Бесплатный автореферат и диссертация по сельскому хозяйству на тему

Влияние осадков городских сточных вод на агрохимические свойства светло-серой лесной почвы при возделывании кормовых культур в условиях Волго-Вятского региона

ВАК РФ 06.01.04, Агрохимия

Автореферат диссертации по теме "Влияние осадков городских сточных вод на агрохимические свойства светло-серой лесной почвы при возделывании кормовых культур в условиях Волго-Вятского региона"

На правах рукописи

Кирьянов Дмитрий Петрович

ВЛИЯНИЕ ОСАДКОВ ГОРОДСКИХ СТОЧНЫХ ВОД НА АГРОХИМИЧЕСКИЕ СВОЙСТВА СВЕТЛО-СЕРОЙ ЛЕСНОЙ ПОЧВЫ ПРИ ВОЗДЕЛЫВАНИИ КОРМОВЫХ КУЛЬТУР В УСЛОВИЯХ ВОЛГО-ВЯТСКОГО РЕГИОНА

06.01.04 - агрохимия

Автореферат диссертации на соискание ученой степени кандидата сельскохозяйственных наук

4 АПР 2013

Казань-20] 3

005051406

Работа выполнена на кафедре земледелия и агрохимии ФГБОУ ВПО «Чувашская государственная сельскохозяйственная академия» в 2009-2011гг.

Научный руководитель- Заслуженный деятель науки Чувашской

Республики, доктор сельскохозяйственных наук, профессор Михайлов Леонид Николаевич

Официальные ошгоненгы-

доктор сельскохозяйственных наук, профессор Алиев Шамиль Арифовнч; кандидат сельскохозяйственных наук, старший научный сотрудник отдела кормопроизводства ГНУ Чувашский НИИСХ Казанцев Виктор Павлович

Ведущая организация -

ФГБОУ ВПО «Марийский государственный университет»

Защита состоится «17» апреля 2013 г. в 10 часов на заседании диссертационного совета Д 220.035.01 при ФГБОУ ВПО «Казанский государственный аграрный университет» по адресу: 420015, г. Казань, ул. К. Маркса, 65 зал заседаний тел.(факс): 8 (843) 236-66-51. E-mail: info@kazgau.ru

С диссертацией можно ознакомиться в библиотеке ФГБОУ ВПО «Казанский государственный аграрный университет». Отзывы на автореферат просим направлять по адресу: 420011, г. Казань, ул. Ферма- 2, учебный городок Казанского ГАУ, д. 53.

Автореферат разослан «16» марта 2013 г. и размешен на официальном сайте: www.kazgau.ru. а также на сайте Министерства образования и науки РФ «11» марта 2013 г.

Ученый секретарь диссертационного совета, доктор сельскохозяйственных' наук, доцент

* / ^ //¡Ifaptf-^b ф*3, Кадырова

1. ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫ

Актуальность исследований. Проблема утилизации отходов городского коммунального хозяйства волнует все прогрессивное человечество: Одних только осадков сточных вод на очистных сооружениях г. Новочебоксарск на сегодняшний день скопилось около 1 млн. тонн. Не находя должного применения, они представляют большую экологическую опасность. Применение осадков городских сточных вод (ОГСВ) з земледелии, сдерживается из-за наличия в них солей тяжелых металлов, злияние которых на почву, растения и продукты пока малоизученно. Плодородие почв, в том числе и в Чувашской Республике, главным образом поддерживается за счет применения органических удобрений (навоз, торф, солома, компосты). Стоимость и дефицит навоза в последнее время резко выросли в связи со снижением поголовья скота. Потребность в органических удобрениях увеличивается и в связи с высокой стоимостью минеральных удобрений. Для бездефицитного баланса гумуса в почвах Чувашской Республики необходимо вносить на гектар пашни 9-10 т органики, а вносится только около половины. Резервом повышения плодородия почв могли бы стать ОГСВ.

Разработка научных основ применения ОГСВ в качестве удобрения, возврат органического вещества и широкого набора элементов питания в биологический круговорот, в частности, в почвенную среду - одна из актуальнейших задач современности.

