веществ с учетом

их миграции во всей системе: почва — удобрение — растение —

человек — п

животное-""

В нашей работе сделана попытка проследить за миграцией некоторых тяжелых металлов, которые содержались в ОСВ и которые наряду с биойилами (цинк, марганец, медь) относятся к токсикантам (свинец, кадмий, никель). Эти элементы ежегодно содержались в ОСВ, хотя в ОСВ города Сочи появлялись (в прошлые года, согласно отчетам городской санэпидстанции) в небольших количествах ртуть, хром, стронций и др.

В табл. 5 представлены данные по содержанию тяжелых металлов в ОСВ, применяемых в опыте, а также литературные данные по осадкам городских сточных вод г. Москвы (Люберецкая станция аэрации).

Важно установить не только концентрацию отдельного элемента в ОСВ, а руководствоваться суммарной концентрацией ТМ. Ориентировочные предельно допустимые величины валового содержания свинца, кадмия и цинка в почвах, не вызывающего повреждения растений и не снижающего урожая по ДК1_0£кб- (1974), следующие: около 2000 мг/кг для свинца, около 500 для цинка и около 50 для кадмия. Но если в почве присутствуют все эти три

II

Таблица 5

Содержание тшшлых металлов в осадках городских сточных вод (мг/кг сухого вещества)

ОСВ (Сочинская станция) ОСВ

Эле- -(Дюберецная

мант 1990 г. 1991 г. 1992 г. станция

аэрации)

«т, Ш ИСК ^Рекомен-

дации ип;

Минздрава

России)

Мп 819 850 760 131-1860 2000 2500

2ц 1647 1664 1669 1200-6000 3000 3000

Си 357 381 406 1010-1410 1500 1200

Рв 55 59 70 52-308 1000 1200

<г 100 <100 <100 160-880 400 200

СЛ 6,1 6,2 6,0 24-175 40 20

тяжелых металла, то сумма их концентраций не должна превышать 2000 мг/кг. Последствия загрязнения почв ОСВ тяжелыми металлами могут быть оценены по влиянию на производительную способность почв, рост и развитие растений, а такне по тому, как эти элементы отражаются на состояний здоровья людей и животных, потребляющих в пищу продукты сельского хозяйства и корма, полученные с удобренных ОСВ полей. Учет свойств почв -непременное условие при установлении 1ЩК тяжелых металлов. Так, на неокультуренкой дерново-подзолистой почве концентрация свинца 125-250 мг/гк заметно снижала урожай зерновых, ка окультуренной почве, богатой гумусом и с реахщией близкой к нейтральной угнетение роста растений начиналось только с концентрацией 1000 мг/кг свинца (Шнеев, 1990).

Валовое содержание ТМ в бурой лесной почве опытного участка до внесения ОСВ было незначительным и не превышало ПДК: 0,03 мг/кг для кадмия (при 1ЩК 3,0 мг/кг), 33 - для никеля (ПДК 50 мг/кг) и 33 - для свинца (ПДК 100 мг/кг). В табл. 6 приведены средние за 3 года данные по валовому содержанию ТМ в горизонте 0-30 см.

В бурой лесной почве опытного участка валовое содержание тяжелых металлов в течение трех лет даже после ежегодного внесения 120 т/га ОСВ изменялось незначительно. Например, в горизонте 0-15 см колебания в содержании составили (мг/к?): для меда 33-42, никеля 43-50, цинка 69-89, свинца 42-59, кадмия 0,03-0,04 и марганца 450-468. Заметим, что все величины 12

Таблица 6

Валовое содержание тяжелых металлов (кг/кг почвы) в пахотном горизонте бурой лесной почвы (среднее за 3 года)

Варианты опыта 7 п. Clb Мл Рв Ni Cd

Без удобрении 83 34 440 21 33 0,03

N 400Р150К100 ежегодно 80 40 442 13 34 0,03

ОСВ 30 т/га раз в 3 года 79 38 442 21 35 0,04

ОСВ 60 т/га раз в 3 года 77 39 447 20 36 0,03

ОСВ 120 т/га раз в 3 года 87 42 453 33 36 0,03

ОСВ 60 т/га ежегодно 82 37 449 30 38 0,04

ОСВ 120 т/га ежегодно 76 40 462 46 40 0,04

ОСВ 120 т/га дробно ежегодно 80 37 455 33 41 0,04

ОСВ 60 т/га + + N 200Р75К50 ежегодно 92 36 450 35 44 0,03

концентраций не превышали ПДК.

