Бесплатный автореферат и диссертация по биологии на тему
Экологическая оценка использования куриного помета на почвах таежно-лесной зоны
ВАК РФ 03.02.13, Почвоведение
Автореферат диссертации по теме "Экологическая оценка использования куриного помета на почвах таежно-лесной зоны"
На правах рукописи
005051743
Седых Владимир Александрович
Экологическая оценка использования куриного помета на почвах таежно-лесной зоны
Специальности: 03.02.13 - почвоведение, 03.02.08 - экология (биология)
Автореферат диссертации на соискание ученой степени доктора биологических наук
11 АПР 2013
Москва-2013
005051743
Работа выполнена на кафедре почвоведения, геологии и ландшафтоведения ФГБОУ ВПО «Российский государственный аграрный университет - МСХА имени К. А. Тимирязева»
Научный консультант: доктор сельскохозяйственных наук, профессор
Савич Виталий Игоревич
Официальные оппоненты: Торшин Сергей Порфирьевич - доктор биологических наук, профессор, заведующий кафедрой агрономической, биологической химии и радиологии ФГБОУ ВПО «Российский государственный аграрный университет - МСХА имени К.А. Тимирязева»;
Чижикова Наталья Петровна - доктор сельскохозяйственных наук, старший научный сотрудник, зав.лабораторией минералогии и микроморфологии Почвенного института им. В.В.Докучаева РАСХН;
Габбасова Илюся Ма«уговна, доктор биологических наук, профессор, завлабораторией почвоведения института биологии Уфимского отделения РАН.
Ведущая организация: ГНУ Всероссийский научно-исследовательский институт агрохимии им. Д.Н.Прянишникова РАСХН
Защита диссертации состоится 15 апреля 2013 г. в 1430 часов на заседании диссертационного совета Д 220.043.02 при ФГБОУ ВПО «Российский государственный аграрный университет - МСХА имени К.А.Тимирязева» по адресу: 127550, Москва, ул. Тимирязевская, д. 49.
С диссертацией можно ознакомиться в ЦНБ ФГБОУ ВПО «Российский государственный аграрный университет - МСХА имени КЛ.Тимирязева».
Автореферат разослан «■<£&> и<.!:апг?а 2013 г.
Ученый секретарь диссертационного совета
С.Л. Игнатьева
Актуальность темы
Сельскохозяйственное производство России дает ежегодно за счет птицеводства 20 млн. т помета. При ограничении пахотных площадей вблизи птицефабрик и несовершенстве переработки помета в удобрения производство и реализация органических удобрений на основе птичьего помета часто являются нерентабельными. Помет складируется на длительный период времени, что приводит к сильному загрязнению прилегающих к птицефабрикам территорий, вод, воздушной среды. Это сопровождается большими штрафными санкциями, но не улучшает экологической обстановки.
При дальнейшем интенсивном развитии птицеводства эта проблема с каждым годом становится все более острой, что в отдельных регионах приведет к экологической катастрофе. В то же время, при обоснованных дозах внесения помета в значительной степени повышается плодородие почв, урожай с/х культур и доход на 1 руб. затрат.
Таким образом, птичий помет, с одной стороны, является ценным органическим удобрением, а, с другой стороны, компонентом загрязнения окружающей среды. Для решения этой крупной народнохозяйственной проблемы необходима разработка теоретических основ и практических рекомендаций по условиям компостирования помета, оптимальным дозам его внесения в почву с учетом видов помета и применяемых наполнителей, состава почв, рельефа, климатических условий, состояния экологической обстановки, экономических критериев.
Выполненная работа посвящена экологической оценке использования органических удобрений на основе куриного помета с учетом свойств почв, экологических ограничений, климатических условий.
Цели и задачи
Целью исследования являлось выяснение закономерностей взаимодействия куриного помета с дерново-подзолистыми почвами и оценка экологически оправданных доз его применения в земледелии.
В задачи исследования входило:
1) оценка закономерностей изменения почв при внесении в них разных видов и доз птичьего помета в зависимости от окультуренности и гранулометрического состава почв в модельных и полевых опытах;
2) оценка закономерностей изменения при внесении высоких доз помета состояния почвенных растворов, испарений из почв, воздушной среды, поверхностных вод, содержания N03 в растениях по данным полевых исследований и модельных опытов;
3) оценка закономерностей изменения агрохимических и физико-химических свойств почв Московской области при применяемых в производ-
стве дозах помета, при статистической обработке материалов агрохимической службы для 17 птицеводческих хозяйств области для 640 точек;
4) оценка возможностей дистанционного зондирования загрязнения почв и вод птичьим пометом.
Научная новизна
1. В работе предложено решение важной народнохозяйственной проблемы для крупного региона России. Рациональное использование в земледелии получаемого в хозяйствах помета может обеспечить существенное повышение урожая на площади 500000 га. В то же время, огромные экономические убытки обусловлены неиспользуемыми возможностями применения помета в качестве удобрения, загрязнением вод, воздушной среды, с/х продукции, штрафными санкциями, эвтрофикацией водоемов, снижением стоимости близлежащих земель.
2. Установлены закономерности оценки допустимых доз помета, вносимого в почвы, от гранулометрического состава почв, емкости поглощения, степени гумусированности, рельефа, климатических условий, состава и соотношения компонентов компостов.
Предлагаются дополнительные параметры оценки взаимодействия помета с почвами: буферная емкость к компонентам помета, возобновляющая способность почв, содержание положительно и отрицательно заряженных соединений катионов, антипатогенная функция почв, способность к трансформации помета в почвах.
3. Показано, что при внесении в почвы 40-50 т/га помета с опилками не происходит загрязнения почв и вод тяжелыми металлами. Однако, в связи с комплексообразованием увеличивается подвижность тяжелых металлов, что опасно для уже загрязненных почв.
4. Проведенные исследования показали выделение из почв, удобренных пометом, с испарениями и из растений с транспирацией биофильных элементов, тяжелых металлов, органических соединений, обладающих биологической активностью, что необходимо учитывать при балансовых расчетах.
5.Выяснены закономерности выделения С02 и Ш3 в воздух от доз помета, свойств почв.
6. В выполненной работе показана значительная миграция в воды вблизи птицеводческих комплексов Ж)3, КН4, фосфатов, калия, патогенных микроорганизмов, органических соединений. Установлены масштабы этой миграции и закономерности миграции от свойств почв и факторов почвообразования.
7. В работе доказывается, что оптимальные и допустимые дозы помета, вносимого в почву, зависят от экологического состояния территорий, лимитов на загрязнение почв, водной и воздушной среды, от интенсивности развития
дернового процесса почвообразования, оглеения, оподзаливания. Установлены закономерности оптимума доз от указанных факторов.
8. Проведенные исследования показали, что обоснованные дозы помета, вносимого в почвы Московской области, существенно повышают плодородие почв, балл почв и урожайность с/х культур. Однако для почв, удобренных высокими дозами помета, необходимы и свои модели плодородия и модифицированные приемы повышения плодородия почв и урожая с/х культур.
Показано, что для уменьшения миграции соединений азота в водную и воздушную среду, уменьшения загрязнения нитратами растений, уменьшения эмиссии С02 из почв необходимо создание условий для интенсификации гу-мусообразования - достижения соотношения С:Ы в почвах, удобренных пометом, до 15-20, внесение сорбентов для увеличения емкости поглощения почв, создание условий для интенсификации дернового процесса почвообразования, для повышения биопродуктивности угодий.
9. С учетом полученных результатов предлагается информационно-энергетическая оценка влияния птичьего помета на свойства почв и другие компоненты экологической системы.
Показано, что информационная оценка обусловлена изменением структурных взаимосвязей между свойствами почв, изменением интенсивности и последовательности процессов под влиянием резкого изменения микробиологической активности почв, изменения интенсивности дернового процесса почвообразования, оглеения и оподзаливания.
Энергетическая оценка применения высоких доз помета обусловлена большим поступлением энергии в почву, переводом почв на новый энергетический уровень, изменением вероятности протекания реакций с затратой тепла и большей энергией активации, накоплением большого количества энергии в сукцессиях развивающихся ассоциаций растений и микроорганизмов, уменьшением термодинамического равновесия почв со средой при внесении высоких доз помета.
10. Предложены новые приемы использования помета в земледелии: анодное обогащение помета микроэлементами, применение гумата калия из птичьего помета, ультразвуковая и СВЧ обработка птичьего помета и компо-стов на его основе.
Получено положительное заключение по патенту. Предложены новые способы использования в птицеводстве зеленой массы растений, развивающихся на почвах при внесении высоких доз помета. Получено 2 патента.
11. Предлагается дифференцировать оптимальные и предельно допустимые дозы помета, вносимого в почву, в зависимости от цели их использования:
для повышения урожая с/х культур, для повышения плодородия, для цели утилизации.
12. Предложена оценка загрязнения почв пометом по цветовой гамме почв и космических снимков методом компьютерной диагностики в цветовых системах CMYK, Lab. Показана перспективность для оценки загрязнения метода вертикального электрического зондирования и отражательной способности почв в инфракрасном диапазоне.
Практическая значимость обусловлена следующими полученными результатами.
1) Впервые дана углубленная физико-химическая, микробиологическая и экологическая оценка влияния куриного помета на почвы и экологические системы крупного региона России, что позволяет решать важные народнохозяйственные задачи и экологические проблемы;
2) Установлены алгоритмы влияния помета на почвы от вида помета, способа компостирования, доз помета, гранулометрического состава и типа почв, сорбционной емкости почв для разных видов поглотительной способности, положения почв по рельефу, климатических условий.
3) Установлены закономерности изменения при внесении разных доз помета свойств почв, состояния водной среды, выделения почвами углекислого газа и аммиака, загрязнения растений нитратами. Разработаны критические нормы внесения помета в почвы в зависимости от свойств почв и факторов почвообразования, при использовании помета для повышения урожая с/х культур, для повышения плодородия почв, при утилизации помета, для отдельных районов Московской области.
4) Выяснены закономерности изменения цветовой гаммы почв, космических и аэрофотоснимков при загрязнении их птичьим пометом, установлены возможности использования методов геофизического каротажа для оценки загрязнения земель пометом; выполненные разработки позволяют своевременно оценивать возникающие очаги загрязнения почв и вод под влиянием высоких доз помета.
Доказываемые положения
1. В работе доказывается целесообразность информационно-энергетической оценки взаимодействия птичьего помета с почвами.
2. Доказывается необходимость экологической оценки взаимодействия птичьего помета с почвами на локальном уровне. Доказывается необходимость при расчете допустимых доз применения помета в земледелии учитывать лимиты на выброс токсикантов в районе, степени загрязнения почв, вод и воздушной среды изучаемого района.
3. Доказывается, что изменение отдельных свойств почв, состояния вод и приземного слоя воздуха зависит от видов, доз помета, сорбционных свойств почв, рельефа и климатических условий. Доказывается необходимость учета при оценке влияния помета на компоненты экологической системы образования комплексных соединений, положительно и отрицательно заряженных соединений катионов, взаимосвязей между свойствами почв с учетом эффектов синергизма и антагонизма, миграции ионов в сопредельные среды под влиянием градиентов нескольких физических полей.
4. Доказывается необходимость дифференциации доз и способов использования куриного помета в зависимости от цели его хозяйственного использования: для повышения урожая с/х культур, для повышения плодородия, для утилизации при дальнейшем использовании в компостах.
Показано, что при правильном применении экологически и экономически оправданных доз помета в земледелии плодородие почв повышается, и помет должен рассматриваться не как компонент, загрязняющий среду, а как органическое удобрение.
Апробация работы
Материалы диссертации докладывались на научных конференциях факультета почвоведения, агрохимии и экологии РГАУ-МСХА им. К.А.Тимирязева (3 доклада), 2010-2012; на конференции «Нетрадиционные источники и приемы организации питания растений» Нижегородская ГСХА в 2011 (3 доклада); на Межвузовской научно-практической конференции «Экологическое равновесие: антропогенное вмешательство и круговорот воды в биосфере» ЛГУ им. А.С.Пушкина, С-П., 2011; на Международной научно-практической конференции «Устойчивое развитие территорий: управление природными, техногенными, пожарными, биолого-социальными и экологическими рисками», ОГАУ, Оренбург, 2011; на конференции «Экологические проблемы природных и урбанизированных территорий», Астрахань, АГУ, 2011, 2012 (2 доклада), на Юбилейной конференции КФ РГАУ-МСХА им. К.А.Тимирязева, Калуга, 2011, на съезде почвоведов России, 2012 (2 доклада).
Публикации
По материалам диссертации опубликованы 4 монографии, 2 методические рекомендации, в т.ч. 1 рекомендованные НТС МСХ РФ, 37 статей, в т.ч. 18 статей в журналах, рекомендованных ВАК РФ, получены 3 патента.
Автор благодарит за помощь в работе, советы и ценные замечания доктора с/х наук Савича В.И., доктора с/х наук Черникова В.А., доктора с/х наук Демина В.А., доктора биологических наук Норовсурэн Ж., доктора биологических наук Филиппову A.B., доктора сельскохозяйственных наук Белопухова С.Л., сотрудников и аспирантов кафедры почвоведения, геологии и ландшаф-
товедения РГАУ-МСХА им. К.А. Тимирязева за ценные замечания и помощь при выполнении работы.
Структура диссертации
Работа состоит из введения, обзора литературы, описания объектов и методики исследования, экспериментальной части, выводов и списка использованной литературы. Экспериментальная часть включает 5 глав. Работа изложена на 321 странице машинописного текста, содержит 91 таблицу, 25 графиков и рисунков. Список использованной литературы состоит из 413 наименований.
Содержание работы
В I разделе диссертации дан анализ методов использования птичьего помета в земледелии и его влияния на компоненты экологической системы.
Птичий помет и органические удобрения на его основе являются ценным органическим удобрением, повышающим урожай с/х культур (Титова В.И., Дабахова Е.В, Варламова В.Д, и др., 2003, 2005; Еськов А.И., Новиков М.Н., 2001; Лысенко В.П., 1998, 2006; Мерзлая Г.Е., 1998-2007; Николаева Т.А. и др., 2004; Новиков М.Н., 1989, 2005; Орлов Д.С., Попов П.Д., 1985; Тарханов О.В., 1997; Филиппова A.B., 2010; Путинцева Н.Ю., 2005; Сычев В.Г. и др., 2007).
При этом наибольший экономический эффект наблюдается при применении птичьего помета и удобрений на его основе под овощные культуры. Оптимальные дозы удобрений составляют 30-40 т/га. Однако они зависят от вида помета, компонентов вносимых органических удобрений, свойств почв и условий окружающей среды.
В то же время, птичий помет содержит значительное количество патогенных микроорганизмов, возбудителей болезней. Его внесение в больших дозах приводит к загрязнению почв, вод, с/х продукции нитратами, к звтрофика-ции водоемов и к уплотнению почв, к появлению неприятного запаха в воздушной среде, к появлению ряда токсичных компонентов в грунтовых и поверхностных водах.
Получение из птичьего помета биогаза, его сжигание, гранулирование при предварительном термофильном компостировании требуют значительных первоначальных затрат. С большими затратами связано и предварительное компостирование помета с торфом, а перевозка жидкого помета на большие расстояния чаще нерентабельна.
Указанные экологическйе и экономические ограничения использования птичьего помета приводят к очень незначительному применению его в земледелии и к постоянному накоплению, что не может продолжаться бесконечно.
В конечном итоге, подобная ситуация невыгодна ни с экологической, ни с экономической точек зрения.
В разделе рассмотрены возможные пути создания органических удобрений на основе птичьего помета, создания геохимических барьеров для улавливания токсикантов, мигрирующих из участков складирования, проанализированы указанные в литературе закономерности сорбции компонентов помета разными группами почв.
