Бесплатный автореферат и диссертация по сельскому хозяйству на тему

ИСПОЛЬЗОВАНИЕ ОТХОДОВ БИОХИМИЧЕСКОГО ПРОИЗВОДСТВА В КАЧЕСТВЕ ОРГАНО-МИНЕРАЛЬНОЙ СМЕСИ ПОД ЗЕРНОВЫЕ И ОВОЩНЫЕ КУЛЬТУРЫ

ВАК РФ 06.01.04, Агрохимия

Автореферат диссертации по теме "ИСПОЛЬЗОВАНИЕ ОТХОДОВ БИОХИМИЧЕСКОГО ПРОИЗВОДСТВА В КАЧЕСТВЕ ОРГАНО-МИНЕРАЛЬНОЙ СМЕСИ ПОД ЗЕРНОВЫЕ И ОВОЩНЫЕ КУЛЬТУРЫ"

ч

№

На врмп рукописи

Емельянов Сергей Владимирович

ИСПОЛЬЗОВАНИЕ ОТХОДОВ БИОХИМИЧЕСКОГО ПРОИЗВОДСТВА В КАЧЕСТВЕ ОРГАНО-МИИЕРАЛЬНОЙ СМЕСИ ПОД ЗЕРНОВЫЕ И ОВОЩНЫЕ КУЛЬТУРЫ

Специальность 06.01.04 — Агрохимия

1

АВТОРЕФЕРАТ

диссертации ив соискание ученой степени кандидата сельскохозяйственных наук

Саранск 2003

Работа выполнена на кафедре общего земледелия Мордовского государственного университета имени Н. П. Огарева

Научный руководитель:

доктор сельскохозяйственных наук профессор Н. В. Смолин

Официальные оппоненты:

доктор сельскохозяйственных наук профессор В. И. Титова доктор сельскохозяйственных наук профессор Л. В. Ивонлоп

Ведущая организация:

Мордовский НИИСХ

Защита состоится « » и<?Л1>-/4.1\ 2003 г. в часов на заседании диссертационного совета К 212.117.03 при Мордовском государственном университете имени Н. П. Огарева по адресу: 430904, г. Саранск, п, Ялга, ул. Российская, 31, ауд. 223.

С диссертацией можно ознакомиться в Научной библиотеке Мордовского государственного университета имени Н. П. Огарева.

Автореферат разослан « » 2003 г.

Ученый секретарь диссертационного совета кандидат сельскохозяйственных наук доцент

Г. м. Кононова

I !

1 1

ОВШАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫ

Актуальность темы. Современное земледелие, как Мордовии, так >1 в целом Российской Федерации, характеризуется заметным снижением плодородия почв. Сокращение поголовья сельскохозяйственных животных привело к снижению объемов применения навоза. Из-за низкой платежеспособности сельскохозяйственные предприятия не п состоянии приобрести необходимое количество минеральных удобрений. При таком экстенсивном ведении земледелия происходит усиленная минерализация органического вещества почвы, что в свою очередь приводит к снижению потенциального плодородия.

Снижение объемов применения органических удобрений наблюдается практически но всем регионам Российской Федерации, что способствует ухудшению свойств почвы и снижению экологической устойчивости агрофитоцено-зов. В настоящее время одной из важнейших задач сельскохозяйственного производства является повышение продуктивности земледелия с одновременным сохранением и воспроизводством почвенного плодородия. Для решения этой проблемы, как показывает мировой опыт земледелия, наряду с использованием местных органических удобрений: навоза, помета, навозной жижи, ко ми остов, соломы, ендерагов, растительных остатков и др. необходимо широкое привлечение нетрадиционных источников органических веществ.

Резервы органических удобрений недостаточны для повсеместного внесения их в научно-обоснованных дозах. Чрезвычайно актуальной является проблема применения органических удобрений на основе отходов промышленного производства. Одним из дополни тельных резервов повышения урожайности зерновых культур может стать применение в качестве удобрений отходов биохимической промышленности. Заводы медицинских препаратов ежегодно питаются утилизировать тысячи тонн вредных для окружающей среды плотных и жидких отходов производства.

О1рабоганный мицелий пенициллина и стрС1гтомишшэ при открытом складировании загрязняет производственные территории заводов, выделяет неприятный специфический запах, вызывающий аллергическую реакцию. Их жидкие отходы сбрасываются в сточные воды в течение всего года. При этом наносится двойной ущерб. Происходит загрязнение речных вод органическими соединениями, в том числе биологически активными. Теряются полезные вещества, содержащиеся в отходах. Полная утилизация отходов биохимической промышленности приведет к улучшению экологического состояния на территориях, которые находятся в непосредственной близости от мест, их локализации.

Цель исследований. Основной целью диссертационной работы являлось изучение целесообразности полной утилизации н использования отходов биохимического производства в качестве удобрения под зерновые и овощные культуры на почвах Республики Мордовии.

В спизн с этим предусматривалось решение следующих задач:

- изучить химический состав, физико-химическнетвойс 1 ал'иI р иботатия-

го мицелия; ЦНБ Гт'СХА

1 "Л лигергг^и'

- установить влияние органо-минеральной смеси (ОМС) на урожайность зерновых и овощных культур;

- выявить изменение качества сельскохозяйственных культур нри «несении отработанного мицелия;

- рассчитать коэффициенты использования элементов литания при внесении органо-минеральной смеси;

- определить действие отработанного мицелия на сорный компонент аг-роф итоне и оза;

- установить влияние отработанного мицелл яр н ого субстрата на распространение и развитие болезнен зерновых культур;

- изучить динамику содержания тяжелых металлов в зерновых культурах нри использовании ОМС;

- определить экономическую и биоэнергетическую эффективность, а также экологическую безопасность применения отходов биохимического производства.

