Бесплатный автореферат и диссертация по сельскому хозяйству на тему

Переработка древесно-растительных остатков компостированием в условиях Подмосковья, влияние компоста на рост саженцев сосны обыкновенной

ВАК РФ 06.03.01, Лесные культуры, селекция, семеноводство

Автореферат диссертации по теме "Переработка древесно-растительных остатков компостированием в условиях Подмосковья, влияние компоста на рост саженцев сосны обыкновенной"

□□3487131

На правах рукописи

Рожко Александр Александрович

ПЕРЕРАБОТКА ДРЕВЕСНО-РАСТИТЕЛЬНЫХ ОСТАТКОВ КОМПОСТИРОВАНИЕМ В УСЛОВИЯХ ПОДМОСКОВЬЯ, ВЛИЯНИЕ КОМПОСТА НА РОСТ САЖЕНЦЕВ СОСНЫ ОБЫКНОВЕННОЙ

06.03.01 - Лесные культуры, селекция, семеноводство

1 О ДЕК 2009

Автореферат

диссертации на соискание ученой степени кандидата сельскохозяйственных наук

Москва 2009

003487131

Работа выполнена в Государственном образовательном учреждении высшего профессионального образования «Московский государственный университет леса» (ГОУ ВПО «МГУЛ»)

Научный руководитель: кандидат технических наук, доцент

Золотаревский Александр Алексеевич

Официальные оппоненты: доктор биологических наук, профессор

Курамшин Владимир Яковлевич

кандидат сельскохозяйственных наук, доцент

Шкарпнов Сергей Львович

Ведущая организация: ФГУП Академия коммунального

хозяйства им. К.Д. Памфилова

Защита состоится « 23 « декабря 2009 г. в 10 часов на заседании диссертационного совета Д 212.146.02 при Государственном образовательном учреждении высшего профессионального образования «Московский государственный университет леса» по адресу: 141005, Московская обл., г.Мытищи 5, ул. 1-я Институтская, 1, Московский государственный университет леса.

С диссертацией можно ознакомится в библиотеке ГОУ ВПО «МГУЛ».

Автореферат разослан «20» ноября 2009 г.

Ученый секретарь диссертационного совета, доцент

Никитин Ф.А.

ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫ

Актуальность темы

Проблема переработки порубочных остатков, при проведении всех видов рубок существует достаточно давно и в настоящее время является одним из приоритетных направлений ведения лесного хозяйства в рекреационных лесах Московского лесопаркового пояса.

На сегодняшний день для работы в ландшафтном строительстве такого мегаполиса, как Москва, требуется значительное количество плодородного грунта, который доставляется с соответствующих предприятий, расположенных за сотни километров от города. Органические добавки в грунт, в виде торфа, сапропеля, которыми располагают эти предприятия, в определенной мере можно заменить компостами из древесно-растительных остатков, получаемых при проведении уходов в городских насаждениях и проведении рубок ухода в рекреационных лесах Московского лесопаркового пояса. Полученный таким образом плодородный грунт можно успешно использовать как в городских зеленых хозяйствах, так и при выращивании посадочного материала в питомниках, причем при значительной экономии средств. Правительством Москвы было принято постановление от 27 июля 2004 года №514-ПП «О повышении качества почвогрунтов в г. Москве» и постановление № 376-ПП от 31 мая 2005 г. «Об использовании порубочных и растительных остатков для приготовления древесной щепы, компостов, почвогрунтов, и применение их в благоустройстве и озеленении г. Москвы».

В свете этого выполненная работа достаточно актуальна, так как нацелена на исследование процесса компостирования ДРО и влияния получаемого компоста при выращивании посадочного материала, в частности саженцев сосны обыкновенной с закрытой корневой системой.

Цель работы

Разработать комплекс агроприемов для ускоренного компостирования древесно-растительных остатков и использование компоста из ДРО при выращивании посадочного материала (саженцы сосны) с ЗКС в условиях Московского региона.

Научная новизна

1. Изучен процесс компостирования древесно-растительных остатков с учетом влияния основных факторов на процесс.

2. Выполнена экотоксикологическая оценка компоста из древесно-растительных остатков.

3. Изучена возможность применения почвенных смесей на основе компоста из ДРО для выращивания сосны обыкновенной с ЗКС в питомниках Московской области.

Практическая ценность работы

1. Определены и исследованы факторы, позволяющие сократить время получения готового компоста.

2. Установлены оптимальные дозы компоста в составе почвенной смеси для выращивания саженцев сосны обыкновенной в контейнерах.

3. Разработанные рекомендации по компостированию ДРО и применению почвенных смесей на основе компоста для выращивания саженцев сосны обыкновенной в контейнерах, внедрены и эффективно используются в Москворецком ЛПХ.

На защиту выпосятся следующие положения

1. Обоснование целесообразности компостирования древесно-растительных остатков в Московском регионе.

2. Рекомендации по промышленному методу полевого компостирования древесно-растительных остатков лесопаркового хозяйства и оценка соответствия экологическим требованиям получаемого компоста.

3. Эффективность применения компостов на основе древесно-растительных остатков для выращивания посадочного материала с ЗКС (саженцы сосны) в питомниках.

Личный вклад автора

1. Самостоятельно выполнены работы по ускорению процесса компостирования ДРО с учетом факторов влияющих на процесс.

2. Проведены микробиологические исследования компоста.

3. Проведены измерения и обработка показателей роста и развития модельных растений в результате применения компостов на основе древесно-растительных остатков.

Апробация работы и публикации

Материалы диссертационной работы были апробированы в докладах на научной международной конференции («Актуальные проблемы рекреационного лесопользования» Москва 2007 г.) и на научно-технической конференции профессорско-преподавательского состава и аспирантов Московского Государственного Университета леса в 2008 г., и в трех опубликованных статьях.

Структура и объем диссертации.

Диссертационная работа изложена на 150 стр. машинного текста, содержит 28 таблиц, 44 рисунков и состоит из введения, пяти глав, выводов и практических рекомендаций к производству, списка литературы из 100 наименований.

СОДЕРЖАНИЕ РАБОТЫ ГЛАВА 1

Обзор существующих технологий переработки ДРО и способы выращивания посадочного материала с закрытой корневой системой (ЗКС)

Агротехнические приемы, применяемые при выращивании лесопосадочного материала, направлены на создание наиболее благоприятных условий для прорастания семян, приживаемости и роста растений за счет изменения плодородия почвы.

На сегодняшний день основными органическими удобрениями в питомниках лесной зоны являются торф, сапропель; в питомниках лесостепной и степной зон - перепревший навоз, перегной и компосты.

Однако в чистом виде эти удобрения применяются редко, так как для их использования требуются значительные подготовительные работы (подсушка, проветривание, перепревание, очистка от семян сорняков и др.). Как правило, для подкормки растений применяются торфонавозные, торфоминеральные, торфо-фекальные, навозно-земляные, смешанные и другие компосты.

По данным ряда ученых (Лобанов, 1953; Шемаханова, 1956; Шубин, 1957; Шубин, 1973; Синников, Калугина, 1984; Hilszczanska, 2000) целенаправленное воздействие на растение и окружающую среду путем повышения плодородия почвы кроме выше означенных способов может осуществляться также за счет компостов на основе древесных остатков.

В Архангельском институте леса и лесохимии под руководством A.C. Синникова проводились работы по использованию в качестве органических удобрений компостов на основе древесной коры. Компосты использовались в лесных питомниках при выращивании сеянцев хвойных пород в теплицах и открытом грунте. Для таких компостов характерно высокое содержание подвижных форм азота, фосфора и калия, что в значительной степени снижает расход минеральных удобрений. Имеется и еще ряд работ, подтверждающих возможность использования подобных компостов.

Однако проведенный нами анализ существующих технологий приготовления и использования компостов позволил сделать заключение о том, что такой значительный резерв удобрений, как компосты на основе переработанных древесно-растительных остатков (ДРО), служащих для улучшения физико-химических свойств почвы и повышение ее биологической активности, используется значительно реже.

Исследования КарНИИЛП показали, что на гектаре лесной площади можно заготовить до 8,6 м3. отходов лесозаготовок и 15,1м3. пнево-корневой древесины, которые можно использовать для производства тех-

нологической щепы. Но до недавнего времени основная масса щепы использовалась не для производства компостов, как основных компонентов жизненной среды растений, а для других целей (мебельное производство, топливо и др.).

