Бесплатный автореферат и диссертация по биологии на тему

ИЗУЧЕНИЕ ВОЗМОЖНОСТИ ИСПОЛЬЗОВАНИЯ ВЕРМИКОМПОСТИРОВАНИЯ ДЛЯ ПОЛУЧЕНИЯ АГРОНОМИЧЕСКИ ЭФФЕКТИВНЫХ И БЕЗОПАСНЫХ УДОБРЕНИЙ НА ОСНОВЕ ОСВ

ВАК РФ 03.00.16, Экология

Автореферат диссертации по теме "ИЗУЧЕНИЕ ВОЗМОЖНОСТИ ИСПОЛЬЗОВАНИЯ ВЕРМИКОМПОСТИРОВАНИЯ ДЛЯ ПОЛУЧЕНИЯ АГРОНОМИЧЕСКИ ЭФФЕКТИВНЫХ И БЕЗОПАСНЫХ УДОБРЕНИЙ НА ОСНОВЕ ОСВ"



На правах рукописи

КОРОЛЕНКО ИРИНА ДМИТРИЕВНА

ИЗУЧЕНИЕ ВОЗМОЖНОСТИ ИСПОЛЬЗОВАНИЯ ВЕРМИКОМПОСТИРОВАНИЯ ДЛЯ ПОЛУЧЕНИЯ АГРОНОМИЧЕСКИ ЭФФЕКТИВНЫХ И БЕЗОПАСНЫХ УДОБРЕНИЙ НА ОСНОВЕ ОСВ

Специальность 06.01.04 - агрохимия 03.00.16 ' экология

Автореферат диссертации на соискание ученой степени кандидата сельскохозяйственных наук

Москва - Немчнновка - 2004

Работа выполнена на кафедре агрохимии и агроэкологии Нижегородской государственной сельскохозяйственной академии

Научные руководители: доктор с.-х. наук, профессор Титова В.И.

кандидат с.-х. наук, доцент Варламова Л .Д.

Официальные оппоненты: доктор биологических наук

Минекко Анатолий Климентьевич

кандидат сельскохозяйственных наук Смирнов Анатолий Петрович

Ведущая организация: Всероссийский научно-исследовательский и проектно-технологический институт органических удобрений и торфа (г. Владимир)

Защита состоится " " АС^У/Д/ 2004 г, в ^ часов на заседании диссертационного совета Д 220.016.01 во Всероссийском научно-исследовательском институте информатизации агрономии и экологии "ВНИИ Агроэкоинформ" по адресу: 143026, Московская область, Одинцовский район, пос. Немчиновка-1, ул. Агрохимиков, д. 6,

С диссертациейможно ознакомиться в библиотеке "ВНИИ Агроэкоинформ".

Автореферат разослан " 2004 г.

Ученый секретарь

диссертационного совета, >Л а

кандидат сельскохозяйственных наук Ю.А. Ушаков

ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫ

Актуальность исследований

Проблема утилизации осадков сточных вод (ОСВ) актуальна как с экономической, так и с нриродооофалной точек зрения. Применение их на удобрение ограничено рядом факшров: плохими физическими свойствами; наличием загрязшггелей, прежде всеп> тяжелых металлов, в количествах превышающих допустимые нормы; высоким содержанием патогенной микрофлоры. Одним m способов покышеггая безопасности ОСВ и улучшения их агрономической ценности является вермикомпостиро ванне.

Своевременность нашего исследовашы обосновывается тем, что проблема удобрений вплотную смыкается с проблемой окружающей срезы и созданием безотходного экологически чистого производства. К сожалению, до сих пор остается не решенным ряд вопросов, связанных с производством я применением этого вида органического удобрения. Практически отсутствуют рекомендации по приемам вермикомпостирования ОСВ, нет данных по характеристике получаемых удобрений и рекомендаций по нх использованию. Наконец, что очень важно, не выяснена экономическая и экологическая эффективность переработки органических отходов с помощью вермикультуры. Цель и задачи проведения исследований

Основной целью исследований явилось изучение возможности использования вермикомпостирования для получения безопасных и агрономически ценных удобрений lía основе ОСВ.

Для ее решения поставлены следующие задачи:

- определить наиболее оптимальные компоненты для предварительного компостирования с ОСВ при получении вермикомпостов;

- дать агрохимическую характеристику и оценить безопасность (по содержат по тяжелых металлов) полученных удобрений;

- выявить действие вермикомп остов на агрохимические свойства светло-серых лесных почв;

- установить влшпте разных вермикомпосгов н исходных органических удобрений на урожайность, качество зерновых (озимой пшеницы, ячменя) и овощных (столовой свеклы, моркови, пекинской капусты, салата, редиса) культур;

- изучить влияние удобрений на накопление тяжелых металлов в почве и в продукции растениеводства;

- рассчитать вынос ir коэффициенты использования питательных элементов растениями из удобрений с прямом действии и последействии;

- оценить агрономическую и биоэнергетическую эффективность применения вермикомпосгов.

Научная пони ш а ' '-

Установлено, что в процессе вермнкомпости! lOBainw АгЙ&£'о£)'*\иижспие со, , Фонд научной литеоатуп держагшя азота, а изменение количества фосфора, кг тя и тяжелых металл<ГвзаЫгсит от

К?____

исходного материала. Впервые и условиях Нижегородской области изучена возможность получения агрономически цшных вермнкомпосгов на основе ОСВ и ж применения на некоторых зерновых (озимая пшеница, ячмень) и овощных (столовая свекла, морковь, пекинская ксшусга, салат, редис) культурах.