Научной новизной раГкны является всестороннее изучение действия отходов биохимического производства на урожайность и качество сельскохозяйственных культур при полной и безопасной утилизации. Впервые в условиях Республики Мордовия определена экономическая и биоэнергетическая эффективность использования отработанного минеллярного субстрата пол зерновые культуры. Выявлена агрохимическая и экологическая опенка применения отходов биохимического производства. Впервые приведены коэффициенты использования элементов питания из изучаемой органо-минеральной смеси.

Практическая значимость. Полученные результаты позволяют рекомендовать применение отходов биохимического производства в земледелии Республики Мордовия, что существенно улучшит экологическую безопасность и устойчивость окружающей среды.

На защиту выносятся следующие положения:

- возможность и целесообразность полной утилизации отходов биохимического производства при использовании их в качестве удобрения под зерновые и овощные культуры;

- закономерности изменения свойств и воспроизводства плодородия почвы при внесении отработанно! о минеллярного субстрата;

- агрономическое, экономическое, биоэнергетическое н экологическое обоснование доз применения органо-минеральной смеси;

- показатели выноса и коэффициентов использования питательных веществ озимой рожью и ячменем при разных уровнях внесения ОМС.

Реализация результатов исследований. Научные разработки успешно внедряются в производство растениеводческой продукции >1 используются при совершенствовании существующих технологий возделывания зерновых и овошных культур в условиях Республики Мордовия.

Л н роба и н н работы. Основные результаты диссертационной работы были доложены на региональной научно-практической конференции «Актуальные вопросы совершенствования технологии производства и переработки продукции сельского хозяйства» (Йошкар-Ола, 2001); научной конференции «XXX Огаревские чтения (естественные и технические науки)» (Саранск, 2001); Все-

российском научной конференции профессорско-преподавательского состава и аспиранток «Аграрная наука на современном этапе» (Санкт-Петербург - Пушкин, 2002); Международной научи о-практической конференции «Экологические aciiCKiM интенсификации сельскохозяйственного производства» (Пенза, 2002); Международной научно-практической конференции «Современные метод« адаптивной сслскцин зерновых и кормовых культур» (Самара, 2002); Всероссийской научи о-практической конференции «Роль средств химизации в повышении продуктивности агроэкосистем» (Уфа, 2003).

Публикация результатов исследований. По результатам нее л ел она miß опубликовано 7 печатных работ.

Структура и объем диссертации. Работа выполнена на 120 страницах машинописною текста, состоит из введения, 8 глав, выводов; содержит 33 таблицы, 3 рисунка, 70 приложений, 220 библиографических источников, в т. ч, 50 иностранных авторов.

Автор выражает признательность научному руководителю д-ру с.-х. наук проф. П. В. Смолину за помощь в разработке программы исследований, внимание и поддержку при проведении нолевых опшов и подготовке диссертации, а так же канд. с.-х. паук ¿1. В. Бочкареву за советы, предложения и практическую помощь в реализации программы исследовании.

УСЛОВИЯ 11 МЕТОДИКА ПРОВЕДЕНИЯ ИССЛЕДОВАНИЙ

Лесостепная зона южного Нечерноземья России расположена в умеренно теплом поясе. Во влажные годы здесь выпадает 500 мм осадков ц более, в сильнозасушливые — 300-350 мм. Слабые суховейно-засушливые явления летнего периода наблюдаются почти ежегодно, а средняя суточная температура поднимается нише 25 СС. В результате возникают засухи различной степени и продолжительности. Среднегодовая температура воздуха равна +3,8 °С. В целом климат характеризуется как вполне благоприятный для возделывания сельскохозяйственных растений.

Гидротермический коэффициент за период вегетации (май-июль) в 1999— 2002 гг, составил 0,30; 1,52 0,67 и 0,81 соответственно (при средней многолетней норме 1,1),

Опыты 1 и 2. Научные исследования по изучению применения отходов биохимического производства в качестве органо-минеральной смеси под озимую рожь и ячмень провод| Li ись в полевых мел код едя ночных опытах, которые были заложены методом расщепленных делянок, каждая в четырехкратной повтор ноет и. Общий размер делянки — 1,8 х 1,8 м, учетная площадь — 3,24 м1.

Схема опытов: 1 — без удобрений (контроль); 2 — органо-минеральная смесь (ОМС) 0,74 т/га (из расчета - N?o); 3 - ОМС 1,1 т/га'(нз расчета - N4»>; 4 - ОМС 1,1 т/га (из расчета - N45) + К»; 5 - ОМС 1,47 т/га (из расчета - N(J>); 6 - СаСОз 2 т/га; 7 - навоз 12 т/га (из расчета - N«>); 8 - азофоска (из расчета -NfoIViK/j)). Дозы органо-минеральной смеси рассчитывали по азоту. В четвертом варианте для недостающей части калия в отработанный минеллярный суб-страг добавлялось 50 кг/га л. в. хлористого калия (KCl). Удобрения вносили вручную под предпосевную культивацию в соответствии со схемой опыта.

Опыт 3. Для изучения плкяния розных лог органо-м»моральной смеси на урожайность капусты белокочанной в 1999 — 2001 гг. был заложен полевой опыт с шахматным расположением делянок в трехкратной повторное™. Общий размер делянки 21 х 0,7 м, общая площадь -14,7 м2.

Схема опыта: 1 — Со удобрений (контроль); 2 - применение ОМС 0,41 т/га; 3 - ОМС 0,82 т/гз; 4 - ОМС 1,23 т/га. Органо-минеральную смесь вносили в пиле прикорневой подкормки под высаженную в открытый грунт рассаду капусты.

Опыт 4. Для изучения влияния разных доз органо-мшгеральной смеси на урожайность томата в 1999 — 2001 тт. был выполнен полевой опыт с шахматным расположением делянок в трехкратной повтори ости. Общий размер делянки 9 х 0,7 м, общая площадь - 6,3 м1.

Схема опыта: 1 - без удобрений (контроль); 2 - применение ОМС 0,41 т/га; 3 — ОМС 0,96 т/га; 4 - ОМС 1,44 т/га. Органо-минеральную смесь применяли в виде прикорневой подкормки пол высаженную в открытый грунт рассаду томата.