II. Объектом исследования выбраны почвы 17 птицеводческих хозяйств Московской области, в основном, дерново-подзолистые среднесуглини-стого, а в некоторых хозяйствах легкосуглинистого и супесчаного гранулометрического состава. На образцах этих почв поставлены и модельные опыты.
Углубленные исследования проведены на стационарных площадках дерново-подзолистых среднесуглинистых почв Петелинской птицефабрики Одинцовского района Московской области, Марьинской ПТФ, Глебовской ПТФ. С использованием GPS идентифицированы координаты отбираемых образцов. На исследуемые участки подобраны космические и аэрофотоснимки состояния почв и показатели степени их загрязнения. Они сопоставлены с картосхемами экологического состояния территорий: загрязнения почв тяжелыми металлами, загрязнения вод и воздушной среды, с почвенно-климатическим районированием и урожайностью полевых и овощных культур.
Агрохимическая и физико-химическая характеристика почв Петелинской птицефабрики приведена в таблице 1.
Таблица 1
Свойства дерново-подзолистых почв птицефабрики_
Балл рНка р2о5 к2о S, мг-экв/100г Органическое вещество, %
мг/100 г
70,7±1,6 5,4±0,2 33,8±6,6 6,9±0,4 8,2±0,6 2,6±0,2
84,б±1,6 5,6±0,1 39,8±б,0 8,7±0,3 7,9±0,б 2,5±0Д
98,4±0,3 5,9±0,1 104,9±5,5 25,5±2,4 12,0±0,5 2,3±0,1
Как видно из представленных данных, при окультуривании почв увеличивается рН среды, содержание подвижных форм фосфора, калия, суммы поглощенных оснований.
В таблице 2 приведена цветовая гамма почв опорных разрезов на полях Петелинской птицефабрики.
Таблица 2
Цветовая гамма дерново-подзолистых почв при внесении в них разных
доз птичьего помета
Доза внесе- Гори Цветовая гамма в цветовых системах
ния помета ри- CMYK Lab
зонт С М Y К L а В
контроль Ап 19,3±2,7 26,5±2,5 49,2±2,б 0,0 75,7±1,7 5,5±1,7 25,7±0,7
А? 18,7±1,4 26,5±2,0 49,2±3,1 0,0 75,1±1,7 5,5±0,8 25,7±0,7
средняя доза Ап 15,7±2,5 25,2±3,0 47,7±2,7 0,0 77,2±4,3 7,2±0,9 26,5±1,5
А, 18,0±2,3 28,5±1,6 56,0±1,2 0,0 75,0±2,3 7,2±0,3 0,7±1,1
высокая до- Ап 28,2±1,4 34,0±0,9 55,2±1,7 1,5±0,6 67,2±2,9 5,7±1,1 22,2±1,1
за 24,7±2,5 30,5±2,3 54,5±0,9 1,0±0,0 73,2±2,9 5,2±1,2 2,2±0,9
III. Методика исследования
При выполнении работы были проведены полевые и лабораторные исследования, поставлены полевые и модельные опыты, проведена статистическая обработка полученных материалов и литературных данных.
Проведенные исследования явились продолжением работ, начатых под руководством проф. Гриценко В.В. (1985), по влиянию свойств почв разной степени окультуренности и удобренности на развитие растений, а также работ, проводимых под руководством проф. Гриценко В.В. и проф. Менькина В.К. (1991), по физиологической оценке мари белой, растущей на почвах, удобренных высокими дозами помета, и являющейся первым звеном в сукцессии на дерново-подзолистых почвах при утилизации на них помета.
В полевых условиях проведено определение почв, дана их морфологическая оценка, отобраны образцы, определено содержание нитратов с использованием прибора «Соэкс», электропроводность, выделение НН3 и С02 с использованием газоанализатора ЪС 106 С02и индикаторных трубок.
В лабораторных условиях определены агрохимические, физико-химические и водно-физические свойства почв по общепринятым методикам (Минеев В.Г., 1989), загрязнение почв патогенными микроорганизмами, микробиологическая активность почв, содержание в почвах актиномицетов.
Для оценки состояния соединений ионов в почвах определено содержание положительно и отрицательно заряженных соединений фосфатов, поливалентных катионов методом химической автографии на основе электролиза (Са-вич В .И., Сычев В.Г., Трубицина Е.В., 2001), определена комплексообразую-щая способность почвенных растворов (Савич В.И., Шишов Л.Л., 2004), активность ЫОз с использованием ионселективных электродов.
Для углубленной характеристики свойств почв, загрязненных птичьим пометом, применены методы инфракрасной спектроскопии, дериватографии, рентгеноструктурного анализа, электронной микроскопии, газоразрядной визуализации.
Для оценки высоких доз помета на свойства почв в производственных условиях в 2007 г. на поле 200 га, расположенное на равнинном участке дерново-подзолистых среднесуглинистых почв при уровне грунтовых вод более 3 м, было внесено по 1000 т/га помета с опилками. Оценена смена ассоциаций развивающихся растений и биопродуктивность в течение 4 лет. Анализ состояния
почв, вод и воздушной среды проводился в 2010-2012 г.г. и показал отсутствие загрязнения почв и вод.
При оценке утилизации помета в производственных условиях в бетонированный короб глубиной 3 м и площадью 2 га с 2007 г. вносился помет с опилками. В связи с повышением температурных условий при компостировании, нижние слои компоста перепрели, в них резко уменьшилось количество патогенных микроорганизмов. Анализ водной и воздушной среды в 2010 г. показал отсутствие их загрязнения.
В 10 поставленных модельных опытах по оценке влияния разных видов и доз помета на свойства почв в зависимости от типа почв, гранулометрического состава, увлажнения определена цветовая гамма почв методом компьютерной диагностики в цветовых системах CMYK, Lab, RGB (Савич В.И., Егоров Д.Н., Байбеков Р.Ф., 2006), тепловые эффекты смачивания почв водой с использованием калориметрии и термоиндикаторных пленок, состав испарений из почв и продуктов транспирации растений с использованием хроматографа «Кристалл-5000», «Спекорд-80М» (Савич В.И., Сычев В.Г., Шишов Л.Л., 2004).
Проведен анализ состояния почвенных суспензий из почв, удобренных разными дозами помета, с использованием электронной микроскопии, анализ состояния вод с использованием метода газоразрядной визуализации (ГВР).
Анализ вод проводили в аккредитованном Главном контрольно-испытательном центре питьевой воды (ЗАО ГИЦ ПВ), ряд микробиологических показателей определен на базе ИЛЦ ФГУЗ «Головной центр гигиены и эпидемиологии ФМБА» и на кафедре микробиологии РГАУ-МСХА.
Для оценки закономерностей изменения почв под влиянием высоких доз помета проанализировано состояние почв, водной и воздушной среды на территории 17 птицеводческих хозяйств Московской области. Проанализировано более 700 определений по каждому показателю с вычислением коэффициентов парной корреляции по 15 формулам, уравнений множественной регрессии. Принятый уровень вероятности Р=0,95.
Для оценки возможности дистанционного зондирования загрязнения почв птичьим пометом определены методом компьютерной диагностики цветовые гаммы космических снимков, отражательная способность почв в ИК диапазоне. Оценена возможность использования для характеристики загрязнения почв птичьим пометом метода вертикального электрического зондирования (Поздняков А.И.).
IV. Экспериментальная часть
В IV главе приведены экспериментальные материалы по теме исследований и их интерпретация. В главе рассмотрено изменение свойств почв под влиянием внесения в них куриного помета (раздел IV. 1), использование биоло-
гических тестов на загрязнение почв птичьим пометом (раздел IV.2), изменение при применении высоких доз птичьего помета состояния водной и воздушной среды (1У.З), применение дистанционных методов для оценки загрязнения почв и вод птичьим пометом (IV.4).
1У.1. Изменение свойств почв при внесении в них высоких доз птичьего помета
По полученным данным, внесение куриного помета в почвы изменяет их свойства, процессы и режимы. Наряду с изменением агрохимических, физико-химических, водно-физических, физико-механических и биологических свойств существенно меняются и сорбционные свойства почв к различным типам сорбции, подвижность и баланс биофильных элементов и токсикантов. Установлено изменение интенсивности протекания подзолообразования, оглеения, дернового процесса почвообразования.
ГУЛ.1а. Изменение при внесении помета гумусового состояния почв
При оценке изменения свойств почв под влиянием внесения в них высоких доз птичьего помета установлены следующие закономерности.
Внесение повышенных доз птичьего помета в почву существенно изменяет гумусовое состояние почв. В почву поступают органические остатки с отличающимся от соединений почвы отношением С:Ы, ароматических и алифатических группировок, соотношением отдельных групп микроорганизмов. Эти соединения термодинамически неустойчивы в почвенных условиях и интенсивно минерализуются (характер трансформации зависит от вида помета, его доз, способов внесения, свойств почв и климатических факторов). Высокая степень минерализации поступающих в почву органических соединений приводит к небольшому накоплению органического вещества почв, которое по существующим методикам определения нельзя считать гумусом.
По полученным нами данным, органические соединения почв проникают в подпахотные и более глубокие слои почв, они обладают комплексообразую-щей способностью, меньшей селективностью к Са по сравнению с М§; трансформированные в почве органические остатки обладают иной степенью гидро-фильности по сравнению с исходными продуктами и гумусом почв. Увеличилось содержание водорастворимого органического вещества.
Процессы минерализации освобождают значительное количество тепла и энергии, что влияет на процессы трансформации вещественного состава почв. Данные термографии и инфракрасной спектроскопии почв, удобренных птичьим пометом, позволили установить состав и соотношение функциональных групп в органическом веществе исследуемых почв, его термоустойчивость, т.е. соотношение ароматических и алифатических группировок. В инфракрасных
спектрах почв увеличилась доля функциональных групп алифатических группировок.
Внесение удобрений привело к увеличению гумусового слоя, к миграции органических соединений до глубины 70-100 см и в грунтовые воды, к увеличению выделения органических веществ из почв с испарением в воздушную среду. Так, при низких и средних дозах внесения помета с опилками в почву в производственных условиях (50-100 т/га) содержание iyMyca в Ап составляло 2,8±0,3%, в слое 30-70 см - 0,7±0,1%, оптическая плотность водных растворов при 465 нм составляла соответственно 1,9±0,1 и 0,1±0,01. При внесении в почву помета с целью его утилизации (1000 т/га) содержание гумуса в Ап и в слое 3070 см составляло соответственно 5,2±1,1 и 0,7±0,1, а оптическая плотность соответственно 2,0±0,1 и 0,23±0,02.
Органическое вещество в значительной степени минерализуется, а в почвах вблизи птицеводческих комплексов в большей степени накапливаются подвижные соединения фосфатов. При этом неспецифические формы органического вещества менее селективны к Са. Это приводит к сужению в почвах отношения обменных кальция и магния.
Таблица 3
Связь содержания подвижных форм калия, фосфора, гумусированности
Р2О5, мг/кг К2О, мг/кг рН Гумус, % Ca/Mg,
мг-экв/100г
396,5±28,2 150,0±6,3 5,9±0,1 1,6±0,1 4,4
970,5±39,9 274,5±20,5 б,3±0,1 1,9±0,1 4,0
мах 1245 370 6,5 2,0 3,5
min 176 109 6,0 1,7 4,5
степени гумусированности приводит к увеличению содержания подвижных форм тяжелых металлов. Так, в почвах Ногинской ПТФ при содержании гумуса 5,3% содержание свинца составляло 9,2±0,9 мг/кг; цинка - 32,5±3,6; никеля -7,3±1,5; меди - 5,5±1,2 мг/кг. При содержании гумуса 3,5% показатели для РЬ, Хп, №, Си были соответственно равны 8,б±0,4; 9,2±7,9; б,1±2,4; 4,1±0,4.
Проникновение водорастворимых органических соединений в подпахотные слои до глубины 70 см на среднесуглинистых почвах увеличивает интенсивность дернового процесса почвообразования. Однако при избыточном увлажнении при этом усиливается и развитие оглеения. При отношении Сгк/Сфк в пахотном слое меньше 1 увеличивается количество мигрирующих кислых продуктов, что при промывном типе водного режима в ряде случаев (для почв северной и средней тайги) приводит и к усилению процесса оподзаливания.
По полученным данным, влияние органических удобрений на основе куриного помета обусловлено также его комплексообразующей способностью (константами устойчивости комплексов с поливалентными металлами и количеством лигандов комплексообразователей, мг-экв/100 г почв), кислотно-основными свойствами (РН и количеством кислых функциональных групп, мг-экв/100 г), восстанавливающей способностью (константами восстановления и количеством мг-экв/100 г лигандов восстановителя).
Показано, что внесение в почвы высоких доз помета увеличивает ком-плексообразующую способность почвенного раствора, долю отрицательно заряженных комплексных соединений катионов, испарение биофильных элементов и токсикантов из почв и их транспирацию из растений.
1У.1.16. Изменение азотного состояния почв при внесении в них помета
Внесение в почвы значительных доз птичьего помета приводит к увеличению содержания водорастворимых соединений азота до 1000 мг/л, к образованию в почве повышенного количества обменного аммония, приводящего к частичному диспергированию почв. С экологической точки зрения, это сопровождается выделением в атмосферу Ш3 и недоокисленных соединений азота, к загрязнению нитратами сельскохозяйственной продукции, к эвтрофикации водоемов.
Так, в модельном опыте при внесении в дерново-подзолистую среднесуг-линистую почву 2-10% помета с опилками от массы почв оптическая плотность водных вытяжек при 465 нм равнялась 0,08±0,04; активность КЮ3 в мг/л -521,7±75,2. При дозе помета с опилками 20-30% от массы почв оптическая плотность составляла 0,3б±0,04; активность Ш3- 880,0±242,4 мг/л.
С увеличением доз помета в почве увеличивается содержание водорастворимого органического вещества (Е4) и отмечается тенденция к увеличению содержания Ы03 (мг/л), определяемого с использованием ионселективного электрода. Накопление М03 в почве отличалось в зависимости от гранулометрического состава почв, расположения почв по рельефу, выращиваемой культуры, степени увлажнения почв. Анализы, проведенные в полевых условиях, показали корреляцию содержания Ш3 в почвах, водах и в растениях. По полученным данным, наличие в почве локальных анаэробных условий приводит к образованию в почве Ш3, №14 пропорционально дозам помета.
Важное значение в оценке предельно допустимых концентраций токсикантов в почвах и водах имеют буферная емкость и возобновляющая способность почв. Более тяжелые и гумусированные почвы в большей степени поглощают нитраты, калий, фосфаты, патогенные микроорганизмы, тяжелые металлы, водорастворимое органическое вещество. В них прочнее связь компонентов
с твердой фазой почв. Однако в более тяжелых по гранулометрическому составу больше и масса поглощенных компонентов, более пролонгировано их выделение в раствор, в воды, в воздушную среду.
Соединения азота в почве являются запускающим механизмом для последовательного развития отдельных групп микроорганизмов, а, следовательно, для ряда последовательных трансформаций свойств почв. Создание условий для ингибирования образования Ш3 приводит к меньшему загрязнению нитратами вод и растений. Однако при этом увеличивается образование МН3, ЫН4, закиси азота. Оптимизация процессов окисления и восстановления достигается регулированием отношения С: N в помете и условий его разложения.
1У.1.2. Изменение фосфатного состояния почв при внесении в них помета
В проведенных исследованиях установлено, что внесение в дерново-подзолистые почвы повышенных доз птичьего помета приводит к накоплению в них подвижных фосфатов до 1500 мг/кг, к миграции фосфатов в подпахотные слои. Во фракционном составе фосфатов увеличивается доля кальций- и магний-фосфатов и уменьшается доля алюминий- и железо-фосфатов, увеличивается доля органических фосфатов и органно-металло-фосфатных комплексов, что подтверждается наличием, как отрицательно, так и положительно заряженных соединений фосфатов в почвах.