Переработка и компостирование в промышленных масштабах этих ДРО позволит использовать полученные компосты для обогащения грунтов и в краткие сроки решить такие проблемы, как переработка части городских остатков, улучшение биологического и физико-химического состояния почв на территориях, занятых под зеленые насаждения города, выращивание посадочного материала.

В последнее время, в большинстве стран с интенсивным ведением лесного хозяйства расширяется производство и использование посадочного материала с закрытой корневой системой. Такой посадочный материал имеет более высокий показатель приживаемости в неблагоприятных условиях произрастания, обладает высокими темпами роста в высоту. При транспортировке к месту посадки его корни не подсыхают и не теряют контакта с субстратом, растение после высадки в течение нескольких недель обеспечены питательными веществами. Посадку таких сеянцев и саженцев производят не только весной, осенью, но и летом и даже зимой, когда почва ещё не промерзла при невысоком снежном покрове (А.И. Писа-ренко, 1976 г, Е.И. Савич 1977 г.).

Как известно (Новосельцева А.И., Смирнов H.A. справочник.. 1983), при пересадке лучше приживаются древесные растения с ненарушенной корневой системой (ЗКС), которые выращиваются в специальных контейнерах. Для сеянцев наиболее широкое распространение получили бумажные горшки. Они просты в изготовлении и достаточно дешевы. Для выращивания саженцев более эффективно применение пластиковых контейнеров. Исследования Е.И. Савич показали, что путем изменения размеров и формы контейнеров и, как следствие, корнезакрывающего кома можно регулировать размеры посадочного материала.

Как показали исследования в большинстве существующих технологий производства сеянцев и саженцев, как правило, используются различные виды торфа или субстраты на его основе. Использованию же других видов субстратов и, в частности, субстратов на основе переработанных ДРО в районах, имеющих недостаточные запасы торфа, уделено недостаточно внимания. Это в полной мере относится к Московскому региону.

В Москву для проведения озеленительных работ ежегодно завозится более 1млнм растительных грунтов и 10 млн м3 минерального грунта, что требует значительных капиталовложений. В то же время годовой объем накопления ДРО в городе Москве, по данным ОАО «Прима-М», в среднем составляет около 100 тыс. м3 (порубочные остатки - 54000 м3, трава и опавшие листья -46000 м3). В пригородных лесопарках ежегодный объем древесины от проходных рубок и рубок ухода с 1 га. в среднем составляет

6 м3 в год. Общая площадь пригородных лесопарков (по данным ВНИИЦ-лесресурс и Мослесопарка) составляет 62466,4 га. Из этого следует, что годовой объем древесно-растительных остатков пригородных лесопарков составляет до 350000 м3. Приведенные данные говорят о том, что Московский регион имеет значительные резервы для создания собственных запасов растительного грунта.

Поэтому в нашей работе в качестве основных будут решены вопросы подготовки почвенных субстратов на основе компостов из ДРО в условиях Московского региона и использования их при выращивании саженцев и сеянцев с закрытой корневой системой.

ГЛАВА 2

Объекты, программа и методика исследований Объекты исследований

Объектами исследований является изучение процесса компостирования ДРО и влияние доз компоста в почвенных смесях на рост и развитие саженцев сосны обыкновенной, выращиваемой в контейнерах.

Работы выполнялись в течение пяти лет. Научный руководитель канд.техн.наук, доцент A.A. Золотаревский, научный консультант профессор И.И. Дроздов.

Способы переработки и компостирования ДРО были исследованы в Ульяновском лесопарке Москворецкого JII1X Московской области. Исследования по выращиванию саженцев сосны обыкновенной в контейнерах в различных почвенных смесях на основе компоста были проведены в декоративном питомнике того же леспаркхоза.

Программа исследования

Древесные остатки являются естественным источником органических удобрений, так необходимых растениям для роста и развития. Положительное влияние периодического внесения измельченных остатков (опилок, коры, хвои) известно достаточно давно, однако широкое применение одних только остатков в качестве удобрения почвы малоэффективно. Для выращивания саженцев в питомниках лучше использовать различные почвенные смеси, полученные на основе компостов из переработанных ДРО. Поэтому перед нами стояли следующие задачи изучения способов переработки ДРО, факторов, влияющих на компостирование переработанных остатков и создание почвенной смеси на основе компоста из ДРО, а также влияния полученного субстрата на рост саженцев сосны обыкновенной с закрытой корневой системой. Для решения этих задач предусмотрена следующая программа исследований:

1. Исследование процесса переработки и компостирования ДРО.

2 Исследование влияния основных факторов на срок компостирования:

- исследование влияния температуры бурта;

- исследование влияния влажности бурта;

- исследование влияния объема зеленой массы в бурте.

3. Оценка соответствия физических и агрохимических свойств компоста к нормативным требованиям.

4. Исследование агротехники выращивания саженцев сосны обыкновенной в контейнерах в почвенно-грунтовых смесях на основе компоста.

5. Исследование влияние различных доз компоста в почвенных смесях на рост и развитие надземной части и корневой системы саженцев сосны обыкновенной в контейнерах.

6. Проведение анализа результатов исследования.

7. Подготовка практических рекомендаций и определение их хозяйственной эффективности.

Методика проведения исследований

Исследования выполнялись с использованием апробированных и принятых в лесном хозяйстве методик. Физические и агрохимические свойства компоста определяли по общепринятым методикам.

Методы определения физических свойств компоста: плотность - по Качинскому; влажность (полевая и гигроскопическая) - весовым методом; Водопроницаемость - методом трубок по Качинскому; структура (сухое просеивание и водопрочная структура) - по Саввинову. Методв определения агрохимических свойств компоста: гумус (органический углерод) - по Тюрину; общий азот - по Кьельдалю; подвижный фосфор (Р2О5) и обменный калий (К20) - по Кирсанову в модификации ЦИНАО; содержание калия - на плазменном спектрофотометре ГСАР- 500; нитратный и аммиачный азот (N-N03) и (N-N114) - по Макарову и Геращенко; рНкС1 - потен-циометрически; гидролитическая кислотность - по Каппену; обменная кислотность (подвижный алюминий и обменный водород) - по Соколову; сумма обменных оснований (Б) - по Каппену - Гильковицу с тригонометрическим окончанием; степень насыщенности основаниями (V) - по расчету; тяжелые металлы (Сд., Си, Сг, №, Со, 2п) - на плазменном спектрофотометре ГСАР- 500.

Биометрические и физиологические показатели растений определяли в конце вегетационного периода по массе наземной части, стволиков и корневой системы не менее, чем с 30 растений в одном варианте.

Для исследования процесса переработки ДРО на лесосеках, городских территориях и на полигоне были изучены механизированные схемы измельчения остатков и подобраны специальные машины (передвижные

рубильные машины ТТ-9711 (производства Финляндии) на базе трактора К-700А, навесные рубильные машины ТР 860 РН на базе трактора МТЗ 82) позволившие получить щепу необходимых размеров (15-25 мм.) Измерения проводились в десятикратной повторности с помощью штангенциркуля.

С целью проведения экспериментальных исследований влияния объема зеленой массы в бурте на сроки компостирования древесно-растительных отходов были насыпаны три бурта объемом более 100 куб.м. каждый. В первом варианте объем зеленой массы в бурте составлял 10% от общего объема бурта, второй вариант 30 % зеленой массы, в третьем 60 %. В зависимости от этих условий нами определялись соответствующие срок компостирования.

Аналогично решались вопросы исследования влияния температуры и влажности внутри бурта. Температуру и влажность внутри бурта измеряли термометрами и измерителями влажности. В вариантах состав компостируемой массы был одинаков. Количество перемешиваний и полива буртов было равно во всех вариантах исследований. Для определения оптимального объема бурты закладывались весной и осенью.

Исследования по выращиванию саженцев сосны обыкновенной на опытном питомнике были проведены в соответствии с методикой проведения полевых опытов (Доспехов, 1973 г.). Схемы опытов с подробной характеристикой вариантов и анализом полученных результатов отражены в разделах специальной главы.

Сеянцы сосны обыкновенной были посажены в контейнеры с различными дозами компоста в почвенных смесях.