Установлено, что вермнкультпвированне «чистого» ОСП (в есгсствсшюм состоянии) невозможно — это витальная среда для культуры червей. Вермнкомпостровапне удобрений на основе ОСВ приводит к снижению содержания азота в конечном продукте. Выявлено, чго верми компоста па основе ОСВ способствовали повышению содержать гумуса и биологической активности, оцениваемой по целжолотггической способности, тарифицирующей активности и дыхашио почвы, но не оказывали влияния на се фнзн ко-х] шические свойства.

Судя по урожайности, применение вермнкомпосгов па основе ОСВ под изучаемые культуры возможно. По показателям качества продукция характеризуется как удовлетворительная, содержание свинца, медн и цинка не превышало ПДК, но мо содержанию кадмия основная часть нсследовашюй овошной продукиш! не соответствует езни-тарцо-гигиеническнм требованиям.

Практическая значил гость работы

На основании результатов проведенных исследований разработаны рекомендации по получению верми компост в на основе ОСВ и 1фимененню вермнкомпосгов в производстве, позволяющие улучшить свойства почвы, повышать урожайность и качество нродукщш, ис снижая ее безопасности. Подученный экспериментальный материал позволяет рассматривать исследуемые вермиудобренгог как составную часть жолошчсски числах техиологай, направленных на снижение загрязнения окружающей среды.

Материалы исследований используются в учебных курсах по сельскохозяйственной экологии и агрохикнщ для студентов агрономических специальностей в Ниже! ородской ГСХЛ.

Основные защищаемые положения

- вермикомпостиропание удобрений на основе ОСВ, с учетом предварительного их компостирования с навозом, отичыш пометом и соломой, дает возможность получать агрономически полноценные удобрения;

- применение вермнкомпосгов на основе ОСВ способствует получению высоких урожаев зерновых и ооошных культур;

- показатели качества растительной продукшш, полученной при использовании вермикомпостов на основе ОСВ, улучшаются кок в сравнении с абсолютным контролем, так и в сравнении с ОСВ;

- использование вермиком постов на основе ОСВ приводит к улучшению питательных свойств, но не оказывает влияния на физико-химические показатели почвы.

Л пробация работы

Результаты исследовании докладывались на научно-практических конференциях (г. Йошкар-Ола, г. Киров, г. II. Новгороді 2001-2002 гг., а также на IV сьезде Докуча-свского общества почвоведов (г.Новосибирск) к 2я международной научи о-нракпгческой конференции (г.Владимир) в 2004 і оду. По материалам диссертации опубликовано 5 статей.

Структура и объем диссертации

Диссертация состоит га введения, обтора литературы, описания условий и методов проведения исследований, результатов исследовшшй, выводив, предложений производству и приложений. Список литературы включает 186 наименований, л том числе 23 источника иностранных авторов. Диссертация содержит 47 таблиц и 24 рисунка.

Выражаю искреннюю благодарность всему коллективу кафедры агрохимии и аі-рожолоши Нижегородской ГСХА за консул ьпщиониую и органнзащюниую поддержку при подготовке и написанні! диссертационной работы.

СОДЕРЖАНИЕ РАБОТЫ Глава 1. ОВзор литературы

Рассмотрены основные направления утилизации ОСВ. При эп>ч основное внима-іше уделено изучению возможности использования их в практике сельской» хозяйства. Отличаясь высоким содержанием питательных веществ, как макро-, так >1 микроэлементов, осадки способствуют увеличению урожайности сельскохозяйственных культур, изменению іппаіе.тілюш режима почв. В тоже время, наличие в них большой» количества патогенних микроорганизмов, ТМ сдерживает их применение к качестве удобрения. Одним из возможных путей решения этою прошворечия является использование вер-мнтсхиологни. Вермикулыура, перерабатывая ОСВ, изменяет их свойства и химическнП состав. При этом и полученном удобрении (вермикочноеге) отсутствуют патотшые микроорганюмы, ТМ переходят в менее подвижное состояние. Таким образом, утилизация псггсш(иально опасных органических огходов методом верми компостирования может иметь положительный аїрономнческий и экологический эффект.

Глава 2. Условия и методы проведении исследований

Исследования выполнены в 1999-2002 іт. в условиях микрополевых. ветегаююн-ікмюл свого, вегепн тонных и лабораторного отлтоа, проведенных на вегетационной площадке кафедры агрохимии и а«р онкологии и в учебно-опытном хозяйстве Нижегородской ГСХА.

По погодным условиям наиболее блш«приятным ятя растений по средней температуре воздуха и пылавшим осадкам был 2001 год. Вегетационные периоды 2ООО и 2002 гг. характеризовались как сухие п жаркие, что, в конечном счете отразилось на результатах исследований.

Использованные к опытах почвы равноценны по величине обменной кислотности - слабокислые (5,3-5.4), степень гумуспроааштости изменяется ог очень низкой (опыт № 1) до низкой (1,34-1,90 %), содержание подвижных соединений фосфора иысокое и очень высокое {218-375 мг/кг), в то время как калия - низкое (опыты № 2, 3 - 68 мг/кг) и повышенное (149-152 мг/кг). Количество 'ГМ не превышает ПДК.

Лабораторный опыт проводили в поддонах (от вегетационных сосудоп) объемом 500 см5, в трехкратно!* новторности, к оттапливаемом помещении (лаборатория кафедры афохимии и агроэкологии). Опыт заложен но следующей схеме: 1) навоз подстилочный; 2) ОС В; 3) компоег на основе ОСВ и иавоча; 4) помет; 5) компост на основе ОСВ и помета; 6) компост па основе ОСВ и соломы.

Схемы вегетационных, пегетационно-полевого и ми кропо левых опытов и количество плесенных питательных веществ представлены в таблице 1, До^ы органических удобрений приведены к расчете на сухое вещество.