Содержание водорастворимых фосфатов в почвах превышает показатели, обусловленные растворимостью известных осадков фосфатов. Негативным моментом данных процессов является нарушение оптимального соотношения №Р:К в почвах, образование трудно-растворимых осадков Си, Хп, Со, эв-трофикация водоемов.
Фракционный состав фосфатов исследуемых почв приведен в таблице 4.
Таблица 4
Фракционный состав фосфатов исследуемых почв, мг/кг
Доза внесения удобрений Горизонт Са,-Р Са2-Р А1-Р Ре-Р Саз-Р X
средняя Ап 106.9 56.2 1.7 191 21.4 205.3
а2 123.7 46.1 1.1 23.6 16.8 211.5
большая и мак- Ап 165.9±2.8 99.5±13.1 2.2 23.0±1.7 30.7±1.9 320.0±5.1
симальная а2 91.1 78.7 2.2 23.6 31.5 227.2
*) СагР - фосфаты щелочных металлов и аммония, кислые и свежеосажденные фосфаты Са, и Ре2+ - частично
Сац-Р - разно-основные фосфаты кальция и магния, преимущественно вторично-
образованные, значительно Ре2+
А1-Р - фосфаты алюминия типа варисцита и вавеллита
Бе-Р - фосфаты железа типа стренгита, диффренита
Сащ-Р - высокоосновные фосфаты кальция типа апатита, природные и вторично-образованные
По полученным данным, в исследуемых почвах присутствуют и положительно, и отрицательно заряженные комплексные соединения фосфатов, соотношение которых меняется при внесении помета. Содержание подвижных фосфатов в почвах коррелирует с содержанием гумуса, подвижных форм калия и обратно пропорционально связано с отношением Ca:Mg. Так, в одном из хозяйств при содержании Р205 1169,9±70,4 мг/кг содержание гумуса было 2,7±0,2%, К20 - 372,6±19,8; Ca/Mg - 3,8. При содержании Р205 = 632,5±73,3 мг/кг содержание гумуса равнялось 2,0±0,1%, К20 - 236,3±21,2 мг/кг, отношение Ca/Mg было равно 4,2.
По полученным данным, математические связи содержания подвижных фосфатов с другими свойствами почв отличаются от интервалов содержания Р203, pH и гранулометрического состава. При высоком содержании Р205 увеличивается теснота связи Р205 и К20. При кислой реакции среды более тесная связь Р205 и pH.
Таблица 5
Уравнения регрессии связи Р2О5 и pH в почвах_
Гранулометрический состав Р2С>5, мг/кг pH Уравнение
супесь ср/с 24-495 194-1252 5.5-4,2 6.6-5,3 У = -191,26 + 0,67рН; F = 42,4 У = -287,5 + 0,3 IpH; F = 5,7
По полученным данным, при внесении помета в почву, в связи с поступлением в систему большого количества водорастворимого органического вещества, высокое содержание фосфатов не приводило к осаждению поливалентных металлов и угнетению растений. Однако при миграции фосфатов в водоемы и грунтовые воды происходило их загрязнение.
1У.1.3. Изменение калийного состояния почв при внесении в них помета
Внесение в почвы повышенных доз птичьего помета и применение его в земледелии в течение длительного промежутка времени приводит к увеличению содержания в почвах подвижных соединений калия выше оптимума (до 400 мг/кг), увеличивается доля рыхлосвязанных и водорастворимых соединений калия. В почвенном растворе появляются комплексные положительно и отрицательно заряженные соединения калия. Увеличение содержания подвижных форм калия в почвах сопровождается увеличением рН среды, уменьшением в неблагоприятную сторону отношений Са:К, Мд:К, диспергированием минеральной и органической части почв. С экологической точки зрения, это приводит к уплотнению почв, к миграции калия в грунтовые воды, в ряде случаев к снижению плодородия почв.
При избыточном калийном питании происходят нежелательные изменения в минеральном составе растений: снижается содержание кальция, магния и натрия. Однако, проведенные полевые исследования показали, что в производственных условиях неблагоприятное влияние увеличения калия в почвах при применении помета связано, в основном, с эвтрофикацией водоемов.
Связь содержания подвижных форм калия с другими свойствами почв иллюстрируется материалами таблицы 6.
Таблица 6
Связь содержания подвижных форм калия и рН среды в дерново-
подзолистых почвах хозяйства
КгО, мг/кг рН(КС1) Нг, мг-экв/100 г Гумус, %
362,5±34,9 148,2±7,4 мах 500 тт 35 6,0±0,2 5,б±0,1 5,9 4,2 1,6*0,2 2,0±0,2 1,7 5,6 2,8±0,3 2,7±0,2 2,0 2,5
ГУ.1.4. Изменение физико-химических свойств почв при внесении в них помета
Ряд исследователей отмечают положительное влияние органических удобрений на физико-химические свойства почв. Длительное применение помета снижает обменную и гидролитическую кислотность, увеличивает сумму поглощенных оснований и степень насыщенности основаниями, заметно снижает содержание подвижных форм алюминия, марганца и железа (Бачило Н.Г., 1990; Белоус Н.М., 1996; Титова В.И. и др., 1997; Дабахова Е.В., 2005).
По полученным данным, внесение повышенных доз птичьего помета в почву сопровождается некоторым увеличением гумусированности почв, что приводит к повышению емкости поглощения почв. Однако, органические соединения куриного помета имеют меньшую селективность к кальцию, по сравнению с магнием, чем гумус почв. В связи с указанным, в почвах, где длительное время применялся птичий помет уменьшено отношение поглощенных кальция и магния, что нарушает Са-1У^ равновесие в почвах.
По полученным данным, внесение повышенных доз птичьего помета в дерново-подзолистые почвы привело к нейтрализации кислотности почв, к изменению буферной емкости почв в кислотно-основном интервале. Однако, при увеличении содержания органического вещества в почве существенного увеличения гидролитической кислотности не произошло. Информативными показателями, характеризующими загрязнение почв птичьим пометом, оказались коэффициенты корреляции рН = А(У%); рН = ^Са, М^); рН = ДНг); У% = А[Са, Мё, Нг), разность рЩЦО) - рН(КС1), наличие комплексообразующей способности у почвенных растворов. Частичное диспергирование почв, увеличение в
составе ППК доли Ре2+, ЫН/ требует корректировки в расчете доз извести на почвах, где вносятся повышенные дозы птичьего помета. Изменился фракционный состав кислотно-основных систем почв, разница рН(Н20) - рН(КС1), величина суспензионного эффекта, буферность в кислотно-основном интервале, зависимость У% = %>Н).
Величина рН, в основном, прямо пропорционально связана с содержанием гумуса, суммой поглощенных оснований и обратно пропорциональна с гидролитической кислотностью. Это иллюстрируют данные следующей таблицы.
Таблица 7
Уравнения регрессии связи рН и физико-химических свойств почв
п Уравнения регрессии Я Р
0-223 рН = 5,9 - 0,47Нг + 0,08Г + 0,04Са - О.ОЗМв 0,7 65,6
224-447 рН = 5,7 - 0,42Нг + 0,22Г + 0,07Са + 0,021^ 0,7 71,7
447-664 рН = 5,9 - 0,5Нг + 0,15Г + 0,01 Са + 0,09}^ 0,48 16,3
Внесение в почву высоких доз органических удобрений на основе птичьего помета (эквивалентного большему содержанию Р205 в почве) приводит к уменьшению тесноты связи степени насыщенности основаниями и рН, а также к изменению взаимосвязей рН с другими свойствами почв.
Так, при содержании подвижных форм Р205 больше 500 мг/кг коэффициенты корреляции степени насыщенности основаниями и рН почв составляли в основном 0,16-0,44, а при содержании Р205 меньше 500 мг/кг эти коэффициенты были равны, в основном, 0,78-0,96.
IV. 1.5. Изменение состояния тяжелых металлов в почвах при
внесении в них помета По полученным данным, длительное применение повышенных доз птичьего помета в почвах Московской области не привело к повышению концентрации тяжелых металлов выше ПДК. Однако наблюдающееся при внесении помета увеличение комплексообразующей способности почвенных растворов увеличило долю подвижных соединений тяжелых металлов, связанных в органно-минеральные комплексы. Это подтверждается и увеличением доли комплексных отрицательно заряженных соединений тяжелых металлов в почвах. По полученным данным, тяжелые металлы содержатся и в испарениях из почв, загрязненных ими. Возрастающее загрязнение водной среды тяжелыми металлами при применении высоких доз птичьего помета вызывает ухудшение экологической ситуации.
По полученным данным, для подвижных форм тяжелых металлов отмечалось элювиально-иллювиальное их распределение по профилю с минимумом в горизонте А2 и 2 максимумами в горизонте Ал и В].
Развитие дернового процесса почвообразования увеличивало накопление тяжелых металлов в верхнем слое почв; развитие оподзаливания приводило к вымыванию тяжелых металлов в горизонт В.
Применение высоких доз птичьего помета приводит к увеличению содержания водорастворимых и подвижных форм соединений тяжелых металлов в почвах. Это обусловлено как поступлением тяжелых металлов в почву с высокими дозами органических удобрений, так и явлениями комплексообразова-ния, увеличивающими растворимость и подвижность имеющихся в почве осадков тяжелых металлов, их комплексов, усилением процессов ионного обмена тяжелых металлов из ППК на катионы почвенного раствора, в связи с образованием комплексов тяжелых металлов с лигандами - комплексонами водорастворимого органического вещества помета. Это подтверждается данными следующей таблицы.
Таблица 8
Зависимость вытеснения Ре, Си, Тп из почв от комплексообразующей
способности десорбента (рКн)
Зависимость Уравнение регрессии Индекс корреляции
Бе = %Кн) У = 0,166+ 1,18" 0,98
Си = %Кн) У = 0,034 + 1,08х 0,58
гп = ЯрКн) У = 0,10+ 1,15х 0,78
В модельных опытах внесение в почвы высоких доз помета приводило к существенному увеличению подвижности тяжелых металлов в почве.
Таблица 9
Влияние высоких доз помета на содержание водорастворимых форм тяжелых металлов в почве, мг/л_
Доза помета с опил- Хп Си Бе
ками, %
2 0,06±0,01 0,06±0,01 0,11±0,03
20-30 0,59±0,05 0,28±0,03 0,37±0,06
Содержание подвижных форм тяжелых металлов (в СН3СООМН4 с рН = 4,8) также возрастало от 5,1 мг/кг железу до 22,5, от 2,6 по цинку до 4,1; от ОД по меди до 0,3; от 0,4 по свинцу до 0,5 мг/кг.
Отмечается их элювиально-иллювиальное распределение по профилю, обусловленное проявлением подзолообразования. Так, содержание подвижных форм в горизонтах Ап и В составляло при применении высокой дозы помета Бе - 21,8 и 29,1 мг/кг; Тп - 0,9 и 1,4; РЬ - 0,3 и 0,6 мг/кг.
При обобщении данных по содержанию тяжелых металлов в почвах птицеводческих хозяйств установлены достоверные связи их подвижности с рН, суммой поглощенных оснований, степенью гумусированности и менее значи-
мые связи с содержанием Р2О5, что свидетельствует об отсутствии образования осадков.
Таблица 10
Зависимость содержания подвижных форм тяжелых металлов от свойств почв (для ППЗ «Смена»), п = 61 У = 5(Г)(8)-(рН)-(Р205)_
Элемент Уравнения регрессии г Р
N1 У = 1,52 + 1,69Г + 0,03 Б + 0,34рН - 0.002Р 0,74 16,8
Си У = 0,96 + 0,85Г + 0,248 + 0,1 ЗрН + 0,0005Р 0,80 24,2
гп У = 4,74 + 4,39Г + 1,898 - 0,14рН - 0.001Р 0,73 15,8
РЬ У = 1,51 + 1,51Г + 0,368 + 0,29рН - 0,002Р 0,85 35,6
Таким образом, внесение больших доз органических удобрений на основе птичьего помета (более 400 т/га) увеличивает содержание подвижных и водорастворимых форм тяжелых металлов в почвах. При этом увеличение подвижности тяжелых металлов в почвах обусловлено не только их поступлением в почву с органическими удобрениями, но и образованием комплексов с водорастворимыми лигандами органических удобрений.
При развитии дернового процесса почвообразования отмечалось увеличение накопления тяжелых металлов в верхнем слое почв, а при развитии подзолообразования - 2 пика накопления в А1 и в В.
Образование комплексных органоминеральных соединений поливалентных металлов повышает растворимость их осадков и в большинстве случаев миграцию в грунтовые воды. Однако, поступление этих комплексов в растения зависит от их заряда и молекулярной массы. В растениях в процессах метаболизма комплексы участвуют в конкурирующем комплексообразовании. При этом органические лиганды могут связывать отдельные катионы, необходимые для жизнедеятельности растений и вызывать угнетение роста. Поливалентные металлы, в свою очередь, могут связывать лиганды, образующиеся в процессах метаболизма, и также ингибировать растения.
Возможны варианты, когда комплексное соединение тяжелого металла с лигандом водорастворимого органического вещества почв более токсично, чем ионная форма металла, не связанного в комплекс.
По полученным данным, энергетическая оценка влияния тяжелых металлов на компоненты агрофитоценоза при увеличении их содержания определяется уменьшением микробиологической активности (энергии, заключенной в микроорганизмах) и биопродуктивности (энергии, заключенной в биомассе и гумусе). Информационная оценка содержания тяжелых металлов в почвах при высоких дозах помета определяется изменением соотношения отдельных групп микроорганизмов и процессов трансформации растительных остатков, измене-
нием процессов ионного обмена, осадкообразования в почвах и процессов метаболизма в растениях.
Разработаны алгоритмы и математическое описание прогноза изменения состояния поливалентных катионов в почвах Московской области в зависимости от гранулометрического состава, рН, степени гумусированности, рельефа, климата, степени загрязнения водной и воздушной среды. Разработаны алгоритмы для уточнения оптимумов и ПДК содержания поливалентных катионов в почвах в зависимости от свойств почв, уровня интенсификации производства, внешних факторов.
1У.1.6. Изменение водно-физических свойств почв при внесении в них помета
По полученным данным, применение высоких доз помета в земледелии вызывает увеличение влагоемкости почв, уменьшение прочности связи воды в почвах среднесуглинистого и тяжелосуглинистого гранулометрического состава, избыточное уплотнение этих почв. Данные калориметрии и использование термоиндикаторных пленок показали существенное изменение при внесении в почвы высоких доз птичьего помета теплоты смачивания. Данные деривато-графии и инфракрасной спектроскопии показали при этом изменение прочности связи воды с почвой. Внесение в почву гидрофобных продуктов уменьшило поверхностное натяжение почвенной влаги и изменило испаряемость. С агрономической и экологической точек зрения, неблагоприятно, как повышение при этом плотности почв, так и частичная потеря оструктуренности.
IV. 1.7. Изменение микробиологической активности почв при внесении в них помета
Проведенные исследования микробиологической активности почв при внесении в них высоких доз птичьего помета показали загрязнение почв патогенными микроорганизмами в первый год внесения помета и постепенную оптимизацию экологической обстановки, обусловленную антипатогенной функцией почв в единицах известных антибиотиков. Через 3-4 года после внесения помета в почву на высоком уровне отмечалось содержание термофильных микроорганизмов, при отсутствии патогенов. Внесение куриного помета в почву привело и к изменению соотношения отдельных групп актиномицетов в почвах. При этом инактивация патогенных микроорганизмов в почвах была пропорциональна их антипатогенной функции, зависела от свойств почв, климатических условий. Инактивация патогенов бала более эффективной при термофильном компостировании, при обработке помета СВЧ и ультразвуковым излучением.