Цель н задачи исследований. Целью наших исследования являлось изучение эффективности действия и последействия ОГСВ, навоза и их сочетаний на агрохимические свойства светло-серой лесной почвы, урожайность и качество возделываемых сельскохозяйственных культур в звене кормового севооборота в условиях Волго-Вятского региона.

Для реализации поставленной цели предусматривалось решение следующих основных задач:

- дать сравнительную оценку химического состава ОГСВ и навоза КРС;

- выявить влияние изучаемых удобрений на агрохимические свойства, биологическую активность и химический состав лизиметрических вод светло-серой лесной почвы;

- изучить влияние удобрений на урожайность и качественные показатели возделываемых сельскохозяйственных культур в звене кормового севооборота;

- определить биоэнергетическую и экономическую эффективность применения ОГСВ при возделывании кормовой свеклы.

Научная ноншяа. Впервые в почвенно-климатических условиях Волго-Вятского региона изучено влияние ОГСВ на агрохимические свойства, биологическую активность светло-серой лесной почвы при возделывании сельскохозяйственных культур в звене кормового севооборота. Установлено, что положительное влияние, как в прямом действии, так и в последействии, на агрохимические свойства и биологическую активность светло-серой лесной почвы, сказывается на увеличении урожайности изучаемых культур и улучшении их качественных показателей. Доказано, что научно обоснованные дозы внесения ОГСВ (40-60 т/га) не загрязняют почвенную среду. Количество контролируемых тяжелых металлов (РЬ, Си, 7л\, Сс1), как

в пахотном слое почвы, гак и в выращенной сельскохозяйственной продукции находится в допустимых пределах. Впервые изучен химический состав лизиметрических вод светло-серой лесной почвы при использовании удобрений.

Практическая значимость работы. Результаты научных исследований использованы при разработке региональной программы по воспроизводству плодородия почв. Научно обоснованное применение ОГСВ в качестве органоминерального удобрения способствует оздоровлению окружающей природной среды. Рекомендации по применению ОГСВ в качестве удобрения используются в учебном процессе при подготовке специалистов по курсу «Агрохимия».

Внесение в светло-серую лесную почву СХПК «СОЮз» Ддринского муниципального района Чувашской Республики из расчета 60 т/га ОГСВ способствовало увеличению урожайности кормовой свеклы на 26,3 т/га (65,4%). Уровень рентабельности при этом составил 99,2 процентов.

Работа проведена в соответствии с Программой фундаментальных и приоритетных прикладных исследований по научному обеспечению агропромышленного комплекса Российской Федерации в 2009-2011 гг. и соответствует паспорту специальности 06.01.04 - агрохимия.

Положения, выносимые на защиту:

- агрохимическая ценность и экологическая безопасность ОГСВ и полуперепревшего навоза КРС;

- ОГСВ - фактор улучшения пищевого режима, биологической активности и агрохимического состава светло-серой лесной почвы;

- биоэнергетическая и экономическая эффективность применения ОГСВ при возделывании кормовой свеклы.

Алробащш работы. Основные положения диссертационной работы доложены: на научной конференции «Региональные особенности аграрных отношений в России: история и современность», ЧГСХА, 2009 г; на международной научно-практической конференции «Инновации сегодня: образование, наука, производство», посвященной 70-летию доктора сельскохозяйственных наук, профессора, заслуженного работника высшей школы РФ, Владимира Ильича Костина, ФГОУ ВПО «Ульяновская ГСХА», 2009г; на Всероссийской научно-практической конференции, посвященной 90-летию государственности Удмуртии (16-19 февраля 2010г.); на VI Всероссийской научно-практической конференции молодых ученых, аспирантов и студентов, посвященной 90-летию создания Чувашской Республики (25-2.6 марта 2010г.); на Всероссийской научно-практической конференции молодых ученых, аспирантов и студентов, посвященной 80-летию Чувашской государственной сельскохозяйственной академии 2011г.

По результатам научных исследований опубликовано 9 печатных работ, в том числе 3 работы в изданиях, рекомендованных ВАК России.