Вегегационно-попевоЙ опыт №1) был заложен в 2000 году на светло-серой лесной легкосуглинистой почве. Опыт заложен в сосудах из нержавеющей стали без дна, диаметром 40 см и высотой 60 см, в четырехкратной повторпости. Органические удобрения внесены при набивке сосудов и 2000 г. В 2000 г. изучение эффективности удобрений проводили на столовой свекле сорта Бордо 237 (прямое действие), в 2001 опытной культурой была морковь сорта Витаминная 6 (последействие 1), в 2002 г. - пекинская капуста сорта Хибинская (последействие 2).

Ми{фопмевш^ом, 3} были заложены в 2000 году на свегло-серой лесной срсднесугл ни истой почве. Опыты заложены систематическим методом, в 2 яруса, со смещештем в ярусе на две делянки, и 411 кратной новтржили. Учетная площадь дс.*1янки - 1,2 м1. Внесение удобрений, в соответствии со схемой опыта, проводили вручную под перепашку пара. Прямое действие изучали на озимой ишсшшс сорта Московская 39. Последействие - на ячмене сорта Зазерский «5.

Вегетационные опыты 4. >) были заложены по схемам, аналогичным микрополевым опытам, 1) 2001 году. Исследования проводили в пластмассовых сосудах Миперлика объемом 5 кг, в 4х кратной лонторности. Удобрения вносили в почву при набивке сосудов в один прием. Прямое действие удобрений изучали па салате сорта «Кучерявец Одесский», последействие — на редисе сорта «Рубин». Закладку, уход и >борку опытов проводили в соответствии с требованиями методики опытного дела (Доспехов В.А., 1973; Юдин Ф.А., 19X0).

Н опытах использовали в качестве орижическкх удобрений — ОСВ с полей фниырацни станции аэрации г, Н.Ношород (0,65 % И; 0,97 % РЛ; 0,36 % К20), на-во» КРС на соломенной подстилке (2.02 % № 0,78 % Р205; 2,33 % К10), куриный помет (2,80 % И; 0,75 % РгО^ 2,00 % К%0) и солому (0485 % Ы; 0.07 % 0,78 % К2(>>.

Таблица 1- Условное обозначение и содержание шриантон

Усгювшк: oCuii С№ Содержание варианта Внеси л> шт. митн»

ше N РІОІ KjO

Вегєта ц иоино~>юлееой опыт кг/ta

Контроль Павт Контроль беї внесения удобрсиий Назоз, 10 т/га 202 78 233

ОСВ ОСВ, Ют/га 65 97 36

Вермикомпост 1 Вермикомпост па основе навоза и ОСВ, 10т/іа 150 93 87

Вермикомпост 2 Вермикомпосг на основе помета и ОСВ, 10 200 162 144

Вермикомпост 3 Вермикомпост на основе солочы и ОСВ, 10 148 57 50

\}ик{Юпалевой опыт Уя 2

Контроль Навої Контроль без внесения удобрений Навоз, 10 т/га 202 78 233

ОСВ ОСВ, Ют/га 65 97 36

Перчи kOMJIOJT 1 Вермикомпосг на основе ОСВ и павша, Ют/ія 150 93 87

Компост 1 Компост из основе ОСВ іінавоіа. Ют/га 206 92 136

Микропаїевой опыт № і

Контроль Помет Контроль беї »несения удобрений Помет, 10т/іа 280 75 200

ОСВ ОСВ, Ют/га 65 97 36

Вермикомпост 2 Вермнкомпост на основе ОСВ и помета, 10 200 162 144

Компост 2 Компост на основе ОСВ и помета, Ют/га 235 97 143

Вегетационный опит M 4 M г/k г

Ко троль Hanoi Контроль без внесення удобрений Навет, Ют/га 67,4 26.0 77,8

ОСП ОСВ,)От/га 22,0 32,4 12,0

Вермикомпост 1 Вермикомпост на осноне ОСВ и навоаа, Ют/т 48,8 30,0 28,4

Компост 1 Компост на основе ОСВинавоіа, Ют/га 68,8 30,8 45,4

ifcemnîfuoHHbw опыт Ai» 5

Контроль Помег Контроль без внесения удобрений Помет, 10 т/га 95,8 25,8 68,4

ОСВ ОСВ, 10 т/га 22,0 32,4 12,0

Вермикомпост2 Вермикомпосг па основе ОСВ и помета, 10 66,2 53,4 46,6

Компост 2 Компост на основе ОСВ и помета. Ют/га 78,4 32,4 47,8

Аналитические работы по теме ;шссертацин выполнены обтепринягыми в современной лабораторной практике руководствами.

Статистическая обработка данник опытов провел єна метолом дисперсионного анализа (Доспехов К.А., 1973), на ПЭВМ с использованием пакетов прикладных ііроірамм для статистической обработки «Йїаїіаііса».

Глава 3. Влияние суіістрата на интенсивность развития навозима черней и качество получаемых еспмнкомпостпв

Наибольший прирост популяции навозных червеіі был зарегистрирован в компосте на основе ОСВ и навоза, гле наблюдалось возрастание числа особей с момента заселения практически в 4.5 раза. Прибавка по отношению к контролю (навоз) составила 97 Компост н» основе ОСВ и соломы, при соотношении компонентов 1:1, также ирш од «и для перчиком постировання. Прирост числа черней к концу опыт составил 140 а по отношению к контролю (навоз) - 5,9 %, Субстрат на основе ОСВ и куриного помета, содержащего опилки в объеме около 15 % от обшей массы, может использоваться для верм«технологии, однако на первых стадиях отмечено угнетение черней и даже гибель взрослых особей.