По полученным данным, внесение в почвы помета увеличило разнообразие актиномицетов, существенно изменило соотношение отдельных групп. Как
следствие, это привело к изменению информационных и энергетических характеристик почв.
ГУ.1.8. Изменение структурных взаимосвязей меяеду свойствами почв при внесении в них помета
Почва имеет существенные взаимосвязи между всеми компонентами по горизонтали и по вертикали, в пространстве и во времени, на разных иерархических уровнях. При этом проявляются прямые и ступенчатые (последовательные) взаимосвязи с эффектами эмерджентности, синергизма и антагонизма. С нашей точки зрения, эволюция почв может идти альтернативными путями (си-нергетически) с изменения векторов изменения на разных этапах процесса.
Выяснение структурных взаимосвязей между свойствами почв Московской области при внесении в них высоких доз птичьего помета показало, что внесение высоких доз органических удобрений приводит не только к изменению вещественного состава, но и к изменению информационных характеристик почв.
Взаимосвязи между свойствами почв меняются в зависимости от содержания в почвах подвижных фосфатов. Так, в интервале содержания Р203 меньше 500 мг/кг коэффициенты корреляции К20 = Дгумус); К20 = ^Р203) Р205 = Й^гумус) составили соответственно 0,36±0,06; 0,33±0,06 и 0,32±0,04. В интервале Р205 больше 500 мг/кг коэффициенты корреляции для указанных зависимостей были равны 0,31±0,06; 0,60±0,05 и 0,37±0,06. Сумма коэффициентов корреляции без знака при содержании Р205 < 500 мг/кг составляла 1,01, а при содержании Р205 > 500 мг/кг - 1,28. Полученные данные свидетельствуют об отсутствии деградации исследуемых почв при содержании в них фосфатов до 1250 мг/кг.
По полученным данным, зависимость содержания в почвах Р2С>5 от рН в большей степени была выражена для почв более легкого гранулометрического состава, при больших интервалах рН и меньшем содержании подвижных фосфатов. Взаимосвязи между свойствами почв изменялись для почв разного гранулометрического состава и в разных интервалах содержания в почвах подвижных фосфатов.
В проведенных исследованиях по статистической обработке анализов почв птицеводческих хозяйств Московской области и данных модельных опытов установлено следующее. 1. Внесение высоких доз птичьего помета приводит к значительному накоплению в почвах подвижных фосфатов (до 1500 мг/кг), к меньшему накоплению подвижного калия (до 450 мг/кг) и гумуса (до 4%). Это обусловлено тем, что фосфор слабо мигрирует в почвах, калий вымывается за пределы почвенного профиля, а поступающие в почву органические продукты в значительной степени минерализуются. 2. В проведенных исследованиях установлена прямая связь наличия в почвах фосфора, калия и гумуса. 3. Данные статистической обработки данных агрохимической службы по 640 образцам показали, что регрессионные за-
висимости взаимосвязей свойств почв изменяются в зависимости от гранулометрического состава почв, климатических условий (агроклиматических районов Московской области), типа почв (степени гумусированности и емкости поглощения почв), от интервалов обогащения почв Р205. 4. Регрессионные зависимости взаимосвязей свойств почв и коэффициенты парной корреляции изменяются в зависимости от величины выборки 50-600 образцов, т.к. при этом в выборки входят разные группы почв. 5. Структурные взаимосвязи между свойствами почв при внесении высоких доз птичьего помета отличаются от связей, характерных для моделей плодородия почв, и могут использоваться для характеристики степени окультуривания и степени деградации почв. 6. Для оценки устойчивости почв к деградации предлагается вычисление суммы коэффициентов корреляции без знака для равного числа сравниваемых взаимосвязей свойств почв. 7. Различные взаимосвязи между свойствами почв при применении помета наиболее корректно описывались и определенными математическими уравнениями. По полученным данным взаимосвязь содержания подвижных фосфатов и органического вещества почв лучше описывается уравнениями: У = А + ВХ; У = 1/(А+ВХ); У = А/(В+Х); У = А + ВХ". Для дерново-подзолистых почв корреляция содержания Р205 с содержанием органического вещества была выше при большем содержании фосфатов. Регрессионная зависимость содержания подвижных фосфатов от рН была больше выражена для почв более легкого гранулометрического состава, при больших интервалах рН и меньшем содержании подвижных фосфатов. В изученных почвах величина рН прямо пропорциональна содержанию обменных кальция и магния, гумусированности и обратно пропорциональна гидролитической кислотности. Зависимости степени насыщенности основаниями от рН положительные, степени насыщенности основаниями и рН от гидролитической кислотности - отрицательные. 8. Достаточно высокие коэффициенты корреляции между агрохимическими и физико-химическими свойствами почв с высоким содержанием К20, Р205 свидетельствуют об отсутствии деградации почв при использовании принятых в хозяйствах доз птичьего помета. По полученным данным, внесение в течение значительного времени умеренных доз птичьего помета в почву привело по данным анализов почв 17 птицеводческих хозяйств Московской области (Седых В.А., Ермаков А.А., 2011) к увеличению гумусированности почв, обеспеченности их подвижными формами фосфора и калия, к некоторому повышению суммы поглощенных оснований и рН, к повышению балла почв. При этом содержание в почвах подвижных форм тяжелых металлов не достигало критических значений, т.е. развивается дерновый процесс почвообразования и происходит окультуривание почв. По данным статистических отчетов по состоянию сельского хозяйства в Московской области это сопровождается и повышением урожая с/х культур. 9. Почва переходит на новый энергетический уровень. Изменяются
структурные взаимосвязи между свойствами почв. Например, связь подвижных фосфатов с гумусом и другими физико-химическими и агрохимическими свойствами; зависимость кислотно-основного равновесия почв от содержания органического вещества. Предлагается оценивать отличие структурных взаимосвязей в исследуемых почвах от связей в модели плодородия почв, как характеристику степени плодородия или деградации почв.
ГУ.2 Целесообразность использования биологических тестов на загрязнение почв птичьим пометом
В разделе оценено влияние возрастающих доз птичьего помета на развитие проростков и массу растений при продолжительности выращивания 2 месяца. С использованием систем обратной связи оценено влияние птичьего помета, внесенного в разные типы почв, на адаптацию растений к изменению освещенности. В продолжение ранее выполненных исследований (Седых В.А., 1988) показано, что разные виды растений и их сорта в неодинаковой степени устойчивы к повышенным дозам азота, что определяет алгоритм подбора культур и сортов для выращивания их на почвах, сразу после внесения в них больших доз помета и загрязненных птичьим пометом. В полевых условиях изучена смена растительных ассоциаций на почвах, загрязненных пометом.
Содержание М03 в проростках злаков больше при внесении высоких доз помета, в более окультуренных дерново-подзолистых почвах.. Так, например, при внесении помета с опилками в дозе 21 т/га содержание нитратов в злаках составляло на дерново-подзолистых слабоокультуренных почвах 18,6±1,0 мг/кг; на хорошо окультуренных почвах - 21,6±0,7, а на низинном торфе -43,4 ±0,4 мг/кг.
Изменение содержания Ж)3 в проростках при увеличении доз помета, вносимого в почву достаточно хорошо описывалась уравнениями линейной регрессии. Так, например, для дерново-подзолистой хорошо окультуренной почвы при внесении в нее помета с опилками У] = 1,56Х; У2 = 5,7Х; при внесении помета У, = 18,ЗХ; У2 = 18,4Х, где У, при сравнении доз мг N03/10-; У2 - по
сравнению с контролем.
При выращивании на почвах с разными дозами помета проростков огурцов содержание Ш3 в проростках было выше при внесении помета на дерново-подзолистую слабоокультуренную почву 61,0±3,6 мг/кг и ниже при внесении помета на торфянистую почву 51,2±1,8 мг/кг.
Содержание нитратов в проростках повышалось при внесении в почвы помета, по сравнению с внесением помета с опилками, что объясняется разным отношением в этих удобрениях С:Ы. Содержание Ш3 в злаках в полевых условиях на дерново-подзолистых среднесуглинистых почвах Петелинской птице-
фабрики, где вносились 3 года назад большие дозы помета с опилками (500 т/га), составляло для точек с разными координатами от 9 до 27 мг/кг.
При оценке влияния внесения в почвы повышенных доз помета и помета с опилками методом прорастания семян и развития проростков установлено лучшее развитие растений в модельных опытах при дозах помета с опилками до 500 т/га - 10% от веса и угнетение при дозах более 20% от веса почв. При этом помет при продолжительности опыта 3 месяца оказывал более негативное действие, чем смесь помета с опилками. Улучшение развития растений отмечалось при добавлении в компост цеолита, древесного угля, верхового торфа «8рП-богЬ». Повышение доз помета от 2 до 10% от веса почв привело к уменьшению скорости адаптации растений к изменению световых условий и гравитации.
1У.З. Закономерности изменения водной и воздушной среды при внесении в почвы высоких доз птичьего помета
Исследования проведены в полевых условиях и в модельных опытах. Выяснены особенности и масштабы выделения в воздушную среду продуктов транспирации растений, испарений из разных почв, из различных видов помета. Методом газовой хроматографии определено содержание органических соединений, 1\Т13, СОг. В почвенных растворах и водах ручьев определено содержание ИОз, оптическая плотность при 465 нм, Е4/Е6, общепринятые гидрохимические характеристики. Показано, что миграция веществ из почв, загрязненных птичьим пометом в водную и воздушную среду, в значительной степени определяется сорбционными свойствами почв и дозой удобрений.
В количественном отношении миграция была пропорциональна содержанию мигрирующих веществ в почве, т.е. обеспеченности почв биофильными элементами и токсикантами и степени загрязнения почв ими.
1У.3.1. Изменение состояния водной среды при внесении в почвы помета
Внесение высоких доз помета в почву приводит к существенному загрязнению водной среды калием, нитратами, фосфатами, патогенными микроорганизмами, водорастворимым органическим веществом, частично тяжелыми металлами. Так, в очищенной воде птицефабрики содержание термотолерантных бактерий составляло 24000 КОЕ/ЮО мл при ПДК не более 100; общеколиморф-ных бактерий 24000 (при ПДК не болееб 1000); встречаются также яйца остриц, токсикар, власоглава. При анализе вод малых рек вблизи птицефабрики установлено превышение ПДК по общему железу до 1,07 мг/дм3; мутности до 28,5 ЕМФ, цветности до 90 (градусов) привкуса до 3 баллов; запаха до 5 баллов, перманганатной окисляемости - до 9,9 мг/дм3, общего микробного числа до 120 (число образующих колонии бактерий в 1 мл). Однако превышение ПДК по со-
держанию нитратов, нитритов, аммиака, числу общеколиморфных и термотолерантных колиморфных бактерий не установлено.
В ряде случаев концентрация N03 в грунтовых водах выше, чем в поверхностных, что связано с использованием биотой соединений азота в поверхностных водах и с большей сорбцией ложем водоема. Так, например, в проведенных нами исследованиях содержание NO3 в поверхностных водах вблизи птицефабрик не превышало ПДК, а грунтовые воды были загрязнены нитратами. Подобные данные получены и на аналогичных почвах, на недалеко расположенных участках в опытах Шатилова И.С. и Замараева А.Г.
По данным модельных опытов, внесение повышенных доз помета в почву приводило к существенному увеличению содержания нитратов и водорастворимого органического вещества при оценке оптических плотностей растворов Е4 и Е4/Е6. При этом увеличивалось электрическое сопротивление растворов, содержание водорастворимых форм тяжелых металлов. Согласно полевым исследованиям, в зонах утилизации помета отмечалась значительная эвтрофика-ция водоемов.
Установлена корреляция большего загрязнения грунтовых вод нитратами и фосфатами в районах расположения птицефабрик на почвах и породах легкого гранулометрического состава, при развитии подзолообразования.
IV.3.2. Влияние птичьего помета на состояние воздушной среды
Применение высоких доз птичьего помета в земледелии приводит к значительному загрязнению воздушной среды. Это связано с выделением из почв СО2, NH3, недоокисленных соединений азота, метана (Гречин И.П., Стратано-вич М.В., Игнатьев H.H., Пельцер А., Кудеяров В.А.).
При внесении высоких доз помета эмиссия COj достигает максимальных значений для почв России и вносит существенный вклад (более 40%) в общее загрязнение воздушной среды.
Огромное значение имеет и выделение почвами метана (Безбородов Ю.Т., 2004), закиси азота (Семенов М.В., 2004). Внесение помета в почву приводит к значительному увеличению эмиссии газов из почв. Как указывает Титова В.И. (2002), при применении помета уровень выделения углекислоты возрастал на песчаной почвы на 57%, нам легкосуглинистой - на 39%.
Однако эманация газов из почв при внесении помета зависит от его состава, доз, времени внесения, свойств почв, выращиваемых культур, климатических условий, что определяет необходимость изучения этого вопроса. При этом почва как выделяет газы, так и поглощает их (депонирует). Это же относится и к растительному покрову. Важное практическое значение имеет поиск как путей увеличения депонирования почвами газов, так и путей оптимизации секвестирования выделения их в воздушную среду.
Согласно результатам анализов, из производственных площадок Пете-линской ПТФ выбрасывается до 28 г/с веществ. В атмосферный воздух выбрасывается сажа, диоксид азота, сероводород, аммиак, метилмеркаптан, углекислый газ, пропионовый альдегид, диметиламин, фенол, диметилсульфид. Очевидно, что состав этих газов и их концентрации определяются технологическими циклами, и выделение их из помета зависит от его состава, условий внесения в почву и утилизации, свойств почв и климатических условий.
Так, при соблюдении технологических норм и при утилизации помета на значительном расстоянии от фабрик и при соблюдении оптимальных условий компостирования загрязнение воздушной среды не отмечается. Это установлено, например, для Петелинской ПТФ, по данным санитарно-эпидемиологического заключения. Оценка содержания СО2 в приземном слое воздуха, проводимая нами в полевых условиях, также показала концентрацию в воздухе С02 не выше 400 ррм.
С нашей точки зрения, загрязнение воздушной среды газообразными продуктами, выделяющимися при разложении помета, наиболее опасно в районах, где воздушная среда уже в значительной степени загрязнена. Предлагается рассчитывать оптимальные дозы помета с учетом возможности локального негативного изменения состояния растений, водной и воздушной среды.
Учитывая глобальное значение изменения воздушной среды при внесении в почвы и хранении большого количества помета, важно найти пути оптимизации обстановки. С одной стороны, можно увеличить депонирующую способность почв по отношению к газам, т.е. увеличить поглощение газов почвами (за счет физической сорбции и биологической сорбции, в меньшей степени за счет химической и физико-химической сорбции). С другой стороны, можно уменьшить выделение газов в атмосферу при разложении помета. По полученным данным, добавление в почву с пометом цеолита, торфа «Spill-sorb», древесного угля, опилок уменьшало эманацию газов из почв.
Сочетание указанных приемов приводит к секвестированию эманации газов из почв. Частично эта проблема может быть решена и увеличением поглощения углекислого газа, метана, аммиака растениями, при увеличении биопродуктивности угодий за счет оптимизации всех звеньев систем земледелия. Важным приемом сокращения выделения СО2 из почв и депонирования его почвами является регулирование состава поступающих в почву органических удобрений. Образованию гумуса и меньшему выделению углекислого газа в атмосферу способствует расширение C:N до 15-20, увеличение содержания лигнина, целлюлоз и гемицеллюлоз.
Очевидно, для депонирования в почве газов, выделенных при разложении помета, необходима заделка его на достаточную глубину, чтобы осуществля-
лось разложение соответствующими микроорганизмами и чтобы в верхних слоях почв находился микробиологический фильтр.