Урожай озимой ржи и ячменя учитывали поделяночно в фазе полной спелости зерна с обмолотом снопов с последующим взвешиванием зерновой массы и приведением ее к 14 íó-ной влажности и 100 %-ной чистоте; структурные и ростовые показатели основной и побочной продукции озимой ржи и ячменя но методике Госсортсети; химические анализы образцов озимой ржи и ячменя (зерно и солома) проводились по общепринятым методикам; общий азот — по Кьельдалю, |{юсфор - колориметрическим методом Дениже в модификации Левицкого, калий — на пламенном фотометре, содержание в зерне крахмала и клетчатки определяли методами, утвержденными ГОСТ; разностным методом были рассчитаны коэффициенты использования элементов питания из изучаемых удобрений; содержание тяжелых металлов - рентгено-флоуресцентиым методом и атомно-абсорбцнонным методом с электротермической агомнзациен на атомно-абсорбцнонном спектрометре «МГА — 915»; учет сорняков проводили количественно-весовым методом. В опыте определяли распространенность и развитие корневых гнилей по методике К. М. Степанова и Л. Е. Чумакова (1972). Энергетическая оценка применения удобрений при возделывании озимой ржи и ячменя проведена по методике, разработанной РЛСХН (1994).

Урожай овощных культур учитывали сплошным методом при наступлении технической спелости. Для определения плотности кочанов измеряли их диаметр мягкой мерной лентой. Для изучений технологических свойств капусты определялась степень сохранности кочанов. С каждого варианта закладывалось на хранение по 15 кочанов капусты.

Анализы по определению химического состава, содержания тяжелых металлов были проведены в лаборатории агрох им центра «Мордовский» и испытательной лаборатории качества биологических объектов (г. Саранск, п. Ял га. Аграрный институт).

Обработка экспериментального материала осуществлялась методами дисперсионного и корреляционно-регрессионного анализов на ПЭВМ.

Почвы омытых учаciкоп: 1. Чернозем выщелоченный, среднем оишый, средне гумус ими, тяжелосуглштстин. Содержание гумуса в пахотном слое -6,1 %, подписного ({юсфора и калия - 132 н 105 мг/кг соответственно, рН„дЧ -6,5; pHtai - 5,7; Нг-5,3 мг-экп/100 г, S - 32,8 мг-экв/100 г; V - 86 %. Материл-екая порода — делювиальная глина, в которой мелкими включениями встречаются типичные для нее меловыс.кжуравчпки», образовавшиеся в результате выщелачивания карбонатов калы ш я. Мощность гумусового горизонта 50-60 см. Карбонатный слой залегает на глубине 105 см.

2. Пойменная луговая зернистая средиегумусиая средпсмощная тяжелосуглинистая. Почва опытного участка характеризуется средним содержанием гумуса в иахошом слое - 4,4 высоким содержанием недвижного фосфора и калия - 237 н 368 мг/кг соответственно, píí^, - 6,7; Нг - 3,9 мг-экв/100 г; S -42,3 мг-экп/100 г; V -91 %.

РЕЗУЛЬТАТЫ ИССЛЕДОВАНИЙ Лабораторные исследования свойств отработанного ммнелня

В настоящее время из высокобелкового отработанного мннеллярного субстрата на ОАО «Биохимик» Республики Мордовия производят пенообразователь для получения пористого бетона. Лиги б и отческая активность отработанною минслия нейтрализуется известью. После вытеснения белкового азота, обогащенный кальцием к, практически, безвредный ми цели Л, в дальнейшем предлагается нами использовать в качестве орган о-минеральной смеси (ОМС) для удобрения сельскохозяйственных культур (табл. 1).

Таблица 1

Ос иопны с технические характеристики отработанного ми пел и я

Показатель Параметр / свойство

Удельная масса Влажность Цвет Консистенция Запах Микробиологическая активность 0,96 г/см1 7-9% желтый порошкообразная отсутствует отсутствует

Агрохимическая ценность отработанного мицелия во многом зависит от содержания в нем основных элементов питания. Содержание общего азота в нснолыуемон оргзно-мннералыюй смеси составляет 4,1 %, что на 3,6 % больше, чем в подстилочном навозе. Содержание общего фосфора составляет 3,6 %, что на 3,4 % превосходит навоз, а по содержанию общего калия отработанный мицелии также незначительно (на 0,2 %) превышает навоз и содержит 0,8 %.

Термически высушенный отработанный мицелий представляет собой рассыпчатую однородную пассу желтого цвета. По содержанию питательных элементов органо-минеральная смесь нссбалапсированна, в ее составе соединения азота преобладают над фосфором н, особенно, калием.

По результатам лабораторных исследовании отработанного мицелия на наличие жизнеспособных клеток гриба РешсИНит скгу^оцепшп как на лабораторной, так и на ферментационной среде можно сделать заключение о том, чю в исследуемом мицелл яр ном субстрате при существующей технологии они полиостью погибают.

При рассмотрении микроэлемент лого состава отработанного мицелия особое внимание было уделено ПДК, так как металлы, находящиеся п них в количестве, превышающем гног показатель, будут определять степень загрязнения почв (табл. 2).

Таблица 2

Валовое содержание микроэлементов в ОМС, мг/кг_

Показатель Тяжелый метал

Cd Си Fe 7л /'/> Л/и

ОМС 0,01 0,29 5.30 5,СО 0,03 6,40

ПДК 30 55 - 100 30 150

Кон центра ния тяжелых металлов в использованной нами оргапо-мннералыюй смеси не превышала предельно допустимую, а значит, се применение под зерновые н овощные культуры не приведет к ухудшению экологического состояния агро цепозл.

Влияние отработанного мнкелнн на урожайность рила терновых >■ овоншмх культур

Влияние ОМС на урожайность озимой ржи. Изучение применения отработанного мииелня под озимую рожь показало существашое изменение урожайности во все голы проведенных исследований. Однако уровень урожая по годам запнссл как от дозы оргзно-минерзльной смеси, так н от погодных условии.