Как показали исследования, ОСВ и птичий помет в естественном состоянии били пс пригодны для пермнкомносгнрования: к завершению эксперимента r этих субстратах всс черви погибли.

Химические свойства полученных и опыте иермн ком постов зависели ог состава кочпостов, служащих сырьем лля их производства. Все используемые в опыте удобрения х а рцкп:р изо вались практически нейтральной реакцией (рН„_вб,5-7,1). Следует обратить внимание, что во исех верм и ком постах наблюдается значительное снижение содержания азота (на 15-27 %) но сравнению с исходным субстратом. Наиболее серьезное снижение количества азота произошло в вер ми ком посте на основе ОСИ и навоза, ідо отмечается наибольший прирост популяции червей. Содержание фосфора изменилось но сравнению с исходным компостом только В верчикомпосте на основе ОСВ и птичьего помета - увеличивалось на 76 %, а содержание калия снизилось на 36 % в вермикомпосте па основе ОСІЇ и навоза.

Компостирован не ОСІЇ с относительно «чистыми» органическими удобрениями привело к снижению содержания ТМ и полученных комностах примерно в 2 раза но сравнению с исходным их количеством в ОСВ (табл. 2). Это, естественно, в первую очередь связано с << разбавлением» ОСВ, поскольку ;іля компостирования брали компоненты I» соотношении 1:1. Содержание ТМ в полученных верми ком пост ах различается более существенно, что уже связано с деятельностью пер ми культуры. Вероятно, способность усваивать те или иные элементы, в том числе поллютанты, будет зависеть не только от содержания их в субстратах, но и ог состава «питательной среды» и целом. Кроме того, интенсивность усвоения разных элементов из различных субстратов будет не одинакова. Следовательно, изменение содержания ТМ в верми комностах зависит от состава исходных субстратов, й зависимости ог чет количество их может как снижаться, так и увеличиваться.

Таблиш 2 - Содержание тяжелых металлов в органических удобрениях, мг/кг сухого вещества

Вид удобрения РЬ СЧ1 Си /л N1 Сг

ОСВ Допустимое содержание не более* 256,9 50» 267,65 3» 657,2 1500 3129,4 3500 461.60 400 1670,8 1000

Компостна основе ОСВ її навоза 129,4 134,15 332,2 1865,3 234,0 888,5

Компост на основе ООП и почета 135,1 (40,20 341,1 1882,4 242,9 893,9

Компост на основе ОСВисоломы 140,9 130,92 309,1 1786,9 228,7 820,1

Вер ми ком пост на основе ОСВ и навоза 108,65 10,25 127,15 1512,1 99,45 747

Вермикомпосг иа основе ОСВ и помета 80,7 77,7 138,1 1520,8 107,95 578,2

Всрмикочпост на основе ОСВ и соломы 134,55 119,05 102,0 2106.6 42,13 1049,7

Допустимое содержание не бо.тее** 750 20 1000 2500 300 750

* ГОСТ Р 17.4.3.07-2001

** ТУ 9819-238-00008064 -9Я (Напої подешлочпый крупної») роїатого скота)

Глава 4. Влияние удобрений на свойства почвы 4.1. Влияние удоСреиий на агрохимические показатели

Исследования, проведенные нами в условиях вегетзішшшогюлсвої о опыта № 1, показали, что изучаемые удобрения способствовали накоплению органического вещества в почве. Использование всех видов вермикомп остов оказало одинаковое действие на содержание гумуса. По сравнению с контролем количество его возрастало на 0,12 % (около 9 %). Внесение в почву навоза способствовало несколько меньшему (6,7 %) увеличению содержания органического вещесгна в почве, в то время как осадки не оказали влияния на этот показатель.

Результаты исследований показывают, что при использовании органических удобрений проявилась положительная тенденция изменения обменной кислотности, однако достоверное снижение по ошошению к контролю наблюдалось только в гол внесения, а сущестснных различий между изучаемыми вариантами не било. Применение органических удобрений привело к некоторым изменениям величины гидролитической кислотности и суммы поглощенных оснований. Все оріакнческме удобрения способствовали некоторому увеличению содержания подвижного фосфора, которое проявилось уже в год внесения п достигло максимума на открой под. После уборки третьей культури содержание фосфора в почве снизилось, а различил

между вариантами были менее существенны, чем в первые два сода наблюдений (рис. 1).

Рмс. 1. Влияние удобрений н.) содержание фосфора в почке

вэризгпи

¡■ЛОНфОТЬ

3-ОСВ

бвермккомлпет 3

л О до имадкн 1132040 102001 маио:

ьари.шш

Рис. 2, Влияние удобрений на содержание калия в почве Иная те)шеицня наблюдается в отношении подвижного калия. Динамика калия и иочне за анализируемый период показана на рпс.2. Согласно представленным данным, к целом наблюдается тенденция снижения содержания калия и почве как на неудобренном варианте, так и при внесении удобрений. Минимальное содержание этого элемента в пахотном слое в 2000 и 2001 гг. наблюдалось при внесении вер ч и ком поста 1 на основе ОСВ и помета, а в 2002 г, — вер-ын ком постов на основе ОСВ и на поза, ОСВ и соломы.

Экспериментальные данные, полученные п условиях микрополевых и ecieia-ннонных опытов, также свидетельствуют о юм, что внесение изучаемых органических удобрений улучшало свойства почвы.