Согласно проведенным исследованиям, при оценке взаимодействия помета с почвами целесообразно введение новых параметров оценки: 1) антипатогенной функции почв по отношению к патогенам, содержащимся в помете; 2) трансформирующей способности почв по отношению к компонентам помета; 3) депонирующей способности почв по отношению к С02, Ы20, метану, выделяющимся при разложении помета; 4) секвестирующей способности агрофито-ценозов по отношению к С02, N113, метану.
Учитывая очень большие запасы помета, накапливаемые в России при интенсификации птицеводства, с нашей точки зрения, необходимо учитывать глобальные функции его применения и утилизации: 1) глобальную энергетическую функцию, связанную с накоплением в почве и водах энергии, фосфатов, с изменением КПД использования солнечной и антропогенно затраченной энергии; 2) глобальную информационную функцию, обусловленную сменой микробных сообществ, биоты, сукцессий растительного покрова, эволюцией почв, изменением пирамид вещества, энергии и информации; 3) глобальную экологическую функцию, обусловленную загрязнением водной и воздушной среды; 4) глобальную экономическую функцию, обусловленную изменением моделей плодородия почв и оптимальных приемов повышения урожая, деградацией почв и изменением их стоимости, штрафными санкциями за загрязнение почв, водной и воздушной среды. Очевидно, что необходим баланс всех перечисленных функций.
Внесение в почвы помета, по сравнению с его хранением, приводит к уменьшению загрязнения воздушной среды С02 и уменьшению парникового эффекта.
1. Органические соединения помета частично сорбируются почвой и частично превращаются в гумус, что приводит к закреплению в почве углерода.
2. Кроме того, почвы сорбируют С02, и выделение его в воздух при разложении помета уменьшается.
3. Внесение в обоснованных дозах помета в почву приводит к увеличению их плодородия, биопродуктивности угодий, а, следовательно, к увеличению поглощения С02 растительностью.
Увеличение концентрации этих газов в почвенном воздухе до определенного предела обеспечивает повышение урожайности с/х культур. В нижеследующей таблице показано изменение базального фонового дыхания почв (БД мкг С02/г • час) и субстрат-индуцированного дыхания (СИД) в почвах с разной дозой птичьего помета.
Дыхание почв, удобренных и загрязненных птичьим пометом
Таблица 12
Вариант NO3, мг/кг БД, мкг С02/г-час СиД, мкг СОг/гчао
ДП2ОК, контроль + 3,3 г помета на 50 г почв 23 82 50,8±5,3 26,5±9,8 218,9±75,2 276,8±72,4
ДП2ОК3
контроль + 3,3 г помета на 50 г почв торф низинный 19 90 36,0±22,4 20,0±7,1 576,9±272,0 652,4±277,2
контроль + 3,3 г помета на 50 г почв 9 13 43,1±6,4 72,8±32,6 419,7±160,7 900,5± 167,3
В пересчете на 1 га в течение сезона полученные величины показывают значительный вклад почв, загрязненных пометом, в баланс С02 на планете.
Выделение из почв С02 и NH3 оценивалось в модельных опытах на разных типах почв и определенного гранулометрического состава, при различных уровнях увлажнения и в полевых условиях. Почвы, более гумусированные и с большей микробиологической активностью, выделяли в воздух С02 и NH3 больше
В проведенных исследованиях доказано выделение из почв, удобренных пометом, газообразных органических соединений, катионов. Это подтверждено анализом испарений из почв методами инфракрасной спектроскопии и дерива-тографии. В конденсате испарений содержалось 0,1-0,5 мг/л калия, натрия и других катионов и анионов, что является одной из статей баланса биофильных элементов в почве.
Испарения из почв обладали биологической активностью. Так, при средней дозе внесения помета под влиянием испарений из дерново-подзолистой почвы развитие проростков кресс-салата составляло 58,4±6,9 мм корней, 20,4±2,2 мм стеблей, а при высокой дозе помета 83,3±4,9 и 2б,0±3,8. Однако, при максимальной дозе помета 1000 т/га начальное развитие проростков (t = 4 дня) тормозилось. В одном из опытов при средней дозе помета развитие корней и стеблей соответственно составило 4,9±0,6 и 2,0±0,2; при высокой дозе 6,3±0,5 и 1,7±0,5; при максимальной дозе - 3,9±0,3 и 0,7±0,1.
Как уже указывалось ранее, выделение С02 в полевых условиях не превышало 450 ррм. Однако при изолировании поверхности на 2 часа концентрация С02 в воздухе достигала 1300 ррм. В модельных опытах установлено и выделение из почв с пометом NH3, что оценивалось по цвету сорбентов с идентификацией его в цветовых системах CMYK, Lab, RGB. Увеличение доз помета до 48 т/га привело к увеличению выделения из почв NH3, однако, внесение 480 т/га ингибировало в первые 2 недели выделение NH3.
Учитывая громадные количества накопленного в России и в т.ч. в Московской области помета, эмиссия из него углекислого газа, метана, закиси азота существенно нарушает экологическое состояние воздушной среды. Это усугубляется тем, что птицефабрики, в основном, расположены ближе к городу, где воздушная среда уже загрязнена.
По полученным данным, в связи с многогранным влиянием птичьего помета на свойства почв при его использовании в земледелии необходимо проведение экологической экспертизы на возможные негативные изменения свойств почв, биоты, водной и воздушной среды. Для определенной локальной территории допустимо и определенное загрязнение почв, водной и воздушной среды (ПДК и ПДУ). Если лимиты на загрязнение уже исчерпаны, то необходимо введение безотходных технологий или изменение характера хозяйственного использования земель.
Поэтому, с нашей точки зрения, при применении птичьего помета в земледелии (при расчете его допустимых доз) необходимо учитывать загрязнение почв, водной и воздушной среды локального региона. При утилизации птичьего помета необходима оценка допустимых доз его внесения в почву. К технологическим операциям предъявляются следующие требования: 1) недопустимо изменение свойств почв до уровня гибели почв или невозврата к состоянию, допускающему с/х использование; 2) недопустимость изменения водной и воздушной среды ландшафта, а, тем более, района и региона выше ПДК.
ГУ.З.З. Изменение плодородия и ценности почв при внесении в них помета
Внесение птичьего помета в почвы значительно изменяет их плодородие, состояние водной и воздушной среды, загрязнение почв, а, следовательно, ценность почв. С одной стороны, при внесении в почвы обоснованных доз помета увеличивается их плодородие, а, следовательно, и ценность. Так, сводный показатель качества почв одной из птицефабрик при рН=6,4, содержании подвижных форм фосфора и калия 94,2 и 18,9 мг/100 г балл почв составлял 98,9 при минимуме в почвах этого хозяйства 29,1.
Проведенные исследования и статистическая обработка данных агрохимической службы показали повышение плодородия почв и урожая с/х культур на почвах с оправданными дозами внесения птичьего помета. Содержание подвижных форм Р2О5 в дерново-подзолистых почвах, как правило, выше 500 мг/кг; К20 - больше 250 мг/кг; содержание органического вещества - больше 2%; сумма поглощенных оснований - 12-15 мг-экв/100 г; рНка - 5,5-6,0. Такие почвы характеризуются большими сводными показателями плодородия, на них выше урожай с/х культур и выше рентабельность с/х использования. Это определяет целесообразность и эффективность использования в земледелии эколо-
гически и экономически оправданных доз органических удобрений на основе птичьего помета.
Внесение органических удобрений существенно повышает и урожай с/х культур. Так, урожайность картофеля описывалась от воздействия антропогенных факторов следующей зависимостью: У = 195,0 - 9,9Xi - 0,02Х2 + 0,005Хз + 1,5X4; г = 0,59; овощных культур У = 607,95 - 107,4Х, - 0,07Х2 + 0,01Х3 + 1,9X4; г = 0,72, где X] - отдача основных фондов; Х2 - себестоимость; Х3 - затраты на повышение плодородия; Х4 - внесение органических удобрений.
С другой стороны, при наличии загрязнения почв тяжелыми металлами их подвижность при внесении помета возрастает, что уменьшает стоимость земель. Выделение в воздух токсичных газообразных продуктов и загрязнение вод существенно снижает и стоимость земель.
IV.4. Оценка перспективности использования для оценки загрязнения почв птичьим пометом дистанционных методов зондирования
Оценена цветовая гамма почв и космических снимков методом компьютерной диагностики, электрическое сопротивление почв, отражательная способность почв в инфракрасном диапазоне.
Установлено, что загрязнение исследуемых почв птичьим пометом привело к увеличению показателя К в цветовой системе CMYK и ослаблению показателя L в системе Lab. К аналогичному эффекту привело и увлажнение почв. Загрязнение почв птичьим пометом привело к увеличению электрического сопротивления почв, что свидетельствует о перспективности использования для оценки загрязнения метода вертикального электрического зондирования. Загрязнение почв птичьим пометом привело после длительного периода компостирования к увеличению холодности почв, что свидетельствует о перспективности использования для оценки загрязнения отражательной способности почв в инфракрасном диапазоне.
Для практических целей важно знать закономерность изменения цветовой гаммы почв при загрязнении их птичьим пометом. Вычисленные нами уравнения регрессии зависимости степени загрязнения (У) от цветовой гаммы сухих образцов почв в системах CMYK и Lab приведены ниже.
у = 43Д _ 4,ОС + 1,5М + 1,6Y + 1,4К; г = 0,96; F = 13,4
У = 81,5 - 1,9L + 4,5а + 3,4b; г = 0,94; F = 15,0
Таким образом, отражательная способность почв в определенном диапазоне спектра может быть выражена уравнением: У = kjXi + k2X2 + ... + knXn, где (X¡ - Х„) - значение отдельных свойств почв и параметров внешней среды; k¡ -степень влияния X¡ на отражательную способность в данном диапазоне спектра.
При этом по влиянию (X¡ - Х„) отмечаются эффекты синергизма и антагонизма Skj = 1.
У2 (свойство почв) = k,Zj + k2Z2 + ... + knZm где Z,.„ - отражательная способность в разных диапазонах спектра, ХкЬп - степень влияния связи Z¡ на У2, 2k¡ = 1. В связи Z¡ и У2 также отмечаются эффекты синергизма и антагонизма.
Глава V. Концепция и закономерности влияния птичьего помета на плодородие почв и состояние компонентов экологической системы
V.l. Информационно-энергетическая оценка взаимодействия органических удобрений с почвой
Показано, что при взаимодействии птичьего помета с почвой происходит изменение трансформации, миграции и аккумуляции в почве вещества, энергии и информации самой почвы и органических удобрений. Это подтверждается изменением вещественного состава почв, микробиологической активности, состояния органического вещества, оцениваемых методами: ИКС и дериватогра-фии, электронной микроскопии, энергетических эквивалентов вещественного состава, изменением структуры взаимосвязей в системе почва-растение. Эффект совместного действия обусловлен влиянием органических удобрений на свойства, процессы и режимы почв, саморазвитие компонентов экологической системы. Показано влияние высоких доз помета на развитие дернового процесса почвообразования, подзолообразования, оглеения. Показано, что экологическое состояние системы определяется трансформацией, миграцией и аккумуляцией вещества, энергии и информации при обмене с внешней средой, при обмене внутри системы на разных иерархических уровнях.
V.l.l. Информационная оценка взаимодействия помета с почвами
Информационная оценка органических удобрений обусловлена фракционным составом их соединений, функциональными свойствами на разном иерархическом уровне, микробиологической активностью помета, существенно изменяющей протекание микробиологических и ферментативных процессов в почве, являющейся запускающим механизмом для ряда последовательных реакций трансформации вещества и энергии в почве, составом воздушных экза-метаболитов, являющихся одним из наиболее быстрых переносчиков информации в почве.
Поступление в почву с пометом большого количества микроорганизмов приводит к ускорению процессов трансформации органической и минеральной части почв, к запуску ряда новых последовательных реакций трансформации и, как следствие, к изменению структурных взаимосвязей между свойствами почв. При умеренных дозах птичьего помета возникшие изменения свойств почв по-
степенно уменьшаются, и почва переходит в стационарное, равновесное с окружающей средой состояние.
По полученным нами данным, при внесении высоких доз птичьего помета в почву в значительной степени изменяются структурные взаимосвязи между свойствами почв, что является составной частью информационной оценки плодородия. Для исследуемых почв птицеводческих хозяйств эти связи хорошо характеризуются коэффициентами парной корреляции и уравнениями множественной регрессии. Рассматриваемые зависимости существенно отличаются для почв разного гранулометрического состава и в разных диапазонах содержания подвижных фосфатов в почвах.
По полученным данным, свойства почв в значительной степени взаимосвязаны друг с другом. При оценке зависимостей между данными анализов 640 образцов выяснено: 1) изучаемые взаимосвязи зависят от гранулометрического состава почв; 2) интервалов рН; 3) интервалов содержания подвижных фосфатов.
Связи между свойствами почв более тесные, чем связи свойств почв с климатическими условиями, что свидетельствует об отсутствии деградации почв при использовании принятых в хозяйствах дозах помета. Для оценки степени равновесия почв предлагается расчет суммы коэффициентов корреляции без знака для разных групп свойств почв, деленной на число связей в выборке.
По полученным данным, информационная оценка взаимодействия удобрений на основе птичьего помета с почвой и информационная оценка плодородия почв дополнительно обусловлены разнообразием фракционного состава соединений в почве, разнообразием сорбционных центров, микробиологической активности, экологических ниш, закономерными связями между свойствами почв и факторами почвообразования, связями внутри почвы. При прогрессивном развитии системы ее эволюция в большей степени определяется внутренними связями в почве, а не связями почвы с окружающей средой.
Убыль информации в почве обусловлена развитием эрозии, почвоутомления, элюированием, минерализацией гумуса, уменьшением разнообразия ферментов и микроорганизмов, экологических ниш, сорбционных центров, разнообразия геохимических барьеров, представленных отдельными горизонтами.
При увеличении доз помета выше допустимых пределов уменьшается разнообразие связей, разнообразие альтернативных вариантов развития почв и с/х использования земель, уменьшается число степеней свободы протекания почвенных процессов и хозяйственного использования почв
По полученным данным, внесение в почву высоких доз органических удобрений на основе птичьего помета и при утилизации птичьего помета за счет его внесения в почву в обоснованных дозах постепенно увеличивается раз-
витие дернового процесса почвообразования (увеличивается содержание гумуса, доля в нем гуминовых кислот, глубина проникновения гумусовых затеков в почву, мощность гумусового слоя, глубина проникновения корней).
Однако, увеличение содержания органического вещества в верхнем слое почв приводит при промывном типе водного режима в таежно-лесной зоне к увеличению количества мигрирующих через почвенный профиль кислых продуктов и соединений, способных к комплексообразованию с поливалентными металлами, кальцием, магнием. Это сопровождается усилением развития элювиального процесса с увеличением мощности А2, А2В при опускании его глубже вниз по профилю. В большей степени это проявляется для подзоны северной тайги, но прослеживается и для подзоны южной тайги (Московской области).
Развитию элюирования способствует и понижение в почвах с высокой дозой помета окислительно-восстановительного состояния почв (развитие восстановительных условий). Внесение высоких доз помета в почву приводит и к увеличению интенсивности процесса оглеения, что связано, как с увеличением количества субстрата для развития микроорганизмов и с потреблением кислорода, так и с уплотнением почв и уменьшением диффузии кислорода с почву.
V.I.2. Энергетическая оценка взаимодействия помета с почвами
Поступление в почву большого количества органического вещества соответствует и большому поступлению в почву энергии. Почвенная система переходит на новый, более высокий энергетический уровень, что сопровождается увеличением миграции вещества и энергии в водную и воздушную среду, изменением оптимумов свойств почв, изменением наиболее эффективных путей повышения плодородия почв и оптимизации экологической системы.