Максимальный урожай озимой ржи отмечался в благоприятном но погодным условиям 2002 году. Несмотря на неустойчивый н разнородный характер климата в годы проведения опытов, законом ср и ост н действия изучаемых факторов на продуктивность озимой ржи были примерно одинаковыми.

В среднем за 3 года прирост урожая зерна озимой ржи от внесения 0,74 т/га ОМС по сравнению с контролем составил 13, соломы 11 %. Повышение дозы ОМС до 1,1 т/га способствовало увеличению урожая зериа на 17, соломы на 15 %. Внесение 1,47 т/га ОМС повышало урожай зерна озимой ржн на 27, соломы на 23 %, Темпы прироста на варианте с внесением 1,47 т/га оказались выше, по сравнению с предыдущей дозой: 10 против 4 % (табл. 3),

Сравнивая действие CaCOi и ОМС, можно отметить, что влияние извести на продуктивность озимой ржн было более низким. При известковании положительное воздействие па уровень урожайности оказывал только кальций, тогда.как в состав оргапо-минеральной смеси входили как все макро-, так н ряд микроэлементов.

Влияние отработанною мицелии на урожайность озимой ржи

2000 г. 2001г. 2002п в среднем заЗ юда

зерно солома зерно солома зерно солома зерно Солома

Вариант опита ¡1 2 8 1 2 2 1 я § в П ** чв о1- П 2 2 * ё 1 е- 2 11 19 I ^ § О» Ъ£ в 2 2 2 х Р»

т/га 1 § С* ^ о т/га Я X * в Б т/га т/г а 1 £ п-в т/га а £ ю о й и С ..о (в т/га т/га о г * й| и = Л о- Л т/га 3 = 4 и Б Л

Без удобрений (контроль) 1.И - 24>9 - 1,89 - 3,34 - 3,68 " 5,76 - 2,30 - 4,03 "

ОМС 0,74 т/га 14 ЗД7 9 2,14 13 3,72 И 4,16 13 6,49 13 2,60 13 4,49 11

ОМС 1,1 т/га 1» 16 3,31 11 2,26 20 3,91 17 4,27 16 6,69 16 2,69 17 4,64 15

ОМС 1,1 т/га + Ки 1,67 26 3,51 17 2,43 29 4,16 25 4,97 35 7,72 34 3,02 31 5,13 27

ОМС 1,47 т/га 1,63 23 3,45 15 2,40 27 4,10 23 4,72 28 7,34 27 2,92 27 4,96 23

СаСО) 2 т/га 1,50 13 ЗД5 9 2,11 12 3,68 10 3,85 5 6,02 5 2,49 8 4,32 7

Навоз 12 т/га 1,50 13 356 9 2Д5 19 3,89 16 4,03 10 * 630 9 2,59 13 4,48 11

МбоР«оКм 1,98 49 3,98 33 2,73 44 4,62 38 5,07 38 7,88 37 3,26 42 5,49 36

НСРщ 0,13 - 0,14 - 0,12 - 0,16 - ОДО - 0,15 - - - - -

в

Внесение навоза также оказывало менее заметное действие на продуктивность озимой ржи, чем применение ОМС. Это объясняется тем, что в навозе элементы питания находятся в основном в.органической малодоступной для растений форме, тогда как в ОМС они находятся как в органической, так и, благодаря кальцинированию, к минеральной формах.

Однако, сравнивая влияние внесения органо-минеральной смеси и минеральных удобрений, следует отметить, что последние в дозе М№Р<оКео были сравнительно эффективнее. Прирост урожайности зерна озимой ржи на этом варианте составил 42, соломы — 36 %. Добавление недостающей части калия в ОМС способствовало повышению продуктивности озимой ржи на 4

Влияние ОМС на урожайность ярового ячмени. Нами в трехлетием полевом опыте изучалось влияние различных доз отработанного мицелия и применения минеральных удобрений, навоза н извести на урожайность ячменя. Математически доказано, что изучаемые факторы существенно влияли на урожайность культуры во все юлы исследований (табл. 4).

В среднем за три года опытов лучшим из вариантов с применением под ячмень ОМС оказалась доза в 1,1 т/га с добавлением 50 кг/га д. в, хлористого калия. Если без КС1 внесение 1,1 т/га ОМС повышало урожайность зерна ячменя на 15, соломы на 18 % но сравнению с контролем, то добавление Км способствовало росту продуктивной части урожая еще на 15, вегетативной — на 16 %.

Прирост зерна от применения СаС03 составил всего 6 соломы несколько выше — 10 %.

При сравнении действия навоза, ОТК и ОМС на продуктивность ячменя, наблюдалась такая же закономерность, как и у озимой ржи, т. е. влияние ОМС было ниже, по сравнению с действием полного минерального удобрения и выше, чем при внесении навоза.

При внесении ОМС по озимую рожь увеличивалась доля продуктивной части урожая, тогда как при внесении отработанного мицелия под яровой ячмень отмечался более высокий прирост непродуктивной части урожая - соломы.

Следует вывод о том, что по эффективности действия на продуктивность зерновых культур органо-мннеральная смесь уступает эквивалентной дозе минеральных удобрений Ы«Р«)К«>. Это связано с тем, что часть элементов питания в ОМС и, в частности, азот находятся в органически связанном состоянии и не могут использоваться в первый год после внесения/Характер влияния органо-минеральной смеси на озимые и яровые зерновые культуры был различным.

Влияние ОМС на урожайность белокочанной капусты. Опыт, проведенный на капусте, показал достоверную прибавку урожая от применения отработанного мицелия (табл. 5).

В среднем за 3 года прирост массы кочанов с применением 0,41 т/га отработанного мицелия составил 10 %, 0,82 т/га - 20, 1,23 т/га - 24 %. Наиболее эффективной под капусту в среднем за 3 года оказалась доза органо-минеральной смеси в 0,82 тонны в расчете на 1 га.