Для изучения роста и развития саженцев сосны обыкновенной в контейнерах нами были взяты двухлетние сеянцы из посевного отделения питомника Подушкинского лесопарка весной 2005г. Сеянцы высаживались в контейнер объемом 5 литров. Для определения эффективности выращивания саженцев было заложено 4 варианта опыта с различным содержанием компоста из ДРО в почвенной смеси. Преобладающими почвами па территории Москворецкого ЛПХ, и в питомнике, где проводились исследования, являются дерново-подзолистые свежие, среднесуглинистые. Поэтому при изготовлении почвенных смесей для посадки мы использовали компост из ДРО, смешанный с легким суглинком. В пропорциях 0:1, 1:2 и 2:1, а также, 1:0. За контроль принималась посадка в грунт без добавок компоста (0:1).

Для статистической обработки материала использовалась компьютерная программа ЕХЕЬ.

Природные условия и регионы исследования

Москворецкий леспаркхоз расположен в юго-западной части лесопаркового защитного пояса г. Москвы на территории двух административ-

ных районов Московской области - Одинцовского и Ленинского и на территории г. Москвы - в двух муниципальных округах.

Территория леспаркхоза, как и всей Московской области, относится к зоне умеренно - континентального климата. Радиационный баланс значительный, способствующий прогреванию и увлажнению почвы и обеспечивающий достаточное испарение выпадающих осадков.

Структура почвенного покрова не отличается особой сложностью.

Преобладающими почвами на территории леспаркхоза являются: дерново-подзолистые свежие, среднесуглинистые.

ГЛАВА3

Исследование факторов, влияющих на процессы компостирования переработанных ДРО

Сырьевая база

При плановом уходе за зелеными насаждениями города (кронирова-ние, вырубка сухих и травмированных деревьев и кустарников; скашивание трав; и т.д.) и пригородных лесопарков (проходные и рубки ухода) образуется большой объем древесно-растительных отходов (ДРО).

Общий объем ДРО по Москве и пригородным лесопаркам составляет до 450 ООО м3 в год. Такое количество сырья диктует необходимость создания специальных комплексов по утилизации древесно-растительных остатков с последующим получением высококачественного компоста.

Биотермическая переработка древесно-растительных остатков - это биохимический процесс, при котором совокупность различных микроорганизмов способствует разложению органического вещества остатков при определенных условиях (влажность, содержание кислорода, температура и др.) таким образом, что в конце процесса образуются гумусоподобные вещества, двуокись углерода, вода и неорганические соли, а также антибиотические вещества.

Процесс идет с выделением тепловой энергии, которая расходуется на испарение воды и интенсификацию жизнедеятельности микроорганизмов. Биохимическое разложение органического вещества отходов может происходить как в кислородных (аэробных), так и в бес кислородных (анаэробных) условиях.

«Саморазогревание» и обеззараживание остатков происходят за счет неполного использования микроорганизмами выделяемой ими энергии для поддержания своей жизнедеятельности, в результате чего температура компостируемых остатков повышается до 60-75°С.

Условием для поддержания высокой температуры в процессе компостирования является то, что система должна терять меньше тепла, чем производить. Это возможно только при большом объеме компостируемых

остатков, когда процесс не зависит от погодных условий. Задачей создаваемого комплекса по утилизации древесных остатков, вывозимых из лесопаркового пояса и доставляемых организациями городского хозяйства, строительными фирмами и частными лицами, является их переработка в стандартную щепу размером 25-50 мм. Переработке предшествует сортировка отходов по содержанию древесины отдельных пород, уровню разложения древесины, примесей коры, хвои, листьев и др.

Структура технологического процесса компостирования ДРО приведена на рис. 1.

Рис. 1. Структура технологического процесса переработки и компостирования ДРО

Технология компостирования переработанных ДРО

Исследования процессов компостирования переработанных ДРО проводились в период с 2004 по 2007 год.

Закладка бурта компостирования Древесная щепа и зеленая масса (листья, трава), тщательно перемешивается фронтальным погрузчиком, при этом добавляется отсев от компостируемого ДРО. Полученная масса сдвигается и формируется на очи-

щенном месте площадки в бурт шириной основания не менее 6м. Боковые склоны насыпаются под углом 45 градусов.

При формировании бурта сырье обильно проливается водой. Для обеспечения проезда техники расстояние между буртами составляет 3,5 — 4м. Для удержания воды по верхней кромке бурта устраивается канавка шириной и глубиной около 0,5 м. В дальнейшем пролив производится по необходимости, в зависимости от влажности бурта.

Компостирование

Процесс разложения сырья на органические составляющие происходит естественным путем. Для поддержания аэробного разложения и предотвращения возникновения анаэробного гниения доступ воздуха внутрь бурта обеспечивается регулярным еженедельным перемешиванием сырья с помощью ковша тракторного погрузчика.

Перемешивание производится путем перемещения (пересыпания) бурта на соседнее свободное место с краю площадки. На место перемещенного бурта пересыпается соседний и т. д. Следующее перемешивание производится в обратном порядке.

Получение компоста

Процесс созревания компоста рассчитан на 6 месяцев. Неперегнив-шие остатки щепы отсеиваются просеивателем компостов « PRIMUS» и в дальнейшем добавляются в свежую щепу для ускорения разогрева компостируемых остатков. Готовый компост складируется для дальнейшего изготовления почвенных смесей.

Факторы, влияющие на процессы компостирования ДРО

В процессе созревания компостируемой массы, для поддержания жизнедеятельности микроорганизмов на оптимальном уровне и активизации биологических процессов, технологий предусмотрено проведение следующих дополнительных мероприятий:

- принудительная аэрация компостируемой массы в буртах (путем регулярного перемешивания погрузчиком);

- дополнительное увлажнение компостируемой массы на всех этапах переработки.

Для определения параметров процессов, протекающих внутри бурта на протяжении всего периода созревания компостируемой массы, проводятся регулярные замеры температуры и влажности внутри бурта. По результатам измерений можно получить представление о протекающей фазе, состоянии процесса и необходимости проведения корректировки параметров среды обитания микроорганизмов, участвующих в процессе компостирования.

Задачами исследований явилось изучение и обоснование технологических параметров и условий компостирования древесно-растительных остатков, а именно:

- оптимальный объем зеленой массы (трава, листья) в бурте;

- оптимальная влажность и температура компостируемой массы;

- количество аэрации в различные сезоны года.

Исследование влияния объема зеленой массы в бурте на срок компостирования ДРО

В результате исследований (рис. 2) было установлено, что при закладке бурта компостирования оптимальный объем зеленой массы (листья, трава) должен составляет 20-30 % от общего объема бурта.

20 18 16 14 12 10

Объем бурта = 100 м3

О а*

ч «

к № я и О О.

10 30 60

V, объем зеленой массы, %

Рис. 2. Влияние объема зеленой массы в бурте на срок компостирования ДРО

Такое количество зеленой массы ускоряет процесс разогрева компостируемой массы. При объеме зеленой массы 60 % и более, сырье в бурте слеживается (превращается в однородную массу), что приводит к возникновению анаэробного процесса и снижению температуры сырья и, следовательно, увеличению срока компостирования. При малом объеме зеленой массы (10 %) или ее отсутствие, закладка бурта зимой предпочтительнее использовать древесину лиственных пород (кроме дуба), т.к. процесс разложения и разогрева сырья идет быстрее, чем из щепы хвойных пород.

Исследование влияния влажности и температур бурта на срок компостирования ДРО

В результате исследований (рис. 3) было установлено, что для создания условий быстрого созревания компостируемой массы необходима определенная температура в бурте. Оптимальная температура сырья лежит в пределах 50-70°С и достигается при объеме бурта не менее 100м3. Для под-

держания этой температуры в зимний период необходимо насыпать бурты объемом не менее 150 куб.м. Если закладывать бурт меньшего объема, то в сильные морозы (-25 - -30°С) он будет промерзать, что приведет к падению температуры внутри бурта и возникновению анаэробного процесса.

Экспериментальные исследования (рис. 4) влияния влажности сырья на сроки компостирования проводились на аналогично сформированных буртах. Во всех вариантах исследований количество перемешиваний было одинаковым. Для определения оптимального объема бурта и влажности сырья варианты буртов закладывались весной и осенью.

При влажности сырья, лежащей в пределах от 10 % до 40 %, происходит увеличение времени компостирования от 8 до 20 месяцев.

и

н &

о

0

20

50

100

V, объем бурта, м3

-♦—Верхняя граница температуры,оптимальной для компостирования бурта -•—Нижняя граница температуры, оптимальной для компостирования бурта. Внутренняя температура бурта при различных объемах бурта.