Структура и объем работы. Диссертация состоит из введения, 4 глав, выводов и предложений производству, изложена на 167 страницах компьютерного текста, включает 11 рисунков, 39 таблиц, 2 приложения. Список литературы содержит 245 наименования, в том числе 25 иностранных авторов.

2. УСЛ ОВИЯ И МЕТОДИКА ПРОВЕДЕНИЯ ИССЛЕДОВАНИЙ

В качестве объекта исследований были выбраны осадки сточных вод, 5-летней выдержки, вывезенные с очистных сооружений г. Новочебоксарск, куда поступают канализационные сточные воды жилых домов гг. Чебоксары и Новочебоксарск, а также промышленные сточные воды.

Испытания влияния ОГСВ на агрохимические свойства и биологическую активность сьетло-серой лесной почвы, урожайность и качество возделываемых полевых культур, проводились на опытном поле унитарного научно-производственного центра «Студгородок» Чувашской ГСХА, расположенной в Чебоксарском районе Чувашской Республики. Полуперепревший навоз КРС был взят с животноводческой фермы УНПЦ «Студгородок», Из применяемых минеральных удобрений применялись аммиачная селитра, двойной суперфосфат и хлористый калий.

В пахотном слое опытного участка (0-25 см) содержится гумуса 2,1% (по Тюрину), рН ш 5,5, подвижного фосфора (Р?05) - 185 мг/кг, обменного калия - (К:0) -114 мг/кг. Рельеф опытного участка ровный.

Опыт заложен в четырехкратной повторности. Площадь делянок — 25 м*. Площадь учетных делянок - 20 м2. Способ расположения делянок - систематический (ДоспехоЕ, 1985).

Полевые исследования проводились по следующей схеме:

1. Контроль (без удобрений).

2. 40 т/га ОГСВ.

3. 60 т/га ОГСВ.

4. 40 т/га навоза.

5. 60 т/га навоза.

6. 40 т/га ОГСВ + 40 т/га навоза.

7. 60 т/га ОГСВ + КРК под запланирован, урожай. (80,0 т/га)

8. КРК эквивалентное содержанию в 60 т/га ОГСВ.

Лизиметры устанавливались на глубину 50 см на первом и третьем вариантах. Однофакторный опыт закладывали в звене пятипольного полевого севооборота: озимая рожь, кормовая свекла, вико-овсяная смесь, ячмень, однолетние травы. Изучаемые удобрения вносили под культивацию. В первый год внесения удобрений

(2009) возделывали кормовую свеклу сорта Эккендорфская желтая. На второй год

(2010) - вико-овсяная смесь в отношении 1:3. В опыте был использован сорт вики Льговская 22, сорт овса - Улов. На третий год (2011) возделывали сорт ячменя - Эльф. Все сорта являются районированными и рекомендованы к использованию в Волго-Вятском регионе.

Дтя получения почвенных растворов использовались лизиметрические установки профессора Михайлова Л.Н. (патент на изобретение №2304770, зарегистрировано в Государственном реестре изобретений Российской Федерации 20 августа 2007г.).

В период проведения научного исследования выполнялись следующие анализы и наблюдения:

1. Анализ гранулометрического и агрохимического состояния пахотного слоя перед закладкой опыта.

2. Оценка химического состава ОГСВ и навоза.

З.Определение биологической активности почвы.

4.Установка лизиметров, откачка почвенных растворов и определение их химического состава. Отбор почвенных и растительных проб, учет урожая и математическая обработка.

5. Зоотехнический анализ выращенной сельскохозяйственной продукции, включая содержание тяжелых металлов (РЬ, 2п, Си, Сё).

Исследования проводили на кафедре почвоведения и агрохимии Чувашской ГСХА и в ФГУП «Агрохимцентр «Чувашский».

Для исследования биологической активности светло-серой леской почвы был выбран метод аппликаций (Мишустин, 1972).

Математическую обработку данных проводили методом дисперсионного анализа по Б.А. Доспехову (1985). Биоэнергетическую и экономическую эффективность определяли по В.Г. Минееву (1990).