Влияние отработанного мииелия на урожайность ярового ячменя

2000 г. 2001Г. 2002 г. в срелнеч и 3 года

зерно солома зерно солома зерно солома зерно Со том»

Вариант опыта т/га а 2 | II & ■и с * а т/ге 2 . | 1! 3 * СЬ и В * а т/га £ 3 1 а т о 5 * Ой « в т/га 2 со л X Ю О = А С, ^ ** в т/та £ - 1 <1 О 2 И = ' Ф т/га 2 ч я р * & я Н <4 X 0 О 1 * О* и Б " • о о"-в т/га 2 ^ 1 Й х о 2 а т/га £ .2 | <1 3 * 4 5- ^ О

Без удобрений (контроль) 1,81 2.14 - 3,07 - 3.23 " 3,39 - 3.63 2,76 - 3,00 -

ОМС 0,74 т/« 2,13 11 2,54 19 537 7 3,48 8 3,60 6 3,90 7 3,00 9 3,31 10

ОМС 1,1 т/га 2,24 24 2,6« 25 3/48 13 3,74 16 3,82 13 4,17 15 3,18 15 3,53 18

ОМС 1,1 т/г» + К» У9 32 2.87 34 4,06 32 4,48 39 4.28 26 4,75 31 3,58 30 4,03 34

ОМС 1,47 т/« 138 32 2,80 31 3.61 18 3.91 21 4,00 18 4,40 21 3,33 21 3,70 ■23

2 т/га 2,02 12 2.41 13 350 4 3.39 5 3,74 10 4,07 12 2,99 б 309 10

Нак» 12 т/га 2,08 15 2,48 16 3,46 12 3,72 15 3,78 12 4.12 13 3.10 13 3,44 15

]4мРмКы 2,63 45 3.17 48 4,51 47 5,04 56 4,81 42 5.42 49 3,98 45 4,54 51

ИСРа ООО - 0,18 - 0О9 - 0,19 - 0.23 - 0,19 - - - - -

Влияние отработанного мицелия на урожайность белокочанной капусты

1999 г. 2000 г. 2001 г. в срелнеч 1а 3 года

Вариант опыта Урожайность, т/га Прибавка Урожай- Прибавка Урожай- Прибавка Урожай- Прибавка

т/га % ность, т/га т/га % ность, т/га . т/га « т/га т/га %

Без удобрений (контроль) ОМС 0,41 т/га 24,70 31.64 6.94 28 63.07 70,01 6,94 11 64,70 68,78 4,08 6 54.29 59.80 5,51 10

ОМС 0,82 т/га 35,38 10,61 43 76,33 13,27 21 74,50 9.80 15 65.11 10.82 20

ОМС т/га 34,49 9.В0 40 81,84 18,78 30 77,15 12,45 19 67,56 13.27 24

НСРвц 7.23 - - 7.67 - - 6,67 - - - - -

С целью изучения технологических свойств капусты ставилось определение степени сохранности кочанов через определенный период времени. Наблюдения показали, что применение органо-минеральной смеси не оказывало заметного влияния на лежкость кочанов.

Влияние ОМС на урожайность томата. Проведенные исследования по изучению влияния отработанного мицелия на урожайность томата в открытом грунте показали, что в среднем за три года прирост урожая от применения органо-минеральной смеси в дозе 0,41 т/га составил 13,81 т/га, что на 22 % выше контрольного варианта. От внесения максимальной дозы в 1,44 т/га - 19,04 т/га, или на 30 % больше по сравнению с контролем.

Таблица 6

Влияние отработанного мицелия на урожайность томата

' Вариант Опыта 1999 г. 2000 г. 2001 г. в среднем за 3 года

Урожай- Прибавка Урожай- Прибавка Урожай- Прибавка Урожай- Прибавка

т/га т/га % ность, т/га т/га % ность, т/га т/га % т/га т/га %

Без удобрений (контроль) 81.91 - - зам - - 73,33 - - 61,91 - -

ОМС 0,41 т/га 99.05 17,14 21 43.81 12.86 41 83,81 10,48 14 75,72 13,81 22

ОМС 0,96 т/га 101,40 19.52 24 38,57 7.62 25 85,24 11,91 16 75.24 13,33 21

ОМС 1,44 т/га 103,30 26 49Д5 18,1 58 90.00 16,67 23 80,95 19.04 30

НСРа 8,40 - - 4,45 - - 4.43 - - - - -

Следует вывод, что наиболее эффективной дозой отработанного мииел-лярного субстрата под томат в среднем за трн года оказалась доза в 1,44 т/га. Применение ОМС способствовало увеличению плодообразованию -томата.

и

Влияние отработанною мицелия на качественный состав зерна OÍ1IMOÜ ржи и ярового ичменя

Влияние ОМС на качественный состав зерна озимой ржи. Результаты наших исследований показали, что помимо повышения урожайности, применение отработанного ми цел и я оказывало существенное влияние на изменение химического состава зерна озимой ржи. Однако варьирование этих показателей во многом зависело ог условий ила! ообеспеч ен ноет и и температурного режима, складывающихся во время вегетационного периода.

Нами достоверно установлено, что применение изучаемых отходов биохимическою производства оказывало существенное влияние на содержание белка и крахмала в зерне озимой ржи (рис. 1). ч

Конфет. ОЧС 0.74 ОЧС 1,1 ОМС 1,1 ОМС 1,47 СаСОЗ 2 |[¡M»12 R-OIWKW Tía i'n ría + KÍO i'ra i'ia

| И Кра\чз-1 □ [¡елок |

1'ис. 1. Содержание белка и крахмала в зерне озимой ржи, % абсолютною сухого вещества (в среднем за 2000-2002 гг.)

В среднем за три года внесение ОМС в дозах 1,1 т/га + К$о и 1.47 т/га увеличивало белковость зерна озимой ржи, соответственно, на 5 и 6 % по сравнению с контролем, Содержание крахмала за все годи исследовании било максимальным на варианте с одновременным использованием ОМС в дозе 1,1 т/га с хлористым калием, что превосходило контроль па 10 %, а варианты с внесением минеральных удобрений и навоза на 4 и 10 % соответственно.