4,2, Влияние удобрений па биологическую активность почвы

Для суждения о влиянии органических удобрений на биологическую активность почвы в вегртациоино-полевом опыте №1 использовали следующие суммарные показатели почвенной биодинамики: количество продут(ировапной почвой CO¡, нитрифицирующую способность и цсллюлолитичсскую активность почвы. Образцы для проведешм анализов в 2001 г. были отобраны 3 раза: до посева в первой декаде мая; в ссрединс ваетациоиного периода во второй декаде июля и после уборки моркови во второй декаде сентября; в 2002 т. образцы отбирали 2 раза: до посева пекинской капусты в мае и после уборки н июле.

Среди изучаемых вермнкомпосгов наибольшее влияние на биологическую активность почвы оказал вермикомиост 1 па основе ОСВ и навоза. OCÜ оказали негативное влияние на цсллюлолитичсскую активность почвы, но способствовали значимому увеличению нитрифицирующей активности. Наиболее существенное влияние из интенсивность дыхания почвы оказали навоз и всрмикомнос? 1 (ОСВ -i- навоз).

Аналогичные исследования проведены в микрополсвых опытах JWfr 2. 3. Образны отбирались в два срока: в 2001 г. в первой декаде мая (возобновление Beieju-нии озимой пшеницы) и второй декаде августа; в 2002 г. в третьей декаде мая (па-чало иаетацин ячменя) и в третьей декаде aeiycra (после уборки кул (.туры). Результаты определения показателей биологической активности почвы микрополепого опыта № 2 представлены на рисунках 3-5.

В первый гол исследований органические удобрения оказывали более сильное влияние на изменение микробиологических свойств почвы. Можно отметить, что на протяжении всего рассматриваемого периода вермикомпости, а также навоз и помет, по влиянию на интенсивность дыхания почвы превосходили ОСВ и соответствующие комносты (ОСВ ч- навоз и ОСВ помет).-Наиболее высокая тарифицирующая активность весной была на варианте с применением веря и компоста 1, в ав-lycic - при использовании навоза.

Условные обозначения: Рт^ | - август ] май Рис, 3. Влияние ^лобренни на шггснсивность дыхания почвы, опыт № 2 1-2001 г., 11-2002г.

.

ТО

:ц 'Л™1 _ 1

Ь 1/1 Я -: Й;

V 1 • > 1

Условные обозначения; ГуЛ - август | |-май

Рис, Нпияние удобрений на нитрифицирующую способность почв и, опыт №2 1-2001 г., II-2002 г.

о*

у«^™ V**

Условные обожачения: 1у«1 - аш уст I ¡- май Рис. 5. Влияние удобрений на пелл (алогическую активность почвы, оиш Л'; 2 1-2001 г., П-2002 г.

Глава 5. Влияние улоДрший на пцпцуктипность культур S.L Сравнительном оценка ратых еерлшкомпостов

Результаты учета урожая культур в пегепишонно-птевом опыте № 1 представлены в таблиие 3* Установлено, 'tro внесение всех органических удобрений привело к достоверному увеличению урожайности кулыур как в прямом дсЛс!-вии, так и в последействии. Максимальные прибавки урожая (до 158 % по отношению к контролю) получены в прямом действии на столовой свекле, минимальные (21-41 %) - н первый |«д последействия на моркови,

Максимальны)! выход товарной продукции в сумме по трем культурам (табл. 3) получен при внесении всрмнкочпоста 2 (на 66 % выше, чем на контроле).

Таблица 3 — Влияние удобрений на урожайность овощных культур (сырая масса), кг/м3

Варианты опыта Свекла Морковь Пекинская rayera В сумме за 3 гола

и нем * в 4*í.'t-неи ± в «см щ/м1 и С|«Д нем

кг/мг W/M* ЫЗф-

1 .Контроль 2,43 - 7,81 - 2,00 - 2,37 -

2.Навоз 5,07 2,64 10,25 2,44 3,16 1,16 3,57 1,20

З.ОСВ 3,39 0,96 9.89 2,09 2,94 0,94 3.13 0,76

4.11ермикомпост 1 5,44 3,01 10,69 2,88 2,83 0,83 3,67 1,30

5,Вермикомпосг 2 6,27 3,84 11,0 3,19 3,06 1,06 3,94 1,57

6. Вер ч!гкочпост 3 5,19 2.76 9.47 1,66 3,14 1.14 3,43 1,06

НС Ра 0,06 0,53 0.25

Можно отметить, тю большей ai рои омической ценностью характеризуются вермнкомнослы 2 и 1, полученные на основе ОСИ и куриною помеха (2), ОСВ и навоза (1).

5,2. Сравнительное действие вермикомпоста и исходных удобрений

Исследования по сравнительной оценке вер миком постов и исходных компонента для их получения проведены в всплационпых и микронолевых ониiах с различными культурами. При учете суммарной урожайности кулыур {салат, редис) в шдтсгощиишом опыте .V" 4 проявляем» явное преимушеаво перчиком нос га нал друшми удобрениями: в частности, урожайность здесь на И % иышс, чем при «несении навоза. ОСВ и komhoci (ОСВ - навоз) действовали практически на одном уровне, обеспечивая увеличение урожая соответственно па 26 и 20 % по отношению к контролю. В условиях мнкропотепого опыта № 2 в сумме за 2 года удобрения

увеличили урожайность (озимая пшеница, ячмень) на 8-29 %. Эффектвноси, навоза и верчиком поста 1 била пракшчсскн равноценной при незначительном преимуществе первого (на 0,7 ц). а ОСВ действовали лучше, чем компост І (на 7 %). Учет суммарного лействия удобрений в опыте № 5 выявил преимущество компоста 2 на основе ОСВ и куриного помета перед другими изучаемыми удобрениями. Эффективность куриного иомеїа незначительно превосходила действие вермикомпоста 2, минимальная отдача получена ог ОСВ. В микронолевом опыте .У-? З удобрення увеличили урожайность зерновых культур в сумме за два года на 16-32 %. Максимальная эффективность получена при внесении вермикомпоста 2. Действие помета на 5 % превосходило ОСВ и на 16 компост на основе ОСВ и помета.