Проведенными исследованиями показано, что при внесении в почвы органических удобрений происходит накопление энергии в почве, в микроорганизмах, но больше энергии и теряется с миграцией из почв в водную и воздушную среду; больше энергии накапливается в урожае. Больше энергии затрачивается и на почвообразование.
С нашей точки зрения, аналогично энергетической оценке калорийности продуктов необходимо проводить энергетическую оценку применения органических удобрений. Наличие высокого энергетического уровня состояния почв при применении органических удобрений должно поддерживаться постоянным внесением этих удобрений. При прекращении такого воздействия наступает ускоренная деградация почв.
V.2. В работе обосновывается необходимость экологической оценки применения органических удобрений в земледелии. Показано, что при внесении в почвы необоснованно высоких доз помета наблюдается деградация компонентов экологической системы: загрязнение почв, растительности, грунтовых вод,
приземного слоя воздуха. При этом деградация одного компонента экологической системы вызывает нарушение экологического равновесия в других компонентах. При оценке влияния внешних факторов на деградацию почв проявляются эффекты синергизма и антагонизма.
Деградация протекает стадийно в пространстве и во времени. При этом она сначала возникает локально в пространстве и во времени, а затем распространяется на более глубокие слои почв, на большую площадь и проявляется постоянно.
В работе показано, что степень деградации почв при внесении высоких доз птичьего помета зависит от его состава, доз, гранулометрического состава почв, емкости поглощения, рельефа, климатических условий. Очевидно, что и ПДК почв по отношению к отдельным токсикантам должно зависеть от свойств почв, от степени деградации разных свойств почв, от степени деградации компонентов более низкого и более высокого иерархического уровня; от степени деградации других компонентов биогеоценоза.
Показано, что негативное влияние на компоненты агрофитоценозов, почвы высоких доз помета зависит от степени загрязнения почв, водной и воздушной среды региона, от доли неиспользованных лимитов на загрязнение.
У.З. Расчет оптимальных и допустимых доз внесения помета в почву
С учетом огромного, постоянно увеличивающегося накопления помета вблизи птицефабрик, риском катастрофического при этом загрязнения среды обосновывается необходимость дифференциации доз помета и компонентов на его основе для повышения урожая с/х культур, повышения плодородия почв, утилизации. Обоснована необходимость оценки допустимых доз помета, вносимого в почву, с учетом экологических ограничений на локальном уровне и уровне районов области.
Оптимальные дозы определяются допустимыми пределами изменения свойств почв, химического и биохимического состава растений, состояния водной и воздушной среды. При этом при оценке влияния помета на почву учитывается его влияние на свойства почв, их соотношение и взаимосвязи, протекающие почвенные и почвообразовательные процессы, режимы.
Таким образом, оптимальные и допустимые дозы помета, вносимого в почву, определяются его химическим и биохимическим составом, дозой, кратностью внесения, способом и временем внесения, свойствами почв и факторами почвообразования. Поэтому более правильно оценивать алгоритм его взаимодействия с компонентами агрофитоценозов.
Проведенные исследования позволили предложить алгоритм изменения свойств почв при внесении птичьего помета: У| = £ где - степень влияния независимой переменной X¡ на У(. Под X, понимается химический и биохи-
мический состав помета (удобрения на его основе); доза внесения т/га; время внесения; способ заделки в почву; сорбционные свойства почв по отношению к различным видам сорбции; водопроницаемость почв; климатические условия (сумма температур выше 10°; количество выпадающих осадков, коэффициент увлажнения); гранулометрический состав почв, пород; положение по рельефу (в бассейне), уровень грунтовых вод, состав напочвенного покрова; У( - изменение определенного свойства почв (плотность, содержание N03, подвижных фосфатов и т.д.). Изменение плодородия почв У£ = Г
Оптимальные дозы помета для повышения урожая с/х культур, как правило, рассчитываются с учетом азотного баланса в системе почва-растение. Да-баховой Е.В. (2005) предложены также расчеты и с учетом баланса фосфора, калия и возможности загрязнения почв тяжелыми металлами с учетом поступления их в почву с пометом.
В проведенных исследованиях для расчета допустимых доз помета, вносимого в почву, учитывались: а) вероятность загрязнения почв тяжелыми металлами, используя данные о содержании их в помете и ПДК; б) вероятность загрязнения почв калием, учитывая допустимое содержания калия в ППК до 10% от емкости поглощения, емкость поглощения почвами катионов, Кдв при обмене калия в ППК, содержание калия в помете; известные из литературы буферные свойства почв в отношении калия; в) вероятность загрязнения почв фосфором, учитывая содержание фосфора в помете, сорбцию фосфатов почвами (200-300 мг Р205 на 100 г почв), известные из литературы буферные свойства почв в отношении фосфатов; г) при оценке вероятности загрязнения почв и вод нитратами учитывалось содержание азота и Ы03 в помете, коэффициент гумификации помета, отношение С:Ы в смеси помета с торфом или опилками, отношение углерода к азоту в почве, гранулометрический состав почв при промывном типе водного режима; д) при прогнозе загрязнения почв патогенными микроорганизмами проводилась экспертная оценка, используя литературные данные по полевым опытам.
Допустимые дозы внесения помета в почву отличаются для целей достижения оптимумов свойств почв, состояния водной и воздушной среды, получения максимальной урожайности, для оптимизации качества сельскохозяйственной продукции.
Для исключения существенного поверхностного и внутрипочвенного смыва компонентов органических удобрений на основе птичьего помета их нельзя вносить на эродированные почвы с уклоном более 2° для Московской области. Для исключения существенного поверхностного и внутрипочвенного смыва в ранневесенний период по еще замерзшему слою уклон поверхности
должен быть менее 1° или птичий помет, вносимый осенью и весной должен быть хорошо перепахан до глубины 25-30 см почвы.
Отдельные типы почв обладают неодинаковой антипатогенной функцией. Согласно полевым исследованиям на дерново-подзолистых среднесуглинистых почвах, миграция органических соединений не обнаружена на глубине 1 м, что с учетом высоты капиллярного поднятия вод при утилизации помета ограничивает уровень грунтовых вод глубиной 3-4 м.
Для конкретных территорий и почв допустимые дозы помета, вносимого в почву, с точки зрения возможной деградации почв могут быть рассчитаны по уравнениям регрессии зависимости отдельных свойств от доз помета.
Для исследуемых почв, применяемых видов помета и помета с опилками, локальных факторов почвообразования установлены уравнения регрессии, описывающие изменение свойств почв и содержания КЮз в растениях от доз помета. Содержание N03 в почвенном растворе (мг/л) дерново-подзолистой средне-суглинистой почвы в модельных опытах описывались зависимостью У = 35,2Х. Содержание ИОз в проростках злаков на этой же почве (мг/кг): У = 34,3 + 10,2Х, г = 0,81. Зависимость содержания подвижных фосфатов от доз помета в этой же почве в модельных опытах (мг/100 г) описывалась зависимостью У = 1,8Х. В производственных условиях в интервалах доз 100-1000 т/га помета с опилками через 3 года содержание Р20? - У = 1,8Х; К20 = 0,04Х. В то же время, данные зависимости существенно изменяются от гранулометрического состава почв.
При обобщении данных по содержанию калия в почвах 17 птицеводческих хозяйств Московской области установлено, что содержание калия в сред-несуглинистой почве было выше 201,7±13,8 мг/кг, чем в легкосуглинистой и супесчаной 139,9±18,4. Для легкосуглинистых почв получена зависимость У = 7Х; для среднесуглинистых - У = 5,8Х, где X - содержание частиц < 0,01 мм в %. Максимальное содержание обменного калия в почвах птицеводческих хозяйств Московской области составляло 500 мг/кг.
По полученным данным, как максимальное, так и минимальное содержание подвижных фосфатов на легких почвах было ниже, чем на среднесуглинистых. По данным 640 определений максимальное значение составляло 984,0±164,5 - в среднесуглинистых почвах и 851,2±164,9 мг/кг - легкосуглинистых почвах, а минимальное соответственно 286,6±58,7 и 172,0±56,3 мг/кг.
Факторами, ограничивающими верхний предел доз, являются: 1) свойства, процессы и режимы почв; 2) урожай с/х культур и его качество (или биопродуктивность угодий и качество продукции); 3) состояние водной среды; 4) состояние воздушной среды.
По полученным нами данным, максимальная доза внесения в почвы помета с опилками составляет для повышения урожайности 30-60 т/га, в зависимости от свойств почв и факторов почвообразования.
С учетом полученных данных нами предлагается концептуальная схема экологической оценки влияния органических удобрений на основе птичьего помета на компоненты агрофитоценозов и биогеоценозов.
С учетом полученных экспериментальных данных допустимые дозы помета меньше на почвах и породах легкого гранулометрического состава, с меньшей емкостью поглощения, с меньшей антипатогенной функцией, при близком уровне грунтовых вод и водоемов, при уже существующем загрязнении почв тяжелыми металлами, при существующем загрязнении вод фосфатами и нитратами, при загрязнении водной среды, на эродированных почвах. Учитывая данные ограничения, более перспективно расположение новых птицефабрик в 4-ом почвенном районе Московской области, представленном дерново-подзолистыми и светло-серыми среднесуглинистыми почвами.
С экологической точки зрения основными тенденциями при выборе оптимальных и допустимых доз помета, вносимого в почву, является создание условий для уменьшения загрязнения почв, водной и воздушной среды, создание условий для максимального депонирования продуктов разложения помета в почвах и для секвестирования потоков этих продуктов в водную и воздушную среды.
Для уменьшения загрязнения почв, растений, водной и воздушной среды при применении помета в земледелии рекомендуется внесение в почвы компо-стов с опилками при увеличении отношения С:Ы - 15-20, с внесением сорбентов, при создании условий для интенсификации развития дернового процесса почвообразования с целью большей гумификации помета, при депонировании продуктов его разложения в почвах и секвестировании их эманации из почв.
Очевидно, что для разных почв необходимо и неодинаковое отношение С: N. алифатических и ароматических группировок, доли лигнина в органических удобрениях на основе помета. Это обусловлено как разным составом гумуса конкретных почв, так и неодинаковыми условиями разложения вносимых удобрений в почвах (рН, ЕЬ, микробиологической активностью, влажностью, температурой, сорбционной емкостью почв, степенью открытости системы). Оптимальное соотношение С: N во вносимых органических удобрениях зависит и от химического и биохимического состава опада и корневых остатков выращиваемых культур.
Выводы
1. Впервые проведена комплексная физико-химическая и комплексная почвенно-генетическая оценка влияния куриного помета на состояние почв,
растений, микроорганизмов, водной и воздушной среды.
2. В дополнение к существующим методам оценки предлагается информационно-энергетическая оценка взаимодействия птичьего помета с почвой. При внесении в почву птичьего помета увеличивается интенсивность реакций, протекающих с потреблением тепла, изменяется энергия активации реакций дегидратации, теплота сгорания органической части почв, количество энергии, заключенной в микроорганизмах. Почва переходит на новый энергетический уровень.
Теплота сгорания куриного помета составляет 0,3-0,5 ккал/100 г, что при дозе 20 т/га эквивалентно поступлению в почву 80000 ккал/га, а при внесении 1000 т/га - эквивалентно поступлению в почву 4 млн. ккал/га.
Изменяются структурные взаимосвязи между свойствами почв - связь подвижных фосфатов с гумусом и другими физико-химическими и агрохимическими свойствами; зависимость кислотно-основного равновесия почв от содержания органического вещества. Предлагается оценивать отличие структурных взаимосвязей в исследуемых почвах от связей в модели плодородия почв, как показатель плодородия и деградации.
Для интегральной оценки структурных взаимосвязей предлагается вычисление Er/n без учета знака коэффициентов корреляции. Показано отличие коэффициентов корреляции и уравнений регрессии в почвах без внесения высоких доз птичьего помета и с внесением, что определяет степень равновесия почв с окружающей средой.
3. Установлены закономерности изменения дерново-подзолистых почв при внесении в них помета в модельных опытах и в полевых опытах, в производственных условиях.
Внесение высоких доз помета в почву в модельных опытах привело к увеличению содержания водорастворимого органического вещества, водорастворимых фосфатов, калия, к увеличению комплексообразующей способности почвенного раствора и подвижности тяжелых металлов, образуются положительно и отрицательно заряженные комплексные соединения фосфатов, калия, кальция, магния, тяжелых металлов.
Внесение вблизи птицефабрик на поля помета в производственных условиях приводит к увеличению содержания подвижных фосфатов до 1500 мг/кг, подвижного калия - до 400 мг/кг, к сужению отношения поглощенных Ca/Mg до 25% от исходного, к ухудшению структуры почв и к увеличению плотности почв.
Показано, что внесение экологически и экономически обоснованных доз помета в почвы и даже доз помета с опилками при утилизации до 1000 т/га не приводит к загрязнению почв тяжелыми металлами, но повышает подвижность
тяжелых металлов, в связи с образованием комплексов, что опасно на территориях с уже существующим загрязнением.
4. Показано, что при внесении высоких доз птичьего помета в почву происходит значительное негативное изменение водной и воздушной среды, что необходимо учитывать при расчете оптимальных доз. В воде увеличивается содержание нитратов, фосфатов, органического вещества, патогенных микроорганизмов, калия. В воздушной среде увеличивается количество С02, МН3, Ы20, метана и газообразных органических продуктов с неприятным запахом.
Содержание М03 в почвенных растворах при внесении больших доз помета достигает 1500 мг/л. В очищенной сточной воде птицефабрик содержание термотолерантных бактерий достигает 24000 КОЕ/ЮО мл (при ПДК = 100), об-щеколиморфных бактерий - 24000 (при ПДК = 1000). Базальное фоновое дыхание почв при высоких дозах помета достигает 70 мкг СО/г в час, что = в 3 раза превышает значение этого показателя в незагрязненных почвах и соответствует максимальной эмиссии СОг из почв России (> 8 т/га в год) и вносит существенный вклад в общее загрязнение воздушной среды.
Предлагается рассчитывать оптимальные дозы помета с учетом допустимости локального негативного изменения состояния растений, водной и воздушной среды.
5. В проведенных исследованиях установлены закономерности изменения свойств почв при внесении в них птичьего помета от вида помета, его доз, гранулометрического состава почв.
Составлены уравнения регрессии зависимости изменения свойств почв от доз и видов внесения в почвы помета, гранулометрического состава почв, типа почв, которые предлагается использовать для оценки допустимых доз помета, вносимого в почву.
6. Птицефабрики находятся в районах с разной степенью напряженности экологической ситуации, в которых лимиты на выброс токсикантов в значительной степени исчерпаны. Предлагается рассчитывать допустимые дозы внесения птичьего помета в почвы с учетом загрязнения почв, водной и воздушной среды района. Предложена корректировка допустимых доз внесения помета в почвы отдельных районов Московской области с учетом экологической ситуации в них.
7. В проведенных исследованиях с использованием биологических тестов (прорастания семян, развития растений, ответа растений на внешние воздействия, поглощение М03), показано, что допустимые дозы внесения помета в почвы зависят от свойств почв, вида и сорта выращиваемых растений, их состояния, устойчивости к высоким концентрациям токсикантов. Это свидетельствует
о необходимости корректировки ПДК в зависимости от свойств почв и выращиваемых культур.
Внесение органических удобрений на основе птичьего помета привело к увеличению микробиологической активности и разнообразия актиномицетов, что является запускающим механизмом трансформации органических и минеральных соединений почв. В то же время, очень высокие дозы помета, вносимые в почву, привели к угнетению биотестов, к существенному увеличению концентрации NO3 в растениях, к эвтрофикации водоемов.