Таким образом, наши исследования доказывают высокую эффективность ОМС как удобрения, оказывающего влияние не только на повышение урожзй-иостн озимой ржи, но и на качество получаемой продукции.

Влннпне ОМС на качественный состав зерна ярового ячменя. Проведенные исследования показали, что качественный состав растений является результатом взаимодействия целого комплекса внешних условий и факторов антропогенного характера.

Применение минеральных удобрений и ОМС достоверно увеличивало содержание белка и крахмала в зерне ячменя (рис, 2). При внесении органо-мипералыюй смеси в дозе 1,1 т/га совместно с хлористым калием наблюдалось самое высокое содержание крахмала-59,8%

OMCI,

CaCOJÏ

l'rs

IUboi 12 ï'ïi

КбОГМЖ«]

[

I K'patMXT

□ Белок

Piic. 2. Содержание белка н крахмалов зерне ярового ячменя,

• , % абсолютною сухою вещества (в среднем за 2000-2002 гг.)

Максимальное содержание белка наблюдалось на варианте с прнменени-' см NtuPuJCbo- Внесение органо-минеральной смеси в дозе 1,1 т/га+ К« незначи-тЪГьно уступало этому варианту. При использовании этой же дозы ОМС, но без хлористого кали« белковость била ниже îia 4 %.

Параметры потреблепня н использования элементов ннтания из удобрений озимой рожью н яропым ячменем

Исследования показал», что отработанный мицелий, способствуя увели-•ieioiH> урожайности зерновых культур и содержания элементов питания как в «тродуктнвиой, так к непродуктивной част растений, оказал заметное влияние на величину общего выноса питательных веществ урожаем (табл. 7).

Зна'1 тельное воадсПствне на вынос питательных веществ с урожаем оказывали также нотдные условия, уровень продуктивности и химический состав растений. Вынос азота озимой рожью в среднем но опыту варьировал но годам от 37 до 124 srfra, фосфора—ог 12 до 33, калия — от 51 до 98 кг/га. Вынос азота ячменем—от46до 91 кг/га, PjOj— от 15 до20н К^О -от 37 до 77 кг/га.

Рост общего выноса азота, фосфора к калия происходил, главным образом, за счет повышения урожайности основной и побочной продукции и в меньшей степени—за счет увеличения элементов питания в растениях.

Расход азота на формирование I т зерна озимой ржи (с соответствующим количеством соломы) составляет в среднем но опыту 26,8 кг (с колебаниями по годам от 23,0 до 29,7 кг), PjOî - 7,0 (err 6,5 до 7,5 кг), К:0 - 26,0 (ог 22,4 до 32.4 кг). Затраты азота на формирование ] т зерна ячменя составили в среднем по опыту 22,0 кг (ог 20,6 ло 23,0 кг), фосфора — 5,9 кг (от 4,0 до 8,8 кг) и калия-19,бкг(от16Ддо21,5кг). ...

По результатам исследовании разностным метолом были рассчшаны ко-эффишюпи использования злсыагтов питания из изучаемых удобрений - КИУ.

Влншше отработанного мицелия на вынос И, Р105 н К30

Ко>;фщиен г ислользо-

Нзриант олша Вынос, кг/га Расход ш 1 т зерна*, кг валич шнателышх ве-

ществ удобрений, %

N Р.-О5 К ¡О N Р;0) К ¡О N К;0

Оэнчая рожь

Сез удобрений 56 15 63 24.3 63 27,4 - - -

ОМС 0,74 т/га 67 19 69 25,8 7,3 263 37 15 100

ОМС 1,1 т/га 72 19 70 26,8 7,1 26.0 36 10 78

ОМС 1,1 т/га + К)<1 86 21 84 28,5 7,0 27,8 67 15 36

ОМС 1,47 т/та 82 21 76 28,1 7,2 26,0 43 11 108

СаСО) 2 т/|й 64 17 52 25,7 6.8 20,9 - - -

Швеи 12 т/га 68 18 65 263 6,9 25,1 20 10 3

МсоРюКю 93 24 91 23.5 7.4 27.9 62 15 47

Среднее 74 19 71 26,8 7.0 26,0 44 13 62

Ячмень

Без удобрений 60 16 54 21,8 5,8 19,6 - - -

ОМС 0,741/га 63 17 58 21,0 5,7 19,3 10 4 67

ОМС 1,1 т/га 69 19 61 21,7 6,0 19.2 20 8 78

ОМС 1,1 т/га + К«, 80 21 78 22,4 5,9 21.8 44 13 41

ОМС 1,47 т/га 77 20 65 23,1 6.0 193 28 8 92

СаСОз 2 т/га 63 17 55 21,1 5.7 18,4 - - -

Нзы» 12 т/га 67 17 58 21,6 53 18,7 12 3 6

Nt.cJV.Kbo 93 26 82 23.3 63 20,6 55 17 47

Среднее 72 19 64 22.0 5,9 19.6 28 9 55

* С учеточ побочной продукция

Установлено, что в среднем потребление азота из применяемых нами удобрений озимой рожью составляло 44 фосфора — 13 и калия - 62 %. Эти показатели для ячменя были несколько ниже — 28 %, 9 и 55 % соответственно. Самый высокий КИУ для азота и фосфора при возделывании озимой ржи отмечался на варианте с внесением ОМС в дозе 1,1 т/га + К;о, для калия - применение 1,47 т/га отработанного мицелия. Максимальное потребление азота и фосфора ячменем было на варианте с внесением полного минерального удобрения (Мм)Р«)К«|). На вариантах, где применяли отработанный мнцелий в качестве удобрения, наибольшее потребление N и Р^О} ячменем отмечалось на делянках с внесением ОМС в дозе 1,1 т/га + Кк>. для К^О-при внесении 1,47 т/га органо-минеральноЙ смеси.