Следует отмстить, что в нолевых условиях эффективность вермикомпоста 2 на основе ОСВ и кур иною номша была выше, чем в вегетационном опыте. Скорее всею, эго связано с биолшическими особенностями культур, возделываемых в опытах, а также с условиями их произрастания.

Глава 6. Влияние удобрений на качество и

химический состав растительной продукции Изменение качества столовой свеклы, моркови и пекинской капусти в иегетацн-оипо-полевом пише № 1 отражено в таблице 4. Следует отметить, что содержание шпратов в продукции, выращенной с применением вермикомностои, особенно в прямом действии, было ниже, чем при использовании ОСВ. Наиболее ценной в атом отношении била іфодукция, выращенная при внесении вермикомпоста на основе ОСВ и навоза. Этот же вариант характеризуется наиболее высоким содержанием витамина С во всех культурах, а также сахара в свекле и сухої о вещества в моркови

В целом можно отметигь, что в прямом действии все удобрения оказали положительное влияние на качество столовой свеклы. При учете последействия удобрений на моркови отмечено некоторое снижение содержания аскорбиновой кислоты при внесении навоза и ОСВ. По комплексу показателей наиболее качественная продукция овощных культур, особенно свеклы, получена при внесении вермикомпоста 1.

Качество культур в микрокод евых опытах № 2. 3 оценивалось по следующим показателям: содержание белка, клейковины и крахмала в зерне озимой пшеницы; белка и крахмала в зерне ячменя и клетчатки в соломе обеих культур. Продукция, полученная при внессшш иермикомпостов (ОСВ навоз и ОСВ + помет), была несколько более высокого качества, чем прн использовании исходных компонентов. Навоз, ОСВ и компост 1 (ОСВ + наші) оказали практически одинаковое влияние на качество озимой пшеницы, в последействии на ячмене ОСВ уступали выше названным удобренням. ОСВ и компост 2 (ОСВ * помет) оказали большее влияние па качество зерна озимой ншешты, чем помст, в последействии же компост 2 имел некоторое преимущество над помелом и ОСН.

Таблица 4- Влияние удобрений на качество продукции овощных культ) р

свекла Бордо 237 морковь Витаминная 6 пекинская кзи)ста Хибинская

Взриаі п и опиіа С>хое веше- Сахар, СІ Витамин С, Нитраты, С)ХОг веше- Сахар, о;. Витамин С, Ншра- ш. Сухое веще- Сахар, Витамин С, Нитраты,

С1В0, % мг % мі/кг ІЛЬО, % мг% чг/кг ство, % мг% мг/кг

Контроль 17,3 10,3 8,8 351 22,4 13,2 3.5 41 7,8 2,0 3,4 141

Напої 18,9 14,5 9,2 1257 22,К 13,8 2.6 59 9.7 2,4 6,0 257

осв І 8,7 14,0 13Д 3596 22,6 15,4 3.0 34 9,1 2,0 3.6 195

Верчиком-пост 1 17,5 14,6 27,6 827 25.3 13,6 5,5 41 9,4 2,4 3.7 181

Вермиком-ІІОСГ 2 19,3 14,2 20,9 1558 25,2 16,6 3.5 39 9,2 2,5 3,7 252

Нермиком-посі 3 17,7 14,2 19,8 995 24,5 14,1 4,4 33 9,1 2,3 7,0 226

нет,,, и 1,4 и 276 0,9 О.Я 0.9 12 0.43 0,48 0.21 36

Глава 7. Содержание тижелы» металлов в почве и растениях

Изучение влияния ОСВ и вермнкомпостов на его основе на накопление ТМ в почве и растениях было проведено в условиях вег^таицотпаролевого опыта Как было отмечено выше, содержание валовых форм рассмафивасмых шдлютантов в почве не превышает установленных нормативов. Почвенные образны для оценки уровней содержания 'ГМ впочве были отобраны и 2002 году после уборки третьей культуры {полукочанного салата). Установлено (табл. 5), что в вариантах с использованием органических удобрений концентрация валовых форм ТМ не превышает ГЩК,

Таблица 5 — Влияние удобрений на содержание тяжелых металлов в почве, мг/кг

Варианты опыта Валовое содержание, мг/кг

РЬ Cd Си Zn Ni Сг

Контроль 7,57 0,45 8,11 36,32 15,61 11,70

Навоз 6,77 0.47 8,84 37,87 15,88 12,30

ОСВ 9,23 0,51 9,18 49,35 18,15 12,68

Вермикомпост 1 7,63 0,53 12,36 43,08 15,53 14,68

Вермикомпост 2 5,97 0,49 10,60 38,45 18,14 14,43

Вермикомпост 3 6,75 0,4 S 9,43 35,47 16,08 12.63

ОДК* для почв с рН <5,5 65 1,0 66,0 110 40 45

•-ориентировочно-допустимая концентрация... 1995.

Следует отмелтгь, что юменение содержания злемектов в почяс далеко не всегда пронорциопалыю поступлению его с удобрениями: при наиболее высоком количестве всех элементов и ОСВ, максимальное увеличение содержания в почве отмечено лить для свинца и цинка, в то время как содержание меди и хрома было значительно ниже, чем при внесении вермикомпостов.