Распределение тяжелых металлов в почвенном профиле тесно связано с содержанием гумуса, который сильнее адсорбирует катионы этих металлов. Вот почему в горизонте 0-15 см содержание тяжелых металлов в почве всех вариантов опыта вше содержания их в нижних горизонтах. Например, при енегоднбм внесении 120 т/га ОСВ в горизонте 0-15 см содержится в 3 раза больше свинца, чем в горизонте 30-45 см, хотя миграция других тяжелых металлов выражена сильнее. Основным факторами, влияющим! на подвижность та в почве, ото их валовое количество, реакция почвы, природа глинистых минералов, содержание органического вещества, концентрация солэй почвенного раствора и неорганических лигандов. Прочность связывания токсикантов в почве определяет и возможность их поступления в растения к способность к миграции по профилю почвы. Например, кадмий как почвенный токсикант более опасен, чем свинец, поскольку взаимодействие свинца с гушновыми кислотами почвы протекает сильнее и быстрее, чем с кадмием. Образующиеся гуматы свинца

13

практически нерастворимы в воде и довольно устойчивы к действию слабых органических кислот и менее подвержены микробному разложению, чем соли кадмия. Но следует иметь ввиду, что даже если ежегодное поступление кадмия в почву невелико, все же угроза увеличения с течением времени его поступления в растения реальна, поскольку этот элемент не теряет подвижность в почве в течение продолжительного времени.

Говоря о токсичности тяжелых металлов, следует иметь в виду, что существует несколько линий защиты растений от их неблагоприятного действяя. Первая - это буферная способность почвы, выражавшаяся в переводе поступивших токсикантов в малоподвижное состояние: хеяатировакие их гумуоозыж кислотами, необменное поглощение глинистыми минералами, образование малорастворимых карбонатов и фосфатов. Вторая линия задиты - аккумуляция токсичных ионов корнями растений, за счет хедатирования ионов органическими соединениями клеток корня.

Влияние тяжелого металла на рост и развитие растений зависит также от формы соединения, от сопутствующего аниона. Например, хлорид кадмия более доступен растениям, чем нитрат. Подвижность тяжелого металла зависит от технологии переработки ОСВ до внесения их в качестве удобрения. Например, при химической обработке осадков ряд тяжелых металлов переходит в труднорас творимые с оздине кия.

Наибольшее значение с точки зрения экологии имеют данные по содержанию тяжелых металлов в чайном растении, тем более в литературе такие сведения отсутствуют.

В табл. 7 представлены данные анализа флеией, собранных во второй половине вегетации (август-сентябрь).

Интенсивность поглощения тяжелых металлов в растения устанавливается по коэффициенту биологического поглощения (КБП), показывающему отношение содержания того иди иного элемента в растении к содержанию этого элемента в почве, где был отобран растительный образец для анализа. Наш расчеты КБП показали, что из всех изучаемых наг,я тяжелых металлов наибольший КБП имеет кадмий-19, в то время как Мп имеет 8, никель и цинк -0,35. Это говорит о том, что несмотря на саше малые количества кадмия в почве (0,03 мг/кг), этот элемент усиленно по-глодается чайными растениями. Это еще раз указывает на то, что валовые количества тяжелых металлов и их подвижных форм

Таблица 7

Содержание тяжелых металлов (мг/кг) зо флешах (среднее за 3 года)

Варианты опыта Мп Си 2и Рв ¡М( СД

Без удобрений 353,6 8,01 26,7 0,30 1,05 0,32

М400Р150К100 ОСЗ 30 т/га раз в 3 года 371,7 284,6 15,36 10,39 29,6 25,8 0,38 0,36 1,57 1,52 0,37 0,42

ОСВ 60 т/га раз в 3 года 271,4 7,88 23,1 0,37 1,46 0,44

ОСВ 120 т/га раз в 3 года 295,7 8,28 24,1 0,41 1,68 0,50

ОСВ 60 т/га ежегодно 300,5 9,50 23,7 0,40 0,88 0,35

ОСВ 120 т/га ежегодно 378,2 13,27 26,8 0,48 1,43 0,58

ОСВ 120 т/га дробно ежегодно 384,9 18,18 30,9 0,39 1,31 0,27

ОСВ 60 т/га +

+ N 200Р75К50 ежегодно 428,8 15,43 28,4 0,36 1,67 0,46

НСР05 397.53 4,066 2,55 0,068 0,51 0,091

еще не могут полностью отражать размеры загрязнения сельскохозяйственной продукции.

Сроки внесения ОСВ такие могут влиять на поступление тяжелых металлов в растения. Дробное внесение ОСВ по 60 т/га весной и летом показало снижение содержания кадмия в чайных флешах с 0,58 до 0,27 мг/кг, т.е. в 2 раза. Но для других тяжелых металлов заметного снижения их во флешах не наблюдалось.