Лгроэ коло ги ческа я оценка не пользования отработанного мицелия

" Влияние ОМС па засоренность посевов озимой ржн и пчченя. Результаты исследований показали, что применение ОМС не приводило к увеличению засоренности посевов изучаемых зерновых культур. При сравнении различных лоз отработанного мицелия с традиционно применяемым органическим удобрением навозом, во все годы исследований в опыте была выражена законом^-

ность снижения засоренности посевов, так как в навозе содержалось большое количество всхожих семян сорных растений. На вариантах, где применяли минералы то удобрения, также засоренность посевов была выше, так как удобрения кроме основного эффекта (усиления роста и развития культурного ком нонета агрофигоценоза) имели побочный (провокация всходов семян сорняков, хорошо отзывающихся на тот или иной элемент минерального питания).

Влияние ОМС на распространение it развитие снежной плесенн н посевах озимом ржи. При обследовании посевов озимой ржи на предмет наличия тех пли иных заболеваний в нашем опыте в течение ряда лет было выявлено поражение снежной плесенью, вызываемое грибом Fusarium nivale.

Применение ОМС в различных ее сочетаниях снижало развитие фнтопа-тогена. Это было связано с повышением устойчивости растений озимой ржи, в силу их лучшей обеспеченности элементами питания.

Влияние ОМС на распространение н развитие корневых гнилей а посевах ячменя. Нами в течение трех лет в сопутствующих наблюдениях изучалось влияние применяемых удобрений на распространение и развитие корневых гнилей (Helmintosporitim sativum). Математическая обработка полученных данных показала достоверное влияние изучаемого фактора на интенсивность развития возбудителя корневой гнили. Следует отметить, что грибы рода Helmintosporium преимущественно сапрофиты, которые становятся вредоносными только в неблагоприятных для развития растений условиях, в частности, в период высоких температур и отсутствия достаточного увлажнения.

Внесение удобрений существенным образом препятствовало развитию фи-топатогепа. Внесение ОМС снижало как распространение так и развшис болезни.

Экономическая il биоэнергетическая эффекта вность применения отработанного мицелия

Расчет экономической эффективности применения отработанного мицелия под зерновые культуры показал, что его внесение выгодно. При этом рентабельность на вариантах с внесение ОМС выше по сравнению с контролем и с вариантами, где вносились известь, навоз и минеральные удобрения.

Самая высокая рентабельность по опыту при возделывании озимой ржи (166 %) отмечалась на варианте при внесении ОМС в дозе 1,47 т/га, при возделывании ячменя (20Ö %) на варианте при внесении ОМС в дозе 1,1 т/га совместно с калийными удобрениями.

В среднем за три года исследований, урожайность ячменя была выше, чем озимой ржи, и, как следствие этого, затраты на производство 1 т зерна ячменя были ниже, чем у озимой ржи (652,71 - 1082,55 и 750,99 - 1302,00 рублей за 1 т соответственно).

На двух самых экономически эффективных вариантах применения органо-минеральной смеси нами просчитано максимальное расстояние, при котором сохраняется экономическая эффективность и целесообразность его внесения но сравнению с контрольным вариантом. Так, применение ОМС под ячмень в дозе 1,1 т/га совместно с К» эффективно на расстоянии до 65 км ог биохимического предприятия, ОМС в дозе 1,47 т/га - на расстоянии до 43 км. Максимальное рас-

стояние применения ОМС при возделывании озимой ржи па варианте с внесением его в дозе 1,1 т/га* К«-57 км,ОМС в дозе 1,47т/га-48 км.

Анализ структуры совокупной энергии, затраченной на единицу произведенной продукции, показал, что значительную се часть составляют минеральные удобрения.

Так при внесении НмР<.о1чо расход совокупной энергии увеличивался на 6450 МДж, несколько уступал по энергозатратам вариант с применением навоза (5040 МДж/га). В противовес эюму варианты, где применяли органо-минеральную смесь, отличались сравнительно невысоким уровнем энергозатрат по сравнению с контрольным вариантом. Причиной этому служит отсутствие вложений на их производство. Следует отметить, что по содержанию энергии в основной продукции варианты с внесением нетрадиционных удобрений существенно отличались от контрольного, как но количеству общей энергии, аккумулируемой в продукции, так и но выходу ее полезной части.

При определении биоэнергетическою КПД изучаемых агронриемов выяснено, что максимальным он был на варианте, где применяли ОМС в доте 1,47 т/га, несколько уступал ему вариант с внесением ОМС в дозе 1,1 т/га+ К;о.

Биоэнергетическая оценка применения удобрений в посевах озимой ржи и ячменя выявила значительное преимущество ОМС перед другими вариантами, что еще раз говорит о высокой биоэнергетической эффективности применения экологически безопасных промышленных отходов.

кмводы

Исследования, выполненные нами в 1999 — 2002 гг., позволяют сделать следующие выводы:

1. Использование отработанного мицелия в земледелии поможет решить задачу утилизации вредных отходов биохимической промышленности, что в целом снизит негативное влияние производства ОАО «Биохимик» на экологическое состояние прилегающих к комбинату территорий.

2. Отработанный мицелий является экологически безопасным веществом. Содержание тяжелых металлов в используемой в качестве удобрения ор-гэно-мннеральной смеси не превышало предельно допустимой концентрации.

3. Содержащиеся в оргаио- м и и ерально и смеси основные элементы питания находятся в доступной для растений форме, что подтверждают полученные данные полевых опытов и лабораторных исследований.

4. Установлено, что внесение ОМС под озимую рожь в дозе 1,1 т/га с добавлением 50 кг/га д. в. хлористого калия в среднем за три года было наиболее эффективным. Прибавка урожая на этом варианте составила 0,72 т/га, или на 31 % выше по сравнению с контролем.

5. Доказана высокая эффективность применения органо-минеральной смеси в формировании урожайности ячменя, В среднем за 3 гола внесение 1,1 т/га отработанного мицелия совместно с хлористым калием обеспечивало прибавку урожая ячменя на 0,82 т/га.