Рис. 3. Влияние объема бурта на температуру сырья при компостировании

Объем бурта 100 м3

■ Г= 30 °С

■ Г= 50 °С

■ Г= 70 °С

0 10 20 30 40 50 60 70 80 90 100

Сб, влажность бурта,%

Рис. 4. Влияние влажности сырья в бурте на сроки компостирования

При влажности сырья 60-70 % может быть гарантирована высокая скорость протекания биохимических реакций, которые, в свою очередь, определяют длительность процесса компостирования в пределах 6-8 месяцев

При объеме бурта 100 м3, температуре сырья 50-70 °С, влажности в бурте 60-70 %, оптимальном составе компостируемой массы (50 % свежая щепа, 30 % зеленая масса, 20 % отсев после компостирования) срок компостирования ДРО независимо от времени года и внешней температуры лежит в пределах 6 месяцев.

При влажности сырья более 70 % в значительной степени тормозится и полностью подавляется активность микроорганизмов. Гравитационная влага, вытесняя воздух, заполняет пустоты между частицами органического вещества, в результате чего из-за дефицита кислорода создаются анаэробные условия, приводящие к падению температуры компостируемой массы и увеличению сроков компостирования.

В результате проведенных экспериментов были установлены оптимальные условия и параметры технологического процесса компостирования древесно-растительных остатков, позволяющие получить высококачественное органическое удобрение.

Физические и агрохимические свойства компоста из ДРО

Компост из древесных остатков после просеивания представляет собой серовато-черную однородную сыпучую слегка увлажненную массу, полностью органического происхождения. При сравнении полученных показателей компоста на основе переработанных ДРО с нормативными показателями получены следующие результаты:

- компост из древесных остатков характеризуется значениями рНКС| и рН„2о, составляющими 6.8 и 7,5 соответственно, что свидетельствует о слабощелочной реакции среды компоста.

Содержание органического вещества составляет 51.5 % и оценивается, как слегка завышенное, превышающее уровень нормативных показателей на 20 %.

Компост из древесных остатков по уровню химического и биологического загрязнения относится к допустимой категории загрязнения.

В соответствии с заключением Территориального управления Федеральной службы по надзору в сфере защиты прав потребителей и благополучия человека по городу Москве от 18.05.2005 № 7-33/4073-264:

- среднее значение МЭД гамма-излучения составило 0,10мкЗв/ч.;

- в исследованных образцах компоста радиоактивного загрязнения не выявлено;

- исследованные показатели соответствуют требованиям нормативных документов (НРБ-99 СП 2.6.1.758-99, ОСПОРБ-99 СП 2.6.1.799-99).

В соответствии с санитарно-эпидемиологическим заключением Территориального управления Федеральной службы по надзору в сфере защиты прав потребителей и благополучия человека по городу Москве от 05.08.2005 № 12/6586 компост из древесных остатков соответствует санитарно-эпидемиологическим нормам и правилам и может использоваться для благоустройства и озеленения на территории г. Москвы

ГЛАВА 4

Исследование влияния доз компоста из ДРО

в почвенных смесях на рост саженцев сосны обыкновенной с закрытой корневой системой (ЗКС)

Современное производство посадочного материала с закрытой корневой системой и его выращивание представляет собой сложный технологический процесс, важным звеном которого является выбор основного компонента почвенной смеси.

Поэтому, опираясь на имеющиеся в литературе научные данные по использованию почвенных смесей при выращивании сосны обыкновенной с ЗКС, в тех регионах, где отсутствует торф или его использование неоправданно, позволило нам использовать в своих исследованиях в качестве основного компонента почвенной смеси - компост из ДРО.

Целью нашего исследования является изучение влияния почвенной смеси на основе компоста из ДРО на рост саженцев сосны обыкновенной в контейнерах.

Влияние доз компоста из ДРО в почвенных смесях на рост саженцев сосны обыкновенной в контейнерах

Показатели роста 3-х летних саженцев сосны обыкновенной, доращиваемых в контейнерах 5л (смесь компоста с суглинистой почвой) представлены в таблице 1.

Результаты исследований и полученные данные о влиянии различных доз компоста на рост саженцев сосны обыкновенной позволяют судить о эффекте используемого компоста из ДРО при изготовлении почвенных смесей для выращивания саженцев с ЗКС. Удобрительное действие компоста отчетливо прослеживается при выращивании саженцев сосны обыкновенной. Высота стволика в варианте № 2 увеличились на 12 %, в варианте № 3 на 25 % по сравнению с контролем, биомасса надземной части и корней увеличилось на 15 % .

В варианте № 4 у 3-х летних саженцев в чистом компосте наблюдалась пониженная охвоенность, что сказалось на уменьшении показателей воздушно-сухой массы саженцев на 6 % по сравнению с контролем. Увеличение дозы компоста до 100 % приводит к угнетению корневой системы

и уменьшению диаметра стволика, что, прежде всего, объясняется усилением проявления так называемого «эффекта воздушной подушки» (Манга-лис, 1985 г). Средняя высота саженцев, выращенных в смеси 2:1 на 30 % превышает высоту саженцев, выращенных в 100 % компоста.

Анализ приведенных вариантов 4-х летних саженцев позволил сделать заключение, что саженцы выращенные без добавок компоста уступают по высоте саженцам, выращенным в смесях. Но при этом, они по диаметру на 8 %, а по высоте на 12 % превосходят саженцы, выращенные в чистом компосте. Саженцы в варианте №3 превышают по высоте саженцы, выращенные в чистом компосте на 42 % , а по диаметру на 24 % .По сравнению с контролем в вариантах №2 и 3 высота саженцев больше на 20-30 %. Лучшим по всем показателям роста остается вариант № 3. В нем стандартными являются 87 % саженцев.

Таблица 1

Показатели 3-х летних (2+1) саженцев сосны обыкновенной выращенной в контейнере после внесения различных доз компоста.

Вариант опыта Средние роста показатели саженцев Воздушно-сухая масса саженцев, г/% Выход стандартных саженцев % 1 Отношение массы надземной 1 части к массе корней саженцев

№ Соотношение компоста с грунтом высота стволика, ст(Х ± Бх) диаметр корневой шейки. ствол в то хвоя корни всего

% %

3-летние саженцы сосны обыкновенной

1. Контроль, 0:1 28,3±1,85 100 4,1±0,95 100 1,45 100 3,70 100 1,65 100 6.83 100 80 100 3,0

2. 1:2 31,8±1,94 112 4,2±1,21 102 1,51 104 4,10 110 2,20 130 7,87 115 91 113 2,5

3. 2:1 35,3±1,86 125 4,4±1,14 107 1,49 102 3,90 105 1,86 108 7,21 105 85 106 2,9

4. 1:0 26.8±1.72 94 3,9±1,18 95 1,42 98 3,40 92 1.60 95 6,42 94 75 93 3,0

Примечание: над чертой приведены данные в абсолютных величинах, под чертой - в % к контролю.

Таблица 2

Оценка (с использованием I - критерия Стьюдента) существенности различий показателей роста 4-х(2+2) летних саженцев сосны обыкновенной между вариантами опыта.

Сравнение вариантов По высоте По диаметру

1 Т

1Д 1та6. Р 1Д 1та6. Р

2 > 1 9,9 2,1 0,999 0,8 2,1 0,95

3> 1 14,7 2,1 0,999 2,0 2,1 0,95

3 > 2 5,3 2,1 2,1 0,99 0,999 1,0 2,1 0,95

1 >4 5,0 2,1 0,99 1,1 2,1 0,95

2 > 4 12,7 2,1 0,99 2,1 2,1 0,999

3 > 4 16,5 2Д 0,99 4,2 2,1 0,999

Таблица 3

Распределение 4-х(2+2) летних саженцев сосны обыкновенной по группам высот стволиков (А) и группам диаметров корневых шеек (Б), % в вариантах опыта

А. Варианты опыта Количество саженцев % по группам высот, см

25-29,9 30-34,9 35-39,9 40-44,9 45-49,9 50-54,9 55-59,9 60-64,9 6569,9

1 - 9 19 32 25 15 - - -

2 - - - 2 20 42 28 8 -

3 - - - 2 8 15 18 35 22

4 - 24 30 34 12 - - - -

Б. Варианты опыта Количество саженцев ( %) по группам диаметров, (мм)

6-6,4 6,5-6,9 7-7,4 7,5-7,9 8-8,4 8,5-8,9 9-9,4 9,5-9,9 1010,4

1 - 6 24 28 28 14 - _ -

2 - - - 16 32 38 14 - -

3 - - - - 4 16 38 35 7

4 - 16 49 28 7 - - - -

Для сравнения, следует отметить, что при выращивании саженцев путем перешколивания сеянцев в 3-х летнем возрасте и доращивания их в простой школе в течение 4-х лет, среди семилетних саженцев требованиям ОСТ 56-98-93 соответствуют только 74 % (Янгутов, 1983).