Анализ растений показал, что содержание ТМ в них подвержено значительным колебаниям и зависит как от количества металлов в почве, так и от способности растений к их накоплению. В столовой свекле превышение 11ДК отмечено по Cd при внесении ОСВ и всех вермикомпостов на его основе, содержание Pb, Zn, Си соответствовало санитарно-гигиеническим нормам. В целом содержание всех ТМ в корнеплодах моркови было ниже, чем в свекле, при этом превышение допустимых концсшрациЙ огмечено лишь для Cd в вариантах с внесением ОСВ и вер-микомпосга 3. Наиболее высокое количество ТМ, кроме меди, содержалось в пекинской капусте, при этом вся продукция не соответствовала требованиям безопасности но содержанию в пей кадмия. Установлено, что величина коэффициента усвоения ТМ растениями из внесенных удобрений определяется видом (составом) удобрения, сроком взаимодействия ею с почвой, конкретным металлом, видом культуры. Максимально I'M были усвоены растениями из навоза.

Глава Я. Эффективность применения удобрений

Эффективность применения удобрений нами была «пенена но разным критериям: по изменению затрат питательных веществ на формирование единицы урожая; но использованию элементов питания из удобрений; по окупаемости удобрений прибавкой урожая; но энергшическому критерию. Нее расчеты проведены на примере мнкрололевых опытов №№ 2. 3-

Расчег удельною выкоса элеменюв шпанпя культурами показал, чк> наиболее рациональный расход элементов питания ячменем в опыте № 2 отмечен при внесении нашт и компоста 1, в опыте № 3 - помета.

При опенке эффективности удобрений необходимо учитывать коэффициенты их использования растениями. Это важно как в а I роно ч нчес ком, так и в экологическом плане, поскольку от нолтмы использования питательных веществ из удобрений зависит продуктивность культур, изменение свойстп пахотного слоя почвы, прежде всего, питательного режима, миграция элементов но профилю, которая может привести как к обогащению более глубоких слоен почвы «полезными» соединениями, так и к эа1рязненню подземных вод биогенными элементами. Коэффициенты определялись разностным методом, т.е. бет учета влияния ударений на потребление элементов гипания >п самой почвы. Коэффициенты использования элементов литания раоениями в рассматриваемых опытах отличаются от средних значений. В целом наиболее эффективно азот и калий усваивались из ОСИ (соответственно 39,8 и 53,3 %), а фосфор- из помета и навоза (сосшклст пенно 39 и 27,7%).

Нанболее совершенным показателем, характеризующим эффективность применения органических удобрений, может служить оценка их достоиист но энергетическому критерию, который не завиотг ог конъюнктуры рынка и характеризует совершенство развития техполотй и технических среден дли нч осуществления. В мнкроиоленмх опытах 2,3 внесение всрмнкомпостов энергически предпочтительнее, чем внесение ОСВ и ком постов, использование навоза в опыте № 2 оказалось эффективнее перми ко м I юс I а 1, действие перчи ком поста 2 в опыте № 3 - эффективнее помета.

ВЫВОДЫ

I. Изучение адаптационной способности червей показало, что чистые ОСВ и куриный помет являются для них витальной средой. Наиболее благоприятные условия для воспроизводства потомства и нарастания биомассы червей отмечены в компосте на основе ОСВ и навоза, где количественный прирост составил 127 а масса увеличилась на 33 % по отношению к контролю (чистый подстилочный навоз).

В результате верм икомиоегирова! иш содержание ajo та в полученных удобрениях снижалось на 15-27 % по сравнению с исходным компостом и было практически пропорционально увеличении» количества популяции червей, изменение фосфора и калия не имело определенной закономерности.

Содержание тяжелых металлов в верми ком постах в целом было ниже, чем в но ходных ком постах. Наиболее существенно снизилось содержание кадмия (на 11' 92 меди (на 60-67 %), пикет» (на 56-82 %). Удобрения, за исключением пер-микомлоста на основе ОСВ и навоза, не соответствуют нормативным требованиям по содержанию в них кадмия.

2. Удобрения не оказали существенного влияния на физико-химические свойства почвы, при тенденция к снижению кислотности и увеличению суммы поглощенных оснований. При этом преимущества вермикомпостон перед исходными компонентами не выявлено. На содержание гумуса изучаемые вермиком посты окатали одинаковое и более сильное влияние, чем навоз и ОСВ, увеличив ею на 0,12% по сравнению с исходным. Содержание подвижных соединений фосфора при внесении удобрений возрастает в среднем по опытам на 15-25 ЧЬ, но наиболее существенно ~ при внесении ОСВ. Содержание аммиачного азота в полевых условиях в удобренных вариантах изменяется в пределах 5-20 мг/кг при четкой динамике увеличения его от мая к августу. Верм иком и осты с ОСВ на основе навоза и помета уступали последним, внесенным в чистом виде, но превосходили ОСВ.

3. Агроэколошческая оценка вермнкомпоста по биологической активности почвы показала отсутствие негашеного влияния изучаемых удобрений на почвенно-бшгический комплекс. Внесите всрмикомиосгов по отношению к контрот [.ному варианту стабильно повышало интенсивность дыхашы ночей (в среднем на 27 %), шприфнцирующую активность (на 37 %); цсллюлолитическая активность возрастала на 93 tí при возделывании овощных культур, но снижалась на 13 % при выращивании зерновых.

4. Применение opi'aiотческих удобрений способствовало увеличению содержания в почве валовых запасов кадмия, меди, хрома (соответственно на 4-18 9-52 826 %); количество свинца увеличилось лишь при внесении ОСВ (на 22 ?ó>. Во всех случаях содержание рассматриваемых элементов не превышало ПДК.