6. При использовании отходов биохимического производства в качестве удобрения под капусту наиболее эффективной оказалась доза в 0,82 т/га. На

этом варианте п среднем за 3 года прирост урожайности кочанов составил 10,8 т/га, или на 20 % выше по сравнению с контролем. Внесение ОМС какого-либо негативного влияния на технологические качества кочанов капусты не оказывало.'

7. Исследованиями установлено, что для томата лучшей оказалась доза органо-мннерхтьной смеси в 1,44 т/га. Прибавка урожая на этом варианте составила 19,04 т/га. Применение ОМС способствовало увеличению плодообразо-вання томата.

8. Применение органо-минерольной смеси н увеличение се лозы во псе годы исследований существенным образом повышало содержание белка в зерне озимой ржн. В среднем затри года внесение ОМС в дозе 1,1 т/га + К«увеличивало белковость зерна по сравнению с контролем на 5 %. Содержание крахмала было максимальным на варианте с одновременным использованием отработанного мииелия и хлористого калия и превосходило контроль на 10 %.

9. Установлено, что использование мицеллярного отхода в качестве удобрения под ячмень повышало' белковость и крахмалист ость зерна. В среднем.за три года исследований, содержание белка в зерне ячменя составило 12,1 % на варианте с внесением ОМС в лозе 1,1 т/га + Kjo, что было несколько ниже варианта с применением минеральных удобрений в дозе N^lVivo. По содержанию крахмала варианг с внесением биохимических огходов и добавлением к нему хлористого калия" превосходи.! вес остальные.

10. Самый высокий коэффициент использования питательных веществ из удобрении для азота (67 %) и фосфора (15.%) при возделывании озимой ржи отмечался на варианте с внесением ОМС в дозе 1,1 т/га + К;», для калия (108 %) — в дозе 1,47 т/га отработанного мицелия. На вариантах, где применяли органо-минеральную смесь в качестве удобрения, наибольшее потребление ячменем азота (44 %) и фосфора (13 СЬ) отмечалось на делянках с внесением ОМС в дозе 1,1 т/га + К», для калия (92 %) при внесении дозы в 1,47 т/га.

11. Применение органо-минеральной.смеси.не приводило к- увеличению содержания тяжелых металлов в основной продукции зерновых культур, снижало засоренность посевов и вредоносность наиболее распространенных заболеваний озимой ржи (смежной плесени) и ячмеия (корневых гнилей).

■ 12. Наивысшая экономическая:и энергетическая-эффективность применения органо-минеральной смеси в посевах озимой ржи и ячменя отмечена на вариантах с внесением 1,1 т/ га + К» и 1,47 т/га. Уровень рентабельности для озимой ржи составил на этих вариантах 166 и 169 ?о, ячменя — 206 и 201 % при коэффициенте биоэнергетической эффективности для озимой ржи - 6 и 5,9 и ячменя 4,9 и 5 соответственно. *'

ПРЕДЛОЖЕНИЯ ПРОИЗВОДСТВУ '

. С целью полной утилизации мнцеллярных отходов биохимического производства рекомендуем на выщелоченном черноземе Республики Мордовия пол озимую рожь и ячмень внесение органо-минеральной смеси в дозе 1,1 т/га с добавлением к ней 50 кг/га д. в. хлористого калия.

Для удобрения капусты на пойменной луговой зернистой почве рекомендуем внесение отработанного мицелия в дозе 0,82 т/га, для удобрения томата—1,44 т/га.

СПИСОК ОПУБЛИКОВАННЫХ РАБОТ ПО ТЕМЕ ДИССЕРТАЦИИ

1. Смолин Н. В., Биушкин И. Г„ Емельянов С. В., Аксенов А. А. Влияние отработанного мицелия на продуктивность капусты // Актуальные вопросы совершенствования технологии производства и переработки продукции сельского хозяйства. Мосоловские чтения: Мат. регион, науч.-практ. конф. / Map. гос. уи-т. - Йошкар-Ола, 2001. - Вып. 3. - С. 77-79.

2. Смолин И. В., Емельянов С. Й. Применение органо-минеральной CMecf в качестве удобрения белокочанной капусты // XXX Огаревские чтения {естественные и технические науки): Мат. науч. конф, - Саранск, 2001. - С. 101-102.

3. Снолин Н. В., Емельянов С. В. Влияние отходов биохимического производства на продуктивность белокочанной капусты // Аграрная наука на современном этапе: Мат. Всеросс. науч. конф, / С-Петербург. ГАУ. — Санкт-Петербург - Пушкин, 2002. - С. 172-173.

4. Смолин Н. В., Емельянов С. В. Влияние отходов биохимического производства на продуктивность и сохранность капусты белокочанной // Экологические аспекты интенсификации сельскохозяйственного производства: Мат. Междунар. науч.-пракг. конф.: В 2 т. / ПГСХА. - Пенза, 2002. - Т. 2. - С. 72-73.

5. Смолин И. В., Емельянов С В. Применение отходов биохимического производства под ячмень // Достижения и новейшие технологии в агрономии на рубеже веков: Мат. Междунар. науч.-пракг. конф. посвященной 125-летию П. Н. Константинова. - Самара, 2002. - С. 77-78.

6. Смолин И. В., Емельянов С. В. Влияние органо-минеральной смеси иа урожайность озимой ржи 7/ Новые подходы в естественных исследованиях: экология, биология, сельскохозяйственные науки: Межвуз. сб. науч, тр. -Саранск, 2002. - Вып 2. - С. 97-100.

7. Емельянов С. В. Влияние отходов биохимического производства на урожайность озимой ржи и ячменя // Роль средств химизации в повышении продуктивности агроэкосистем: Мат. Всеросс. науч.-практ. конф., посвященной 100-летию со дня рождения проф. Ю. А. Усманова / Изд-во БГАУ. - Уфа, 2003. -С. 38-41.

Подписано в печать 27.10.03. Объем 1,00 п. л. Тираж 100 экз. Заказ 1730. Типография Издательства Мордовского университета 430000, Саранск, ул. Советская, 24