8. Проведенные исследования и статистическая обработка данных агрохимической службы показали повышение плодородия почв и урожая с/х культур на почвах с оправданными дозами внесения птичьего помета. Содержание подвижных форм Р2О5 в дерново-подзолистых почвах, как правило, выше 500 мг/кг; К20 - больше 250 мг/кг; содержание органического вещества - больше 2%; сумма поглощенных оснований - 12-15 мг-экв/100 г; pHKCi - 5,5-6,0. Такие почвы характеризуются большими сводными показателями плодородия, на них выше урожай с/х культур и выше рентабельность с/х использования. Это определяет целесообразность и эффективность использования в земледелии экологически и экономически оправданных доз птичьего помета.
9. Показана целесообразность использования для оценки степени загрязнения почв птичьим пометом компьютерной диагностики цветовой гаммы почв, растений, космических и аэрофотоснимков в цветовых системах CMYK, Lab.
10. По полученным данным, оптимальные и допустимые дозы помета отличались для помета и смеси помета с опилками, при развитии аэробных и анаэробных условий, при использовании помета для повышения урожай с/х культур, для повышения плодородия почв, при утилизации. Негативное влияние высоких доз помета на растения определялось в основном высоким содержанием N03 и калия, негативное влияние на почвы - наличием патогенов, уплотнением почв, повышенным содержанием калия, негативное влияние на водную среду -повышенным содержанием N03, фосфатов, калия, патогенов, водорастворимого органического вещества и негативное влияние на воздушную среду - выделением из продуктов трансформации помета СО2, NH3, метана, N2O.
Оптимизация доз помета, вносимого в почву, определяется необходимостью увеличения депонирующей способности почв по отношению к продуктам трансформации помета, увеличением секвестирующей способности систем земледелия по отношению к эманации газов из продуктов трансформации помета.
Основными рекомендуемыми мероприятиями являются расширение С: N в удобрениях на основе помета от 5-6 до 15-20, создание условий для интенси-
фикации дернового процесса почвообразования, регулирование степени открытости термодинамической системы «почва», увеличение биопродуктивности угодий.
Практические рекомендации
1. Повышение доз помета, вносимого в почву, определяется необходимостью увеличения депонирующей способности почв по отношению к продуктам трансформации помета, увеличением секвестирующей способности систем земледелия по отношению к эманации газов из продуктов трансформации помета.
2. Основными рекомендуемыми мероприятиями являются расширение в удобрениях на основе помета от 5-6 до 15-20, создание условий для интенсификации дернового процесса почвообразования, регулирование степени открытости термодинамической системы «почва», увеличение биопродуктивности угодий.
3. Повышенные дозы помета нельзя вносить в почвы легкого гранулометрического состава, на склонах, в эродированные и оглеенные почвы, при близком уровне грунтовых вод и близком расположении водоемов, при загрязнении почв тяжелыми металлами, при уже существующем, близком ПДК уровне загрязнения водной и воздушной среды.
4. Экономически обоснованные дозы помета с опилками, вносимые в почву, определяются уравнением: (ДУ-Ц) + (Ш) > 3, где ДУ - повышение урожайности, Ц - цена 1 ц продукции, Ш - экономия на сокращении штрафных санкций, з - затраты на стоимость помета с опилками, на его транспортировку и внесение, на уборку и транспортировку добавочной продукции. В положительную статью баланса входит и цена повышения плодородия почв.
5. Рекомендации по оценке допустимых доз помета, вносимого в почву, с учетом гранулометрического состава почв и пород, мезорельефа, УГВ, сорбци-онных свойств почв, антипатогенной функции почв, гидротермических условий территории предлагается использовать в агроходдингах.
По материалам исследований получены 2 патента и 1 положительное заключение на патент.
Список опубликованных работ
Монографии
1. Седых В.А., Савич В.И., Сидоренко О.Д. Применение в земледелии органических удобрений на основе птичьего помета, РГАУ-МСХА им. К.А.Тимирязева, 2011, 132 стр.
2. Савич В.И., Седых В.А., Раскатов В.А. Экологические факторы стоимостной оценки земель, М., РГАУ-МСХА им. К.А.Тимирязева, 2011, 297 стр.
3. Седых В.А. Агроэкологическая оценка влияния высоких доз игичьего помета на свойства почв Московской области, РГАУ-МСХА им. К.А.Тимирязева, 2013, 490 с.
4. Савич В.И., Сердюкова A.B., Седых В.А. Агроэкологическая оценка состояния свища в системе почва-растение, М., ВНИИА, 2012,413 с.
5. Савич В.И., Байбеков Р.Ф., Седых В.А., Никиточкин Д.Н. Интегральная оценка плодородия почв в период интенсивного ведения сельскохозяйственного производства, РГАУ-МСХА им. К.А.Тимирязева, 2012, 30 с.
Методические рекомендации
6. Духанин Ю.А.., Савич В.И., Духанина Т.М., Седых В.А., Ермаков A.A. Методические рекомендации по анализу почвенных факторов, определяющих урожай с/х культур, Рекомендовано к изданию секцией «Земледелие и растениеводство» н/т совета Минсельхоза РФ, протокол №4 от 15.2.2011, М., ФГНУ «Росинформагротех», 2011, 312 с.
7. Фисинин В.И., Менькин В.К., Седых В.А. Использование нетрадиционных кормов в птицеводстве, Загорск, 1991, 0,2 п.л.
Статьи в журналах, рекомендованных ВАК
8. Гриценко В.В., Седых В.А., Бакеев В.В., Кожевникова Л.Г. Урожайность ярового ячменя сортов интенсивного типа в зависимости от окультурен-ности дерново-подзолистой почвы, Известия ТСХА, 1985, вып. 5, с. 20-23
9. Седых В.А., Карауш П.Ю. Перспективы создания органических удобрений с заданными свойствами на основе птичьего помета, Плодородие, 2009, №6, с. 14-16
10. Седых В.А., Кашанский А.Д., Химина Е.Г. Изменение подвижности тяжелых металлов в дерново-подзолистых почвах в зависимости от степени их гумусированности и применения высоких доз органических удобрений, Изв. ТСХА, 2011, вып. 3, стр. 1-9
11. Седых В.А., Савич К.В., Быкова Е.В. Экономически и экологически обоснованные модели плодородия почв, Плодородие, 2011, №3, с. 35-37
12. Савич В.И., Раскатов В.А., Седых В.А., Саидов А.К. Влияние тяжелых металлов на процессы деградации почв, Arpo XXI, 2011, №10-12, с. 46-48
13. Седых В.А., Савич В.И., Лось К.С. Влияние комплексообразующей способности водорастворимого органического вещества органических удобрений и пожнивных остатков растений на подвижность поливалентных катионов, Агрохимический вестник, 2012, №2, с. 18-20
14. Седых В.А., Савич В.И., Вуколов Н.Г. Изменение фосфатного состояния почв при применении высоких доз органических удобрений, Вестник УДН, 2011, №2, с. 10-15
15. Седых В.А., Савич КВ., Шиленко О.В., Лобанов А.Г. Структурные взаимосвязи между свойствами почв, как фактор плодородия, Плодородие, 2012, №2, с. 26-28
16. Седых В.А., Трубицина Е.В., Борисова Е.В. Содержание положительно и отрицательно заряженных соединений катионов в почвах, как показатель их плодородия, Плодородие, 2012, №1, с. 19-21
17. Савич В.И., Седых В.А., Белопухов С.Л. Изучение гумата калия из птичьего помета, Агрохимический вестник, 2012, №4, с. 21-23
18. Байбеков Р.Ф., Седых В.А., Поветкина Н.Л. Влияние высоких доз птичьего помета на изменение калийного состояния дерново-подзолистых почв, Плодородие, 2012, №3, с. 24-26
19. Седых В.А., Норовсурэн Ж., Филиппова A.B. Особенности использования птичьего помета при применении в агроценозах, Изв. Оренбургского аграрного ун-та, 2011,4(32), с. 283-285
20. Байбеков Р.Ф., Седых В.А., Савич В.И., Устюжанин A.A. Оценка деградации почв с использованием метода вертикального электрического зондирования, Плодородие, 2012, №5, с. 24-26
21. Седых В.А., Савич К.В., Вуколов Н.Г. Изменение плодородия и ценности земель при внесении высоких доз органических удобрений, Землеустройство, кадастр и мониторинг земель, 2012, №4, с. 82-84
22. Байбеков Р.Ф., Седых В.А., Савич В.И., Поветкина Н.Л. Влияние на развитие дернового процесса почвообразования высоких доз органических удобрений, Плодородие, 2012, №5, с. 15-20
23. Седых В.А., Савич В.И., Черников В.А. Информационно-энергетическая оценка взаимодействия органических удобрений с почвой, Изв. ТСХА, 2012, №6, с. 131-141
24. Седых В.А., Филиппова A.B., Саидов А.К. Изменение подвижности тяжелых металлов в почвах при применении высоких доз органических удобрений, Изв. Оренбургского аграрного ун-та, 2012, №4(36), с. 209-212
25. Седых В.А., Савич В.И., Поветкина Н.Л. Экологическая оценка использования птичьего помета в земледелии на дерново-подзолистых почвах Московской области, Агрохимический вестник, 2012, №6, с. 33-36
Статьи, тезисы выступлений на конференциях
26. Менькин В.К., Хлыстова Л., Седых В.А. Использование травяной муки мари белой в кормлении цыплят-бройлеров, Передовой научно-производственный опыт в птицеводстве, рекомендованный для внедрения. Экспресс-информация, Загорск, 1991, №4
27. Савич В.И., Седых В.А. Энергетическая и информационная оценка органических удобрений, в сб. «Нетрадиционные источники и приемы организации питания растений», Н.Новгород, ВВАГС, 2011, стр. 84-85
28. Седых В.А., Кузелев М.М., Родионова Л.П. Изменение фосфатного состояния почв при применении высоких доз органических удобрений на основе птичьего помета, в сб. «Нетрадиционные источники и приемы организации питания растений», Н.Новгород, ВВАГС, 2011, стр. 86-88
29. Седых В.А., Поветкина Н.Л. Изменение кислотно-основного равновесия почв при применении высоких доз органических удобрений на основе птичьего помета, в сб. «Нетрадиционные источники и приемы организации питания растений», Н.Новгород, ВВАГС, 2011, стр. 89-92
30. Савич В.И., Седых В.А., Химина Е.Г. Климатически обусловленные модели плодородия почв, М., РГАУ-МСХА им. К.А.Тимирязева «Адаптация сельского хозяйства к меняющимся погодно-климатическим условиям», 2011, с. 113-115
31. Седых В.А., Кузелев М.М., Хусейн Х.А. Изменение свойств почв под влиянием высоких доз птичьего помета и растительных остатков, в сб. «Экологические проблемы природных и урбанизированных территорий», Астрахань, 2011, стр. 114-116
32. Савич В.И., Седых В.А. Интегральная экологическая оценка применения высоких доз органических удобрений, в сб. Экология России: на пути к инновациям», Астрахань, 2010, вып. 3, стр. 130-135
33. Седых В.А., Савич В.И. Экологическое состояние почв вблизи птицеводческих комплексов и пути оптимизации обстановки, в сб. «Современные энерго- и ресурсосберегающие экологически устойчивые технологии и системы с/х производства», Рязань, РГАУ им. А.И.Костякова, 2011, вып. 9, с. 411-414
34. Седых В.А., Савич В.И. Изменение свойств почв Московской области под влиянием высоких доз удобрений на основе птичьего помета, в сб. «Научные труды КФ РГАУ-МСХА им. К.А.Тимирязева, Калуга, 2011, №10, стр. 81-83
35. Савич В.И., Седых В.А. Интегральная агроэкологическая оценка влияния высоких доз органических удобрений на свойства почв, в сб. «Экологическое равновесие: антропогенное вмешательство в круговорот воды в биосфере», С-П., ЛГУ, 2011, стр. 50-53
36. Седых В.А., Савич В.И., Поветкина Н.Л. Экологические ограничения применения органических удобрений на основе птичьего помета в земледелии, в сб. «Экология России: на пути к инновациям», Астрахань, 2011, вып. 4, стр. 14-19
37. Савич В.И., Устюжанин А., Седых В.А. Информационно-энергетическая оценка цветовой гаммы почв, Труды Астраханского университета «Экология России на пути к инновациям», 2011, вып. 5, с. 14-17
38. Седых В.А. Норовсурэн Ж., Филиппова A.B. Проблемы безопасности использования птичьего помета при применении в агроценозах, В сб. «Устойчивое развитие территорий, управление природными, техногенными, пожарными, биолого-социальными и экологическими рисками», Оренбург, ОГАУ, 2011, с. 168-176
39. Седых В.А., Лобанов А.Г. Структурные взаимосвязи между свойствами дерново-подзолистых почв при применении высоких доз помета, Докл. 6 с-да почвоведов, Петрозаводск, 2012, кн. 2, с. 491
40. Поветкина Н.Л., Седых В.А. Изменение свойств дерново-подзолистых почв при внесении высоких доз птичьего помета, Докл. 6 с-да почвоведов, Петрозаводск, 2012, кн. 1, с. 330-331
41. Савич В.И., Седых В.А., Ермаков A.A., Шалкина O.A. Состояние тяжелых металлов в почвах Московской области при применении высоких доз птичьего помета, в сб. «Экологические проблемы природных и урбанизированных территорий», 5 междунар. конф., Астрахань, 2012, с. 203-205
42. Савич В.И., Седых В.А., Богомедова Г.Б., Зикина Е.В. Влияние физических информационно-энергетических полей почв и растений на развитие проростков, в сб. «Человек и животные», 6 междунар. конф. Астрахань, АГУ, 2012, с. 148-153
43. Седых В.А, Кузелев М.М. Изменение фосфатного состояния почв при применении высоких доз органических удобрений на основе птичьего помета, «Экология России на пути к инновациям», Астрахань, АГУ, 2012, вып. 5, с. 128131
44. Седых В.А. Интегральная экологическая оценка влияния высоких доз органических удобрений на свойства почв, Докл. ТСХА, 2012
Патенты
1. Менькин В.К., Гришин Б.М., Седых В.А., Хлыстова Л.Ф., Крыжанов-ская Н.П., Таранова Е.П. (19)SU(11)1792300 A3; А 23, К 1/16,1991 г.
2. Менькин В.К., Гришин Б.М., Седых В.А., Хлыстова Л.Ф., Крыжанов-ская Н.П., Таранова Е.П. (19)RU 2001583С1 (51) 5А 23 К 1/16,1991 г.
Отпечатано с готового оригинал-макета
60х84'/|6 Усл. печ. л 2,56. Тираж 100 экз. Заказ 79.