Агротехника возделывания кормовой свеклы общепринятая для Чувашской Республики. С осени провели лущение почвы на глубину 6-9 см. После прорастания сорняков провели вспашку на глубину 25-30 см. Весной почву бороновали в третьей декаде апреля, затем проводят предпосевную культивацию на глубину 6-8 см и прикатывание для обеспечения равномерных всходов.

Кормовую свеклу посеяли 15 мая 2009 года. Ширина междурядий 70 см. Норма высева - 10 кг/га. На 4-5 день после посева - сплошное рыхление почвы. Также сплошное рыхление почвы после появления всходов при густоте 8 растений на 1 кв. м. в фазу хорошо развитой вилочки - первой пары настоящих листьев. Формирование густоты стояния проводили с помощью приема букетировки. Уборка урожая проводилась при пожелтении листьев.

После осенней вспашки 2009 года, 6 мая 2010 года была проведена культивация опытного поля с его боронованием, 8 мая - посев вико-овсяной смеси зерновыми сеялками СЭР-3,6, посевы были прикатаны игольчатыми катками. После вспашки 2010 года, 8 мая 2011 года была проведена культивация с боронованием, а 9 мая был осуществлен посев ячменя с нормой высева 5,5 млн шт на гектар пашни.

3. РЕЗУЛЬТАТЫ ИССЛЕДОВАНИЙ 3.1. Метеорологические условия в годы исследований

Агрометеорологические показатели вегетационного периода за 2009-2011 гг. по северной зоне Чувашской Республики, где проводились опыты, приведены в тгбл.1.

Из приведенных в табл. 1 данных видно, что вегетационные периоды 20092010гг. были засушливыми и не в полной мере способствовали формированию урожайности возделываемых сельскохозяйственных культур. 2011 год характеризуется как типичный для северной зоны республики.

Агрометеорологические показатели вегетационного периода _ северной зоны Чувашской Республики________

Сумма Л: выше +10°С и

Годы Май Июнь Июль Август количество осадков за вегетационный период

і°С осадки, мм 1°С осад<и, мм 1°С осадки, мм 1°С осадки, мм 1°С осадки, мм

2009 13,7 34,8 18,8 40;6 18,8 59,1 16,6 29,4 2005 163,3

2010 23,4 45,1 26,0 15,0 35,0 0,0 31,2 25,6 2520 123,0

2011 22,1 46,5 25,1 40,0 32,2 45,6 29,1 36.2 2575 168,3

3.2. Химический состав ОГСЗ н навоза КРС

Результаты анализа химического состава осадков городских сточных вод г. Новочебоксарск и навоза КРС за 2009 год исследований в пересчете на сухое вещество приведены в табл.2.

Таблица 2

Химический состав осадков сточных вод г. Новочебоксарск и навоза (в пересчете на сухое вещество)

№ п.II. Показатели ОГСВ Навоз КРС

1 Влажность,% 45,0 50,0

2 Органическое вещество 55,0 40,0

3 рНоб.ч 7,95 6,98

Макроэлементы,%

4 ^"общ 1,20 0,53

3 р2о3 1,14 0,19

б к2о 0,04 0,4

7 СаО 4,5 1,3

В мр,о 2,1 0,4

Микроэлементы, включая тяжелые металлы, мг/кг

I 9 РЬ 10,8 14,0

10 ^ Сё 1,31 0,5

31 Н(? 2,0 1,5

п Ав 3,5 1,0

13 Ъа. 67,0 56,0

!4 Си 730,0 6,8

Г 15 Сг 120,0 -

16 Ре 140,0 -

17 Мп 340,0 -

18 Со 80,0 -

19 Мі г 130,0 -

^Примечание, в навозе КРС не определялись

Из данных, приведенных в табл. 2 видно, что ОГСВ по содержанию органических веществ практически не уступает навозу КРС. В ОГСВ выше содержание общего азота, фосфора, СаО, М§0, однако ниже содержание обменного калия. Таким

образом, в ОГСВ обнаруживается высокое содержание органического вещества и широкий набор макро- и микроэлементов.