5. Вермикомпосты оказали значительное влияние на урожайность сельскохозяйственных растений, изменяющуюся в зависимости как от вида вермпкомпоста, так н ог биологических особенностей культуры. Иа зерновых культурах (озимая ганетша, ячмень) лучшим был вермикомпосг на основе ОСВ и noMeia (прибавка составила 39 % к контролю, 5 % - к вермнкомпосту на основе ОСВ и навоза). Максимальная продуктивность столовой свеклы, моркови и пекинской капусты также получена при внесении этого же удобрения, причем прибавка составила бб % по отношению к контролю, 7 % - к вермнкомпосту на основе ОСВ и навоза и 13 íó — к вермнкомпосту на основе ОСВ и соломы, tía салате и редисе большее

влияние оімсчсно но вгрмнкомпоеіу па основе ОСВ и нажги (96 % к контролю н 42 % - к верм«компосту на основе ОСВ и помета).

6. Качество овощной продукции, выращенной при использовании всрмнкочносюв на основе ОСВ, а целом оценивается как удовлетворительное: содержание витамина С в столовой свекле, моркови, пекинской капусте и салате выше, чем на коїпроке на 12-160 содержания Сахаров - на 12-39?'», сухош всшесн& - па 518 %. При этом наиболее существенно улучшилось качество столовой свеклы. Среди верминомностов некоторые преимущества имело удобрение, полученное на основе ОСВ и навоза.

7. Безопасность сельскохозяйственной продукции оценивали по концентрации нитратного азота и тяжелых металлов. Превышение ПДК но ніггратам обнаружено только в случае выращивания стшовой свеклы на «чистом» ОСВ (2,6 ПДК) и пермикомпосте па основе ОСВ и помет (1,1 ПДК). Сравнение ьермнкомпостов с исходными органическими удобреннями не выявило различий во влиянии их на содержание нитратного азота в продукции.

Выращенная продукция не превышала ПДК по содержанию свиниа. шшкп и мели, но не соответствовала санитарно-гигиеническим требованиям но кадмию: столовая свекла - при внесении ОСИ и всех вермикомностов; столовая морковь -при использовании ОСВ и вермикомпост на основе ОСВ и соломы; пекинская капуста — но всех вариантах.

8. Исследованиями установлено, по при внесении верм и ком постов увеличивается удельный вынос (гінмой пшежшей азога и фосфора (в среднем на 8 и 32 % соответственно но сравнению с контролем) при незначительном снижении иоіребле-ния калия: вынос ают ячменем увеличивается на 14 % при практически неизменном потреблении фосфора и калия.

9. Окупаемость вермикомпостов прибавкой урожая варьируег от 58 кг/г (ОСВ » навоз) до #0 кг/г (ОСВ помет), йсрмішшмосіи оказали бдатьший агрономический эффект, чем ОСВ и ііревосходіиїн действие подстилочного панота и куриного помета,

В целом, внесение верчикомпостон в. опытах, несмотря на высокие знсргоіаіра-ты, было эффективно.

РЕКОМЕНДАЦИИ ПРОИЗВОДСТВУ

1. На основании проведенных исследований можно рекомендовать при вермн-ком нос тирован ии ОСВ использовать их после предварительного компостирования с навозом юн пометом, взятых в соотношениях і; 1, Учитывая, что содержание тяжелых металлов в нол>чешшх удобрениях (вермн ком постах) остается относительно высоким, наиболее целесообразно их применение под зерновые, технические и кормовые культуры. При этом необходим жесткий контроль за получаемой растениеводческой продукцией.

СПИСОК ОПУБЛИКОВАННЫХ РАБОТ ПО ТЕМЕ ДИССЕРТАЦИИ

1. Зеленкина И.Д. Влияние биогумуса на качество товарной продукции редиса и

салага ! Зеленкина И.Д., Варламова Л.Д., Гитова В.И. // Актуальные вопросы совершенствования технологии производства и переработки продукции сельского хозяйства: Матер, регион, иаучно-практ. конф. - Йошкар-Ола: Map. гос. ун-т,2001.-С. 96-98.

2. Зеленкина ИЛ. Эффективность разных доз и приемов использования вери и ком-

поста / Зеленкина И .Д., Варламова Л.Д., Титова В.И. //Актуальные проблемы десного хозяйства и рациональное нспользоваште природных ресурсов. — Н. Новгород: НГСХА,2002. - С. 242-246.

3. Варламова Л.Д. Возможность использования осадков сточных вод в вермикуль-туре / Варламова Л.Д., Зеленкина ИД. / Здоровье, питание - биологические ресурсы; Матер, научно-пракг. конф., посвященной 125-летию со дня рождения Н.В. Рубинскош. - 2-х т. - Киров: НИИСХ Северо-Востока, 2002. - Т.1. - С. 266-269.

4. Варламова Л.Д. Эффективность удобрений, полученных с использованием OCR,

в звене полевого севооборота/ Варламова Л.Д., Зеленкина И.Д. Н Почвы — национальное достояние России: Матер, съезда IB Докучаевского общества почвоведов. - Новосибирск: Наука - Центр, 2004. - Кн. 2. — 38 с. 5. Титова В.И, К вопросу о возможности использования вермикомпостов па основе осадков сточных вод / Tirropi В.И.. Варламова Л.Д., Короленко И.Д. // Дождевые черви и плодородие почв: Матер, 2-Й межд. конф. — Владимир, 2004. - С. 186-187.

Подписано в печать 02.09.2004 г. Усл. печ. 1. Тираж 100 экз. Заказ № 266 Нижегородская государственная сельскохозяйственная академия 603107, г. Нижний Новгород, пр. Гагарина 97

Типография НГСХА

»116599