Издательство РГАУ - МСХА 127550, Москва, ул. Тимирязевская, 44 Тел.: (499) 977-00-12,977-26-90, 977-40-64
Текст научной работыДиссертация по биологии, доктора биологических наук, Седых, Владимир Александрович, Москва
Федеральное государственное образовательное учреждение высшего профессионального образования «Российский государственный аграрный университет-МСХА имени К.А. Тимирязева»
052013^0739
На правах рукописи
СЕДЫХ Владимир Александрович
ЭКОЛОГИЧЕСКАЯ ОЦЕНКА ИСПОЛЬЗОВАНИЯ КУРИНОГО ПОМЕТА НА ПОЧВАХ ГАЁЖНО-ЛЕСНОЙ ЗОНЫ
Специальность 03.02.13 - почвоведение
03.02.08 - экология (биология)
Диссертация на соискание ученой степени доктора биологических наук
Н а у ч н ы й к о н с у л ьт а н т:
доктор сельскохозяйственных наук,
профессор Савич Виталий Игоревич
Москва 2013
ОГЛАВЛЕНИЕ
Глава 1. Обзор литературы. Использование птичьего помета в земледелии на почвах таежно-лесной зоны; изменение свойств почв и влияние на состояние экологической системы
Глава II. Объекты исследования Глава III. Методика исследования Глава IV. Экспериментальная часть
IV. 1. Изменение свойств почв под влиянием внесения в них высоких доз птичьего помета
IV. 1.1. Агроэкологическая оценка гумусового и азотного состояния
почв
IV. 1.2. Агроэкологическая оценка фосфатного состояния почв IV. 1.3. Агроэкологическая оценка калийного состояния почв IV. 1.4. Агроэкологическая оценка кислотно-основного состояния почв IV. 1.5. Агроэкологическая оценка состояния тяжелых металлов в почвах
IV. 1.6. Агроэкологическая оценка водно-физических свойств почв IV. 1.7. Агроэкологическая оценка микробиологической активности
почв
IV. 1.8. Структурные взаимосвязи между свойствами почв Московской области при внесении в них высоких доз птичьего помета
IV.2. Использование биологических тестов на загрязнение почв птичьим пометом
IV.3. Изменение при применении высоких доз птичьего помета водной и воздушной среды
Г/.3.1. Изменение при применении высоких доз птичьего помета водной среды
IV.3.2. Изменение при применении высоких доз птичьего помета воздушной среды
IV.4. Дистанционные методы оценки загрязнения почв птичьим пометом
V. Концепция и закономерности влияния птичьего помета на плодородие почв и состояние компонентов экологической системы
VI. Выводы
VII. Список использованной литературы
ВВЕДЕНИЕ
Сельскохозяйственное производство России дает за счет животноводства и птицеводства 150 млн. т органических отходов. Более 600 птицефабрик в России производят в сутки каждая до 300 т. При ограничении пахотных площадей вблизи птицефабрик и несовершенстве переработки помета в удобрения производство и реализация органических удобрений на основе птичьего помета часто являются нерентабельными. Помет складируется на длительный период времени, что приводит к сильному загрязнению прилегающих к птицефабрикам территорий, вод, воздушной среды. Это сопровождается большими штрафными санкциями, но не улучшает экологической обстановки.
При дальнейшем интенсивном развитии птицеводства эта проблема с каждым годом становится все более острой, что в отдельных регионах приведет к экологической катастрофе. В то же время, при обоснованных дозах внесения помета в значительной степени повышается плодородие почв, урожай с/х культур, и доход на 1 руб. затрат достигает 9 рублей.
Таким образом, птичий помет, с одной стороны, является ценным органическим удобрением, а, с другой стороны, компонентом загрязнения окружающей среды. Для решения этой крупной народнохозяйственной проблемы необходима разработка теоретических основ и практических рекомендаций по условиям компостирования помета, оптимальным дозам его внесения в почву с учетом видов помета и применяемых наполнителей, состава почв, рельефа, климатических условий, состояния экологической обстановки, экономических критериев.
Выполненная работа посвящена экологической оценке использования органических удобрений на основе птичьего помета с учетом свойств почв, экологических ограничений, климатических условий.
Цели и задачи
Целью исследования являлось выяснение закономерностей взаимодействия птичьего помета с дерново-подзолистыми почвами и оценка экологически оправданных доз его применения в земледелии.
В задачи исследования входило:
1) оценка закономерностей изменения почв при внесении в них разных видов и доз птичьего помета в зависимости от окультуренности и гранулометрического состава почв в модельных опытах;
2) оценка закономерностей изменения при внесении высоких доз помета состояния почвенных растворов, испарений из почв, воздушной среды, поверхностных вод, содержания N03, по данным полевых исследований и модельных опытов;
3) оценка закономерностей изменения агрохимических и физико-химических свойств почв Московской области при применяемых в производстве дозах помета, при статистической обработке материалов агрохимической службы для 17 птицеводческих хозяйств области (640 точек);
4) оценка возможностей дистанционного зондирования загрязнения почв и вод птичьим пометом.
Научная новизна
1. В работе предложено решение крупной народнохозяйственной проблемы для важного региона России. В нашей стране ежегодно получают в хозяйствах до 20 млн. т помета. На бройлерной птицефабрике мощностью 50 тыс. цыплят ежегодно накапливается до 13,5 т помета, который почти не используется и складируется, загрязняя окружающую среду. Огромные экономические убытки обусловлены неиспользуемыми возможностями применения помета в качестве удобрения, загрязнением вод, воздушной среды, с/х продукции, штрафными санкциями, эвтрофикацией водоемов, снижением стоимости близлежащих земель. В то же время, в мировой практике грамотное использование помета дает до 9 руб. прибыли на 1 руб. затрат.
2. Установлены закономерности оценки допустимых доз помета, вносимого в почвы, от гранулометрического состава почв, емкости поглощения, степени гумусированности, рельефа, климатических условий.
3. Показано, что оптимальные дозы помета зависят от его вида, условий кормления и содержания кур, состава и соотношения компонентов ком-постов. Установлены закономерности доз помета, вносимого в почву от этих факторов.
4. Проведенные исследования показали масштабы выделения углекислого газа в воздух из помета, что, совместно с выделением метана, аммиака, недоокисленных соединений азота, существенно влияет на парниковый эффект, разрушение озонового слоя, требует дополнительных затрат на очистку воздуха для ряда отраслей промышленности.
Выяснены закономерности выделения СО2 в воздух от доз помета, свойств почв.
5. В выполненной работе показана значительная миграция в воды вблизи птицеводческих комплексов N03, N£[4, фосфатов, калия, патогенных микроорганизмов, органических соединений. Установлены масштабы этой миграции и закономерности миграции от свойств почв и факторов почвообразования.
6. В работе доказывается, что оптимальные и допустимые дозы помета, вносимого в почву, зависят от экологического состояния территорий, лимитов на загрязнение почв, водной и воздушной среды, от интенсивности развития почвообразовательных процессов. Установлены закономерности оптимума доз от указанных факторов.
7. Проведенные исследования показали, что обоснованные дозы помета, вносимого в почвы Московской области, существенно повышают плодородие почв, балл почв и урожайность с/х культур. Однако для почв, удобренных высокими дозами помета, необходимы и свои модели плодородия и модифицированные приемы повышения плодородия почв и урожая с/х культур.
Показано, что для уменьшения миграции соединений азота в водную и воздушную среду, уменьшения загрязнения нитратами растений, уменьшения эмиссии СО2 из почв необходимо создание условий для интенсификации гумусообразования - достижения соотношения С:Ы в почвах, удобренных на основе помета, 20-25, внесение сорбента для увеличения емкости поглощения почв, создание условий для интенсификации дернового процесса почвообразования.
8. С учетом полученных результатов предлагается информационно-энергетическая оценка влияния птичьего помета на свойства почв и другие компоненты экологической системы.
Показано, что информационная оценка обусловлена изменением структурных взаимосвязей между свойствами почв, изменением интенсивности и последовательности процессов под влиянием резкого изменения микробиологической активности почв, интенсивности дернового процесса почвообразования, оглеения и оподзаливания.
Энергетическая оценка применения высоких доз помета обусловлена большим поступлением энергии в почву, переводом почв на новый энергетический уровень, изменением вероятности протекания реакций с затратой тепла и большей энергией активации, накоплением большого количества энергии в сукцессиях развивающихся ассоциаций растений и микроорганизмов, уменьшением термодинамического равновесия почв и среды при внесении высоких доз помета.
9. Предложены новые приемы использования помета в земледелии: анодное обогащение помета микроэлементами, применение гумата калия из птичьего помета, ультразвуковая и СВЧ обработка птичьего помета и компо-стов на его основе.
10. Показано, что оптимальные и предельно допустимые дозы помета, вносимого в почву, отличаются в зависимости от цели их использования: для
повышения урожая с/х культур, для повышения плодородия, для цели утилизации.
11. Предложена оценка загрязнения почв пометом по цветовой гамме почв и космических снимков методом компьютерной диагностики в цветовых системах CMYK, Lab. Показана перспективность для оценки загрязнения метода вертикального электрического зондирования и отражательной способности почв в инфракрасном диапазоне.
Практическая значимость обусловлена следующими полученными результатами.
1) Впервые дана углубленная оценка влияния птичьего помета на почвы и экологические системы для крупного региона России, что позволяет решать важные народнохозяйственные задачи и экологические проблемы;
2) Показано, что влияние птичьего помета на почвы зависит от вида помета, способа компостирования, типа кормления, содержания, доз помета, гранулометрического состава и типа почв, положения почв по рельефу, климатических условий.
3) Установлены закономерности изменения при внесении разных доз помета свойств почв, состояния водной среды, выделения почвами углекислого газа и аммиака, загрязнения растений нитратами. Разработаны критические нормы внесения помета в почвы в зависимости от свойств почв и факторов почвообразования, при использовании помета для повышения урожая с/х культур, для повышения плодородия почв, при утилизации помета для отдельных районов Московской области.
4) Выяснены закономерности изменения цветовой гаммы почв, космических и аэрофотоснимков при загрязнении их птичьим пометом, установлены возможности использования методов геофизического каротажа для оценки загрязнения земель пометом; выполненные разработки позволяют своевременно оценивать возникающие очаги загрязнения почв и вод под влиянием высоких доз помета.
Доказываемые положения
1. В работе доказывается целесообразность информационно-энергетической оценки взаимодействия птичьего помета с почвами.
2. Доказывается необходимость экологической оценки взаимодействия птичьего помета с почвами на локальном уровне.
3. Доказывается необходимость при расчете допустимых доз применения помета в земледелии учитывать лимиты на выброс токсикантов в районе, степени загрязнения почв, вод и воздушной среды изучаемого района.
4. Доказывается, что изменение отдельных свойств почв, состояния вод и приземного слоя воздуха зависит от видов, доз помета, сорбционных свойств почв и климатических условий.
5. Показано, что при правильном применении экологически и экономически оправданных доз помета в земледелии плодородие почв повышается, и помет должен рассматриваться не как компонент, загрязняющий среду, а как органическое удобрение.
Апробация работы
Материалы диссертации докладывались на научных конференциях факультета почвоведения, агрохимии и экологии РГАУ-МСХА им. К.А.Тимирязева в 2010-2011 г.г. «Адаптация сельского хозяйства России к меняющимся погодно-климатическим условиям», на конференции «Нетрадиционные источники и приемы организации питания растений» Нижегородская ГСХА в 2011 (3 доклада); на Межвузовской научно-практической конференции «Экологическое равновесие: антропогенное вмешательство и круговорот воды в биосфере» ЛГУ им. А.С.Пушкина С-П., 2011; на Международной научно-практической конференции «Устойчивое развитие территорий: управление природными, техногенными, пожарными, биолого-социальными и экологическими рисками», ОГАУ, Оренбург, 2011; на конференции «Экологические проблемы природных и урбанизированных территорий», Астрахань, АГУ, 2011, 2012 (2 доклада), на Юбилейной конференции
КФ РГАУ-МСХА им. К.А.Тимирязева, Калуга, 2011, на съезде почвоведов России, 2012 г.
Публикации
По материалам диссертации опубликованы 3 монографии, 1 методические рекомендации МСХ РФ, 35 статей, в т.ч. 17 статей в журналах, рекомендованных ВАК РФ.
Автор благодарит за помощь в работе, советы и ценные замечания доктора с/х наук Савича В.И., доктора с/х наук Черникова В.А., доктора с/х наук Демина В.А., доктора биологических наук Норовсурэн Ж., доктора биологических наук Филиппову A.B., доктора сельскохозяйственных наук Белопухо-ва С.Л., сотрудников и аспирантов кафедры почвоведения, геологии и ланд-шафтоведения РГАУ-МСХА им. К.А.Тимирязева за ценные замечания и помощь в выполнении работы.
I. АГРОЭКОЛОГИЧЕСКИЕ ПРОБЛЕМЫ ИСПОЛЬЗОВАНИЯ КУРИНОГО ПОМЕТА В ЗЕМЛЕДЕЛИИ
Проблемы использования помета в земледелии
Помет является ценным органическим удобрением, но при внесении его в почву в необоснованно высоких дозах и при утилизации значительно ухудшает свойства почв, развитие растений, экологическое состояние водной и воздушной среды. Проблема использования помета в земледелии возникла при интенсивном развитии птицеводства и строительстве крупных птицефабрик, имеющих ограниченное количество пахотных угодий.
В птицеводческих хозяйствах страны ежегодно накапливается около 50 млн. т помета, и проблема его утилизации экологически приемлемыми способами стоит практически перед всеми крупными птицефабриками (Скрыль-ник Е.В. и др., 2002; Дабахова Е.В., 2005 и др.).
Внесение такого количества помета вблизи птицефабрик существенно ухудшает состояние компонентов экологической системы, сопровождается большими штрафными санкциями и падением урожайности с/х культур. Перевозка помета на большие расстояния экономически нерентабельна. На рынке удобрения на основе помета и, тем более, сам помет не пользуются достаточным спросом. Это приводит к утилизации помета в хранилищах, что не может продолжаться бесконечно.
Выходом из данной ситуации является разработка обоснованных рекомендаций по созданию органических удобрений на основе помета с альтернативным вариантом компонентов, разработка агроправил применения этих удобрений на разных типах почв, в зависимости от рельефа, почвообразую-щих пород, климатических условий, выращиваемых культур, систем обработки, удобрений, химической защиты растений.
В России достаточное количество площадей, которые нуждаются в таких удобрениях. Внесение помета в почву повысит плодородие почв, урожай с/х культур, приведет к уменьшению выделения из почв СОг, метана, закиси
азота и других газообразных продуктов, выделяющихся при утилизации помета. Однако для применения таких удобрений необходим спрос на них, который в настоящее время, в связи с несовершенством рыночных отношений, отсутствует.
Менее оптимальным вариантом использования части помета в народном хозяйстве является его переработка. В первую очередь, это компостирование с добавлением торфа, опилок, соломы, фосфогипса и других сорбентов, инокуляция определенными группами микроорганизмов, регулирование условий компостирования и т.д. (Цуркан М.А., 1988; Бачило Н.Г., 1990; Белоус Н.М., 1996). При получении компостов устраняется неприятный запах, уменьшаются потери азота, происходит обеззараживание помета, большая доля его превращается в гумус.
Однако получаемый продукт также не пользуется достаточным спросом, и его продажа не может решить проблемы необходимой утилизации помета.
Достаточно хорошо разработаны способы получения из сырого помета гранулированного сухого, биогаза, способы получения энергии за счет сжигания, повторного использования на корм птиц и т.д. Однако такие способы утилизации требует больших экономических затрат, которые при существующих экономических условиях имеют большую степень риска.
Как пишет Дабахова Е.В. (2005), оптимальным (как с экологической, так и с экономической точки зрения) является вариант, когда максимально возможное, с точки зрения экологической безопасности, количество птичьего помета утилизируется без предварительной переработки в качестве �
-
Седых, Владимир Александрович
-
доктора биологических наук
-
Москва, 2013
-
ВАК 03.02.13
- Эколого-агрохимическая оценка влияния птичьего помета на продуктивность сельскохозяйственных культур и азотный режим почвы
- Экологический мониторинг в зоне деятельности птицеводческих предприятий
- ВЛИЯНИЕ БОЛЬШИХ НОРМ КУРИНОГО ПОМЕТА НА СВОЙСТВА И СОСТАВ ДЕРНОВО-ПОДЗОЛИСТЫХ ГРУНТОВО-ОГЛЕЕННЫХ ПОЧВ
- Влияние больших норм куриного помета на свойства и состав дерново-подзолистых грунтово-оглеенных почв
- Продуктивность озимой пшеницы на темно-каштановых почвах Заволжья в зависимости от применения удобрений и системы лесных полос