Анализируя распределение 4-х летних саженцев по группам диаметров корневых шеек, можно отметить, что на контроле 80 % саженцев име-

ют диаметры в диапазоне от 7 мм до 8,4 мм, то есть они явно уступают саженцам из вариантов №2 и №3, имеющих диаметры в диапазоне 8-10,4 мм. Наименьшие показатели (от 6,5 мм. до 8,0 мм) диаметры корневых шеек саженцы имеют в варианте № 4., так как корневые системы плохо развиваются в чистом компосте. Достоверность полученных результатов проверялась с использованием I - критерия Стьюдента табл. 2.

Кроме того, нами было изучено (таб.3) распределение 4-х(2+2) летних саженцев сосны обыкновенной по группам высот стволиков (А) и группам диаметров корневых шеек (Б), % в вариантах опыта.

Данные исследований свидетельствуют о перспективности применения почвенных смесей на основе компоста из ДРО и выращивания посадочного материала сосны обыкновенной с ЗКС. Особое внимание при этом необходимо обратить на увеличение плодородия почв в питомниках. Это может быть достигнуто за счет внесения компоста из ДРО.

Влияние доз компоста из ДРО в почвенных смесях на формирование корневой системы у саженцев сосны обыкновенной в контейнерах

Целью исследования является выявление закономерностей формирования корневых систем и изучение влияния развития корней на рост надземных частей саженцев сосны обыкновенной при выращивании в почвенных смесях на основе компоста из ДРО.

Исследование трехлетних (рис.5) и четырехлетних саженцев сосны обыкновенной, выращенных с ЗКС в почвенной смеси на основе компоста в соотношении 2:1 показало наличие прямой достоверной корреляционной связи параметров корневых систем (массы корневой системы) с параметрами надземных частей (высота, диаметр корневой шейки, масса надземной части).

Результаты анализа показали наличие сильной степени корреляции во всех случаях между признаками у трехлетних саженцев сосны обыкновенной. При этом наиболее тесная связь наблюдается в варианте смеси 2:1, между массой корневой системы и высотой стволика (г = 0,96). Важно отметить сильное влияние увеличения массы корней на прирост массы надземной части 3-х летних саженцев в обоих вариантах опыта (коэффициенты регрессии соответственно у = 3,95х - 1,29 и у = 2,84х + 0,49). Около 80 % изменений в массе надземной части у трехлетних саженцев обусловлено изменениями в массе корневой системы.

У четырехлетних саженцев в варианте смеси 2:1 установлена средняя степень прямой корреляции между массой корневой системы и остальными параметрами надземных частей саженцев (диаметром корневой шейки г = 0,92; массой надземной части г =0.93;высотой стволика г =0.92).

У четырех летних саженцев на контроле между признаками обнаружены связи слабого положительного уровня.

у = 7,3047л + 21,825 R2 = 0,93 51

3-летние саженцы

1,80 2,00 Масса корней, г

2,20

2,40

Рис. 5. Зависимость высоты стволика от массы корней у 3-х летних саженцев сосны обыкновенной в варианте почвенной смеси на оспове компоста из ДРО (2:1)

Оценивая результаты исследования, можно отметить, что интенсивный рост надземных частей трехлетних саженцев в основном связан с увеличением массы корневой системы.

Снижение влияния массы корневой системы на развитие надземных частей четырехлетних саженцев сосны обыкновенной, объясняется ограниченным объемом контейнера, что приводит к снижению роста массы корневой системы саженцев.

ВЫВОДЫ

1. При плановых работах по уходу за зелеными насаждениями в городских лесах и пригородных лесопарках Московского региона (крониро-вание, вырубка сухих и травмированных деревьев и кустарников; скашивание трав, проведение плановых рубок ухода и т.д.) образуется около 350-400 тыс. м3 древесно-растительных остатков, для утилизации которых наиболее приемлемым является метод полевого компостирования на полигонах (площадь не менее 2,5 га).

2. При соблюдении всех технологических условий (объем бурта не менее 100 куб.м., температура сырья 50-70 °С., .влажность в бурте 60-70 %, состав компостируемой массы -(50 % свежая щепа, 30 % зеленая масса, 20 % отсев после компостирования) срок компостирования независимо от времени года и внешней температуры составит 6 месяцев

3. Агрохимический анализ показал, что полученный компост обладает достаточно высоким содержанием питательных элементов (фосфор -272мг/кг, калий - 2319 мг/кг) и органического вещества (около 51.5 %). Имеет реакцию среды 6.8 рН.

4. В химико-биологическом анализе прокомпостированных древес-но-растительных остатков видно, что содержание тяжелых металлов в компосте из ДРО не превышает норму. Содержание патогенных микроорганизмов не выявлено.

5. В настоящее время наиболее перспективной является технология выращивания посадочного материала с ЗКС.

5. Результаты исследований показали, что саженцы с ЗКС (оптимальный объем контейнера 5 л), выращенные до 4-х(2+2) летнего возраста в почвенных смесях на основе компоста, превосходят саженцы, выращенные в тех же контейнерах на естественных почвах, в среднем по высоте на 25 %, по диаметру корневой шейки на 20 % и по массе корней на 19 % .

6. Результаты исследований показали, что рост и развитие саженцев сосны обыкновенной с ЗКС зависит от доз компоста в почвенных смесях. Саженцы, выращенные в почвенных смесях, превышают по высоте на 42 % и по диаметру корневой шейки на 24 % саженцы, выращенные на чистом компосте.

7. Для выращивания саженцев сосны обыкновенной с ЗКС наилучший эффект был получен при использовании почвенной смеси, где содержание компоста из ДРО находилось в пределах 40-60 %. Оптимальным соотношением компонентов почвенной смеси является соотношение 1,5:1.

8. Результаты статистического анализа показали наличие сильной степени прямой корреляции (г) во всех случаях между признаками у трехлетних саженцев сосны обыкновенной. При этом наиболее тесная связь наблюдается в варианте смеси 2:1, между массой корневой системы и высотой стволика (г = 0,96).

9. У четырехлетних саженцев в варианте смеси 2:1 установлена средняя степень прямой корреляции (г) между массой корневой системы и диаметром корневой шейки (г = 0,92); массой надземной части (г = 0,93); высотой стволика (г = 0,92).

10. Результаты проведенных исследований показали, что внесение компоста из ДРО обеспечивает восстановление плодородия почв деградированных площадей питомников, и возможность продления сроков эффективного их функционирования с применением интенсивных технологий выращивания посадочного материала.

Практические рекомендации

1. Предприятию по переработке и компостированию ДРО необходим полигон площадью не менее 2,5 га.

- полигон должен иметь улучшенное щебеночное - известковое покрытие крупной фракции.

- полигон должен иметь хорошие подъездные пути;

- на территории полигона должен иметься искусственный или естественный водоем;

2. Перечень машин и механизмов, необходимых для переработки и компостирования ДРО:

- передвижные рубильные машины TT-97R (производства Финляндии) на базе трактора К-700А

- навесные рубильные машины TP 860 РН на базе трактора МТЗ 82 для переработки ДРО в щепу непосредственно на месте рубок (в лесопарках) с последующим вывозом готовой щепы на спецплощадку для дальнейшего компостирования.

- гидроколун на базе экскаватора «Калининец» для утилизации стволов диаметром свыше 400 мм, так как максимальный диаметр подаваемого сырья в рубильную машину не должен превышать этой величины

- автомобилями МАЗ с полуприцепом или КАМАЗ вывозятся на спецплощадку стволовые части спиленных деревьев (из городских лесов)

- щеповозы МАЗ с объемом кузова 44 м3 для перевозки щепы

- транспортные средства сортировки - погрузки древесных остатков автомобили «Урал» с гидрокранами

- просеиватель растительных компостов PRIMUS фирмы КОМ-РТЕСН (Австрия) для получения стандартного компоста

- автопогрузчиком VOLVO с ковшом емкостью 2 м3 для формирования и перемешивания буртов на площадке компостирования.