Разработать методы определения объективных показателей степени загрязнения окружающей среды тяжелыми металлами не так уж трудно. Более длительное вреда потребуется для исследований по установлению ПДК токсикантов в почве, воде, растениях, продуктах питания и кормах с учетом сложной взаимосвязи и взаимозависимости элементов и другие факторы. Труднее всего предотвратить загрязнение иреды токсическими элементами или понизить степень загрязнения до уровня, не опасного для человека и животных (Минеев, 1990). В будущем, очевидно,

найдут применение мероприятия по связыванию токсических металлов в друднодостуяные для растений соединения, что можно достигнуть путем изменения химизма и свойств почвы, реакции среды, соотношения элементов и с учетом антагонизма и синергизма ионов.

Что касается ежегодного внесения ОСВ, то общей рекомендации нельзя дать: это зависит от химического состава ОСВ и в первую очередь от наличия тяжелых металлов и от содержания их в почве. Обязательным условием ежегодного использования ОСВ в качестве удобрения является соблюдение требований по охране окружающей среды с жестким контролем саиитарно-опидемиологи-ческой службы перед повторным внесением для определения фонового содержания тяяелых металлов в почве. Принцип расчета допустимых концентраций токсических веществ основан на том, что после внесения ОСВ суммарное содержание токсиканта в почве (с учетом рассеивания в пахотном горизонте) не должно превышать ЦДК: Ф + Д=5ПДК, где Ф - исходное содержание в почве до внесения ОСВ, мг/кг; Д - поступление токсиканта в почву с ОСВ, мг/кг; ЦДК - допустимый уровень токсиканта в почве, мг/кг.

вывода

1. Осадки сточных вод, получаемые на Дагомысской очистительной станции, характеризуются высоким содержанием органического вещества (58+3,4$), общего азота (3,4+0,1$), фосфора ^2% ~ 7,56+0,14) и сравнительно низким содержанием тяжелых металлов, что позволяет расценивать их как ценный удобрительный материал.

2. Внесение ОСВ под чайные насаждения на бурой лесной почве улучшает ее пищевой режим за счет увеличения содержания минерального азота и подвижного фосфора. При ежегодном внесении 120 т/га ОСВ в почву содержание минерального азота увеличивается примерно в 2 раза, подвижного фосфора на 4-10 мг/кг почвы.

3. При внесении ОСВ под чайный куст повышается уровень азотного питания растений. Содержание азота во флешах увеличивается в начале вегетации с 3,3 до 3,8%, в период интенсивного роста - до 5$, а к концу вегетации до 4$.

4. Самая высокая урожайность полновозрастной чайной плантации была при ежегодном как одноразовом, так и дробном

внесении (начало мая и начало июля) ОСВ в дозе 120 т/га и составляла в среднем за 3 года 6,51 т/га чайного листа (при контроле без удобрений 4,31. т/га). Такой же эффект дает доза ОСВ 60 т/га с одновременным внесением половины рекомендуемого количества минерального удобрения (^200^75%0^'

5. При использовании ОСВ на удобрение качество получаемого урожая чайного листа не ухудшается по сравнению с применением только минеральных удобрений, но в сравнении с контрольным вариантом (без применения удобрений) увеличивается содержание танина и экстрактивных веществ во флешах.

6. Содержание тяжелых металлов-токсикантов (Рв,М',Сс1 ), вносимых с ОСВ, во флешах не превышало предельно допустимых концентраций даже при ежегодном внесении в течение трех лет дозы 120 т/га.

7. При кратковременном применении ОСВ (от одного года до 3 лет) какие-либо отрицательные экологические последствия не обнаруживаются.

РЕКОМЕШДАЩЯ ПРОИЗВОДСТВУ

Обогащенность органическим веществом и химический состав ОСВ, получаемых на Дагомысской очистительной станции, позволяют использовать их как удобрительный материал. Рекомендуется вносить 120 т/га ОСВ одновременно или дробно (60+60) в начале и в середине активной вегетации чайного куста, что обеспечивает прибавку урожая чайного листа на 40-50$ без применения минеральных удобрений.

Ежегодное в течение 3 лет применение ОСВ в качестве удобрительного материала на чайных плантациях Сочинской зоны чаеводства не оказывает каких-либо отрицательных экологических последствий.

По материалам диссертации опубликована статья:"Влияние осадков городских сточных вод на продуктивность чайного куста", Труды с/х ф-та. - М.: УДН, 1992,

29,11.93г.

•ОЙБЕм*

Тир. 100 Зак. 670

Тип. РУДЕ, Орджонаквдзе, 3