3. Срок компостирования ДРО независимо от времени года и внешней температуры составит 6 месяцев при соблюдении всех технологических условий объем сырья в бурте не менее 100 м3, оптимальная температура 50-70 °С., влажность в бурте 60-70 %, состав компостируемой массы - 50 % свежая щепа, 30 % зеленая масса, 20 % отсев после компостирования.

4. Для определения и влияния на параметры процессов, протекающих внутри бурта на протяжении всего периода созревания компостируемой массы, проводятся регулярные замеры температуры и влажности внутри бурта.

5. Для выращивания саженцев сосны обыкновенной в контейнерах необходимы двухлетние сеянцы из посевного отделения. Сеянцы высаживаются в контейнер объемом 5 литров, при пересадке корни сеянцев подрезаются до длины 15 см, чтобы исключить перегиб корневой системы.

6. При выращивании саженцев сосны обыкновенной с ЗКС лучшие использовать почвенную смесь, где содержание компоста из ДРО около 60 %.

7. При выращивании саженцев до 4-х летнего возраста оптимальным является размещение контейнеров 25x25 см.

8. Разработанные автором «Рекомендации по промышленной переработке ДРО городского лесопаркового хозяйства методом полевого компостирования» и рекомендации по применению компоста при выращивании саженцев с ЗКС в питомниках внедрены, на производстве по переработке ДРО в ГУ Спецлесхоз «Москворецкий Экспериментальный» и в питомниках этого леспаркхоза.

Публикации

1. Рожко, A.A. Компостирование древесно-растительных отходов с учетом факторов, влияющих на параметры компостирования бурта / A.A. Рожко // Лесохозяйственная информация. - 2009. - № 1/2. -С. 31-34.

2. Рожко, A.A. Изготовление почво-грунтовых смесей на основе компоста из древесной щепы и использование их при выращивании саженцев в условиях пригородного леспаркхоза / A.A. Рожко // Вестник МГУЛ -Лесной вестник. - 2009. - № 4(67). ~ С. 56-59.

3. Золотаревский, A.A. Переработка сырья на местах проведения рубок ухода в условиях рекреационных лесов городского лесопаркового пояса / A.A. Золотаревский, A.A. Рожко // Международная научная конференция. Тезисы докладов. Тов-во научных изданий КМК. - 2007. -С. 166-168.

Отпечатано в полном соответствии с качеством представленного оригинал-макета

Подписано в печать 11.11 2009. Формат 60x90 1/16 Бумага 80 г/м2 Гарнитура «Тайме». Ризография. Усл. печ. л.1,0 Тираж 100 экз. Заказ N° 524.

Издательство Московского государственного университета леса 141005, Мытищи-5, Московская обл., 1-ая Институтская, 1, МГУЛ E-mail: izdat@mgnl.ac.ru

Содержание диссертации, кандидата сельскохозяйственных наук, Рожко, Александр Александрович

ВВЕДЕНИЕ

Глава 1. Обзор существующих технологий переработки ДРО и способы выращивания посадочного материала с ЗКС

1.1. Органические удобрения и технологии приготовления компостов

1.2. Способы выращивания посадочного материала с закрытой корневой системой

Глава 2. Объекты, программа и методика исследований

2.1. Объекты и программа исследования

2.2. Методика исследования

2.3. Природные условия, регионы исследования

Глава 3. Исследование технологии переработки ДРО и факторов влияющих на процессы компостирования

3.1. Технология переработки и компостирования ДРО

3.2. Определение оптимального годового объема сырьевой базы

3.3. Факторы влияющие на процессы компостирования ДРО

3.4. Исследование влияния объема зеленой массы, влажности и температуры бурта на срок компостирования ДРО

3.5. Физические и агрохимические свойства компоста из ДРО

3.6. Оценка химического и биологического загрязнения компоста из ДРО

3.7. Оценка радиологической безопасности компоста из ДРО

Глава 4. Исследование влияния доз компоста из ДРО в почвенных смесях на рост саженцев сосны обыкновенной с ЗКС

4.1. Компост из ДРО как основной компонент в почвенной смеси для выращивания саженцев сосны обыкновенной с ЗКС

4.2. Влияние доз компоста из ДРО в почвенных смесях на рост саженцев сосны обыкновенной в контейнерах

4.3. Влияние доз компоста из ДРО в почвенных смесях на формирование корневой системы у саженцев сосны обыкновенной в контейнерах

Глава 5. Выводы, практические рекомендации

5.1. Выводы

Введение Диссертация по сельскому хозяйству, на тему "Переработка древесно-растительных остатков компостированием в условиях Подмосковья, влияние компоста на рост саженцев сосны обыкновенной"

Актуальность темы

Проблема переработки порубочных остатков, при проведении всех видов рубок — существует очень давно. Особенно остро в Московском регионе, т.к. основные рубки в городских лесах и пригородном лесопарковом поясе составляют санитарные рубки. Специальным постановлением Правительства Москвы было запрещено сжигать порубочные остатки на месте рубок, поэтому переработка древесно-растительных остатков после рубок ухода в настоящее время является одним из приоритетных направлений в рекреационных лесах Московского лесопаркового пояса. В условиях городских и пригородных лесопарков зеленые остатки, которые для естественных почв являются основным источником пополнения питательных запасов, до недавнего времени полностью собирались и вывозились на свалку. В городских почвах, как правило, элементы питания для растений - это вносимые минеральные удобрения. Поэтому дополнительно Правительством Москвы было принято постановление №376-1111 от 31 мая 2005г («ОБ использовании порубочных и растительных остатков для приготовления древесной щепы, компостов, почвогрунтов, применяемых в благоустройстве и озеленении г. Москвы») а также постановление от 27 июля 2004 года №514-1111 («О повышении качества почвогрунтов в г. Москве»)

На сегодняшний день для работы в ландшафтном строительстве такого мегаполиса как Москва требуется огромное количество плодородного грунта, который доставляется с соответствующих предприятий, расположенных за сотни километров от города. Органические добавки в грунт, в виде торфа, сапропеля, которыми располагают эти предприятия в определенной мере можно заменить почвогрунтами, изготовленными на основе компоста из древесно-растительных остатков, получаемых при проведении рубок ухода в лесах городского лесопаркового пояса. В настоящее время только по Москворецкому л леспаркхозу в год объем санитарных рубок составляет до 15000 м .

Усилиями ГУ Спецлесхоза Экспериментальный Москворецкий с помощью Правительства Москвы был создан и успешно работает в течение ряда лет комплекс по переработке древесных остатков с производством технологической щепы. Комплекс машин позволяет утилизировать в щепу не только стволы сухостойных и больных деревьев, а также сучья, ветви и кустарники.

Древесно-растительные остатки, переработанные в щепу применяются: для создания искусственной лесной подстилки на деградированных участках в лесонасаждениях парков и лесопарков; для предохранения почвы от пересыхания. для препятствия роста сорняков. для предотвращения уплотнения почвы и образования почвенной корки, обеспечивая при этом доступ воздуха к корням. способствует размножению в лесной подстилке червей и других насекомых, служащих кормовой базой для птиц и мелких животных, увеличивая их численность в лесу. для улучшения покрытия лесопарковых дорожек и спортивных площадок; для мульчирования почвы; для укрытия корневой системы саженцев на контейнерных площадках питомников; для приготовления биокомпостов методом твердофазной аэробной ферментации на основе древесных остатков с добавлением минеральных и органических удобрений;

Древесные остатки являются естественным источником органических удобрений, так необходимых растениям для роста и развития. Положительное влияние периодического внесения измельченных остатков (опилок, коры, хвои) известно очень давно, однако широкое применение одних только остатков в качестве удобрения почвы малоэффективно.

Древесина содержит много углерода и сравнительно бедна азотом. Процесс разложения остатков происходит в результате деятельности микроорганизмов, потребляющих азот. Если масса остатков содержит менее 1 % азота, то он весь используется микроорганизмами при поглощении углерода. Для удобрения почвы лучше использовать готовые компосты из древесно-растительных остатков.

Работа нацелена на исследование процесса компостирования ДРО и влияния получаемого компоста на рост саженцев с закрытой корневой системой. Поэтому актуальна разработка технологии компостирования ДРО и интенсивной агротехники выращивания саженцев сосны обыкновенной с ЗКС при использовании компоста из ДРО.

Цель работы

Целью исследований является разработка комплекса агроприемов для ускоренного компостирования древесно-растительных остатков и использование компоста из ДРО при выращивании посадочного материала (саженцы сосны) с ЗКС в условиях Московского региона.

В соответствии с целью были поставлены следующие задачи:

1. Исследовать объемы и состав древесно-растительных остатков лесопаркового хозяйства Московского региона. Определить целесообразность их переработки в компост, а также эффективность применения продукта переработки для выращивания посадочного материала (саженцы сосны).

2. Определить условия и параметры технологического процесса компостирования древесно-растительных остатков, позволяющие получить высококачественное органическое удобрение — компост и обеспечить его производство в соответствии с сезонными работами по выращиванию посадочного материала и улучшению свойств почв.

3. Разработать рекомендации по промышленной переработке древесно-растительных остатков методом полевого компостирования.

4. Определить экологическую безопасность переработки древесно-растительных остатков в условиях Московского региона.

5. Исследовать влияние различных доз компоста в почвенной смеси на рост и развитие саженцев сосны обыкновенной при выращивании в контейнерах.

Поставленные задачи достигались: теоретическими исследованиями целесообразности переработки остатков городского лесопаркового хозяйства в компост; исследованием объемов и состава древесно-растительных остатков лесопаркового хозяйства Московского региона; изучением существующих систем переработки древесно-растительных остатков; изучением и выбором технологии переработки древесно-растительных остатков лесопаркового хозяйства Московского региона; проведением исследований по обоснованию технологических параметров условий компостирования древесно-растительных остатков: состав древесных и растительных остатков, состав и количество добавок в щепу при компостировании , влажность и температура компостируемой массы, аэрация в различные сезоны года; исследованием переработки и компостирования порубочных остатков в условиях Ульяновского лесничества Москворецкого ЛПХ ; исследованием применения компоста при выращивании посадочного материала (саженцы сосны).

Научная новизна

1. Изучен процесс компостирования древесно-растительных остатков с учетом влияния основных факторов на процесс.

2. Выполнена экотоксикологическая оценка компоста из древесно-растительных остатков.

3. Изучена возможность применения почвенных смесей на основе дре-весно-растительного компоста из ДРО для выращивания сосны обыкновенной с ЗКС в питомниках Московской области.

Практическая ценность работы

1. Определены и исследованы факторы, позволяющие сократить время получения готового компоста.

2. Установлены оптимальные дозы компоста в составе почвенной смеси для выращивания саженцев сосны обыкновенной в контейнерах.

3. Разработанные рекомендации по компостированию ДРО и применению почвенных смесей на основе компоста для выращивания саженцев сосны обыкновенной в контейнерах, внедрены и эффективно используются в Москворецком ЛПХ.

На защиту выносятся следующие положения

1. Обоснование целесообразности компостирования древесно-растительных остатков в Московском регионе.

2. Рекомендации по промышленному методу полевого компостирования древесно-растительных остатков лесопаркового хозяйства и оценка соответствия экологическим требованиям получаемого компоста.

3. Эффективность применения компостов на основе древесно-растительных остатков для выращивания посадочного материала с ЗКС (саженцы сосны) в питомниках.

Личный вклад автора

1. Самостоятельно выполнены работы по улучшению технологии компостирования ДРО с учетом факторов влияющих на процесс.

2. Проведены микробиологические исследования компоста.

3. Проведены измерения и обработка показателей роста модельных растений в результате применения компостов на основе древесно-растительных остатков.

Апробация работы и публикации

Материалы диссертационной работы были апробированы в докладах на научной международной конференции («Актуальные проблемы рекреационного лесопользования» Москва 2007г) и на научно-технической конференции профессорско-преподавательского состава и аспирантов Московского Государственного Университета леса в 2008г., и в трех опубликованных статьях.

Заключение Диссертация по теме "Лесные культуры, селекция, семеноводство", Рожко, Александр Александрович

5.1. Выводы

1. При плановых работах по уходу за зелеными насаждениями в городских лесах и пригородных лесопарках Московского региона (кронирование, вырубка сухих и травмированных деревьев и кустарников; скашивание трав, проведение плановых рубок ухода и т.д.) образуется около 350-400 тыс.м древесно-растительных остатков, для переработки которых наиболее приемлемым является метод полевого компостирования.

2. При соблюдении всех технологических условий (объем бурта не менее о

100 м , температура сырья 50-70 град.С., .влажность в бурте 60-70%, состав компостируемой массы -(40 % свежая щепа, 20 % зеленая масса, 20 % жидкий навоз, 20 % отсев после компостирования) срок компостирования независимо от времени года и внешней температуры составит 6 месяцев

3. Агрохимический анализ показал, что полученный компост обладает достаточно высоким содержанием питательных элементов (фосфор - 272мг/кг, калий — 2319 мг/кг) и органического вещества (около 51.5 %). Имеет реакцию среды 6.8 рН.

4. В химико-биологическом анализе прокомпостированных древесно-растительных остатков видно, что содержание тяжелых металлов в компосте из ДРО не превышает норму. Содержание патогенных микроорганизмов не выявлено.

5. Результаты исследований показали, что саженцы с ЗКС (оптимальный объем контейнера 5 л), выращенные до 4-х(2+2) летнего возраста в почвенных смесях на основе компоста, превосходят саженцы, выращенные в тех же контейнерах на естественных почвах, в среднем по высоте на 25 %, по диаметру корневой шейки на 20 % и по массе корней на 19 % .

6. Результаты исследований показали, что рост и развитие саженцев сосны обыкновенной с ЗКС зависит от доз компоста в почвенных смесях. Саженцы, выращенные в почвенных смесях, превышают по высоте на 42 % и по диаметру корневой шейки на 24 % саженцы, выращенные на чистом компосте.

7. Для выращивания саженцев сосны обыкновенной с ЗКС наилучший эффект был получен при использовании почвенной смеси, где содержание компоста из ДРО находилось в пределах 40-60 %. Оптимальным соотношением компонентов почвенной смеси является соотношение 1,5:1.

8. Результаты статистического анализа показали наличие сильной степени прямой корреляции (г) во всех случаях между признаками у трехлетних саженцев сосны обыкновенной. При этом наиболее тесная связь наблюдается в варианте смеси 2:1, между массой корневой системы и высотой стволика (г=0.96).

9. У четырехлетних саженцев в варианте смеси 2:1 установлена средняя степень прямой корреляции (г) между массой корневой системы и диаметром корневой шейки (г = 0,92); массой надземной части (г =0.93); высотой стволика (г =0.92).

10. Результаты проведенных исследований показали, что внесение компоста из ДРО обеспечивает восстановление плодородия почв деградированных площадей питомников, и возможность продления сроков эффективного их функционирования с применением интенсивных технологий выращивания посадочного материала.

5.2. Практические рекомендации

1. Предприятию по переработке и компостированию ДРО необходим полигон площадью не менее 2,5 га. полигон должен иметь улучшенное щебеночное — известковое покрытие крупной фракции. полигон должен иметь хорошие подъездные пути; на территории полигона должен иметься искусственный или естественный водоем;

2. Перечень машин и механизмов, необходимых для переработки и компостирования ДРО: передвижные рубильные машины TT-97R (производства Финляндии) на базе трактора К-700А навесные рубильные машины TP 860 РН на базе трактора МТЗ 82 для переработки ДРО в щепу непосредственно на месте рубок (в лесопарках) с последующим вывозом готовой щепы на спецплощадку для дальнейшего компостирования. гидроколун на базе экскаватора «Калининец» для переработки стволов диаметром свыше 400 мм, так как максимальный диаметр подаваемого сырья в рубильную машину не должен превышать этой величины автомобилями МАЗ с полуприцепом или КАМАЗ вывозятся на спецплощадку стволовые части спиленных деревьев (из городских лесов) щеповозы МАЗ с объемом кузова 44мЗ для перевозки щепы транспортные средства сортировки — погрузки древесных остатков автомобили «Урал» с гидрокранами просеиватель растительных компостов PRIMUS фирмы КОМРТЕСН (Австрия) для получения стандартного компоста автопогрузчиком VOLVO с ковшом емкостью 2 м для формирования и перемешивания буртов на площадке компостирования.

3. Срок компостирования ДРО независимо от времени года и внешней температуры составит 6 месяцев при соблюдении всех технологических уело-вий объем сырья в бурте не менее 100м, оптимальная температура 50-70 град.С., влажность в бурте 60-70 %, состав компостируемой массы — 50 % свежая щепа, 30 % зеленая масса, 20 % отсев после компостирования.

4. Для определения и влияния на параметры процессов, протекающих внутри бурта на протяжении всего периода созревания компостируемой массы, проводятся регулярные замеры температуры и влажности внутри бурта.

5. Для выращивания саженцев сосны обыкновенной в контейнерах необходимы двухлетние сеянцы из посевного отделения. Сеянцы высаживаются в контейнер объемом 5 литров, при пересадке корни сеянцев подрезаются до длины 15см, чтобы исключить перегиб корневой системы.

6. При выращивании саженцев сосны обыкновенной с ЗКС лучшие использовать почвенную смесь, где содержание компоста из ДРО около 60 % .

7. При выращивании саженцев до 4-х летнего возраста оптимальным является размещение контейнеров 25x25 см.

8. Разработанные автором «Рекомендации по промышленной переработке ДРО городского лесопаркового хозяйства методом полевого компостирования» и рекомендации по применению компоста при выращивании саженцев с ЗКС в питомниках внедрены, на производстве по переработке ДРО в ГУ Спецлесхоз «Москворецкий Экспериментальный» и в питомниках этого леспаркхоза.

Библиография Диссертация по сельскому хозяйству, кандидата сельскохозяйственных наук, Рожко, Александр Александрович, Москва

1. Академия наук СССР. Применение древесных остатков в качестве органических удобрений в Мурманской области (практические рекомендации). — Апатиты, 1988.

2. Аналитический доклад. Состояние зеленых насаждений в Москве. По данным мониторинга. М.: ОАО «Прима-М», 2002. - Вып. 6.

3. Артюшин, A.M. Краткий справочник по удобрениям / A.M. Артюшин, Л.М. Державин. -М.: Колос, 1971.-288 с.

4. Баркова, Л.И. Лесным питомникам повышенное внимание. Интенсификация выращивания посадочного материала: тезисы докладов / Л.И. Баркова, Е.М. Романов. - Йошкар-Ола.: МарГТУ, 1996. - С. 3-13.

5. Белостоцкий, Н.Н. Оценка пригодности субстрата для выращивания посадочного материала с закрытыми корнями: методические указания / Н.Н. Белостоцкий, А.А. Бирцева, А.В. Жигунов. Л.: ЛенНИИЛХ, 1984. - 32 с

6. Вадюнина, А.Ф. Методы исследования физических свойств почв. 3 изд. / А.Ф. Вадюнина, З.А. Корчагина. - М.: Агропромиздат, 1986. - 416 с.

7. Васильев, В.А. Справочник по органическим удобрениям / В.А. Васильев, Н.В. Филиппова. М.: Россельхозиздат, 1988. - 254 с.

8. Васильев, Н.Д. Оценка условий роста саженцев сосны путем изучения их химического состава / Н.Д. Васильев // Интенсификация выращивания лесопосадочного материала: тезисы докладов. Йошкар-Ола.: МарГТУ, 1996. - С. 26-28.

9. Васякина, Т. Н. Определение экономической эффективности производства и применения посадочного материала с закрытой корневой системой / Т.Н. Васякина // Создание высокопродуктивных лесных культур. Л.: ЛенНИИЛХ, 1988. - С. 149-150.

10. Варфоломеев, Л.А. Приготовление промышленных компостов на основе твердых остатков деревообработки / Л.А. Варфоломеев. 1992.

11. Ведмедь, Н.Н. Применение органо-минерального удобрения на основе ОСВ / Н.Н. Ведмедь, В.Н. Угаров и др // Лесное хозяйство. 1993. - К 5. - С. 29-31.

12. Вадюнина, А.Ф. Методы исследования физических свойствпочв и грунтов / А.Ф. Вадюнина, З.А. Корчагина. -М.: Высшая школа, 1973. 399 с.

13. Гаур, А.С. Использование растительных остатков в качестве удобрения. Новейшие тенденции в Индии / А.С. Гаур // Известия АН СССР. 1986. - № 2. - С. 210-217.

14. ГОСТ 25769-83. Саженцы деревьев хвойных пород для озеленения городов. Технические условия. М.: Госстандарт СССР, 1983. - 9 с.

15. ГОСТ 166-80 Штангенциркули. Технические условия. М.: Госстандарт СССР, 1980. -13 с.

16. ГОСТ 427-75 Линейки измерительные. Технические условия. М.: Госстандарт СССР, 1975.- 15 с.

17. Данилова, А.А. Влияние корневой подкормки на сеянцы сосны / А.А. Данилова // Материалы науч.-техн. конф. по обмену опытом повышения производительности лесов Волго-Вятского экон. района. Йошкар-Ола: Map НТО лесн. пром-ти и лесн. хоз-ва, 1964.-С. 44—49.

18. Доспехов, Б.А. Методика полевого опыта / Б.А. Доспехов. М.: Колос, 1973. - 336 с.

19. Губянов, А.А. Выращиванию лесопосадочного материала — повышенное внимание / А.А. Губянов // Интенсификация выращивания лесопосадочного материала: тезисы докладов. Йошкар-Ола: МарГТУ, 1996. - С. 36-38.

20. Жигунов, А.В. Проведение биохимического анализа растительных образцов / А.В. Жигунов, И.А. Терешенкова, Д.В. Огиевский. Л.: ЛенНИИЛХ, 1979. - 42 с.

21. Жигунов, А.В. Производство контейнеризированных сеянцев / А.В. Жигунов, Ю.Н. Гомельский, Е.Л. Маслаков и др. Л.: ЛенНИИЛХ, 1990. - 31 с.

22. Жук, Е.Г. Влияние микроэлементов на рост саженцев сосны обыкновенной на дерново-подзолистых почвах питомников Полесья УССР: автореф. дис. . канд. с.-х. наук / Е.Г. Жук. Киев.: Укр с.-х. акад. 1972. - 20 с.

23. Золотаревский, А.А. Переработка сырья на местах проведения рубок ухода в условиях рекреационных лесов городского лесопаркового пояса / А.А. Золотаревский,

24. A.А. Рожко // Международная научная конференция: тезисы докладов. Тов-во научных изданий КМК. 2007. - С. 166-168.

25. Золотаревский, А.А. Технологии уборки древесно-растительных остатков в условиях города / А.А. Золотаревский, А.А. Любимов. М.: МГУЛ, 2006.

26. Золотаревский, А.А. Методика и экспериментальная установка для определения сроков компостирования / А.А. Золотаревский, В.П. Шкобырев. М.: МГУЛ, 2006.

27. Касатиков, В.А. Агроэкологические особенности использования различных видов органических удобрений на основе осадков городских сточных вод в лесопитомниках. // Интенсификация выращивания посадочного материала: тезисы докладов /

28. B.А. Касатиков. Йошкар-Ола.: МарГТУ, 1996. - С. 113-115.

29. Кауричев, И.С. Почвоведение. 2-е изд. перераб. и доп. / И.С. Кауричев. - М.: Колос, 1975.

30. Кирилюк, Л.И. Тяжелые металлы в растениях природных и урбанизированных ландшафтов / Л.И. Кирилюк, А.А. Буганов, Е.А. Бахтина и др. // Лесное хозяйство. 2004. -№6.-С. 19-20.

31. Колесников, В.А. Методы изучения корневой системы древесных пород / В.А. Колесников. М.: Лесная пром-сть, 1972. - 128 с.

32. Компосты из коры. Технические условия: ОСТ 56-56-83. Введ. 08.12.1983. - Москва: Гос. ком. СССР по лесн. хоз-ву: Архангельский институт леса и лесохимии, 1983. - 12 с

33. Коррин, Д.А. Компост: назначение, приготовление, использование, эффективность / Д.А. Коррин.-М., 1992.

34. Котов, М.М. Изменчивость сосны обыкновенной по адаптивным признакам в связи с условиями произрастания / М.М. Котов // Лесоведение. 1997. - № 3. - С. 51-60.

35. Кубарева О.Г., Брук М.Х., Дзысюк С.А. Микробиологические процессы в компостах, приготовленных из различного органического сырья. 1998.

36. Кудряшева, А.А. Технологии получения органического компоста из растительных остатков / А.А. Кудряшева и др. // Хранение и переработка сельхозсырья. 1995.-№6.-С. 45—47.39.