3.3. Влияние удобрений на агрохимические свойства светло-серой лесной почвы при возделывании кормовой свеклы

Результаты изучения влияния удобрений на агрохимические показатели светлосерой лесной почвы приведены в табл. 3.

Таблица 3

Влияние удобрений на агрохимические свойства светло-серой лесной почвы при возделывании кормовой свеклы (2009г.)

№ п/п Вариант рНш Гумус,% Подвижн. Рз05 Обмен. К20

мг/кг почвы

1 Контроль (без удобрений) 5,51 2,11 185 114

2 40 т/га ОГСВ 6,15 2,14 350 120

3 60 т/га ОГСВ 6,33 2,16 360 121

4 40 т/га навоза 5,72 2,13 255 130

5 60 т/га навоза 5,83 2,15 300 132

6 40 т/га ОГСВ + 40 т/га навоза 6,00 2,20 385 158

У 60 т/га ОГСВ + МРК под запланирован, урожай (80 т/га) 5,62 2,18 610 171

8 МРК эквивалентное содержанию в 60 т/га ОГСВ 5,45 2,12 265 185

нср05 0,03 0,01 3,63 2,84

При обсуждении химического состава осадков сточных вод нами было отмечено, что они имеют слабощелочную реакцию (табл.3).

Проведенные исследования на светло-серой лесной почве показали, что при внесении ОГСВ в пахотном слое наблюдается смещение реакции среды в щелочную сторону, так как они имеют слабощелочную реакцию (рН ка - 7,95).

В варианте с минеральными удобрениями эквивалентно 60 т/га ОГСВ произошло снижение кислотности в частности из-за кислой реакции вносимых минеральных удобрений. Таким образом, проведенные исследования выявили устойчивое снижение обменной кислотности светло-серых лесных почв при одноразовом внесении в них различных доз минеральных удобрений.

Нужно отметить, что повышение содержания гумуса в пахотном слое почв после применения ОГСВ (60 т/га), незначительно выше, чем после внесения того же количества навоза. Совместное применение ОГСВ с навозом в нормах 40 т/га также способствовало небольшому повышению содержания гумуса в пахотном слое.

Более высокое содержание гумуса в вариантах с применением ОГСВ объясняется тем, что в ОГСВ содержание органического вещества выше, чем в навозе КРС. Кроме того, в процессе 5-летней выдержки в ОГСВ происходит образование гумусовых веществ.

При внесении органических удобрений наблюдается увеличение содержания подвижного фосфора и обменного калия.

Аналогичные результаты получены и в последействии при возделывании вико-овсяной смеси и ярового ячменя (табл.4,5).

На 2-й год после внесения удобрений, при возделывании вико-овсяной смеси существенных изменений в агрохимических показателях светло-серой лесной почвы не обнаруживается. Выявляется незначительное увеличение содержание гумуса и снижение подвижного фосфора и обменного калия, что связано с выносом элементов питания с урожаем вико-овсяной смеси.

Таблица 4

Влияние последействия удобрений на агрохимические свойства светло-серой лесной почвы при возделывании вико-овсяной смеси (2010г.)

№ п/п Варианты опыта рНки Гумус, % Ра03 К20

мг/кг почвы

і Контроль (без удобрений) 5,23 2,10 181 112

2 40 т/га ОГСВ 6,20 2,14 348 117

3 60 т/га ОГСВ 6,25 2,17 351 118

4 40 т/га навоза 5,64 2,15 253 126

5 60 т/га наЕОза 5,79 2,16 298 129

6 40 т/га ОГСВ + 40 т/га навоза 5,94 2,18 382 153

Т 60 т/га ОГСВ + МРК под урожай 80 т/'га 5,60 2,15 606 166

8 МРК эквивалентное содержанию в 60 т/га ОГСВ 5,42 2,11 261 182

НСР05 0,03 0,01 4,13 "1 2,48

Таблица 5

Влияние последействия удобрений на агрохимические свойства светло-серой лесной почвы при возделывании ярового ячменя (2011г.)

Хо п/п Варианты опыта рНка Гумус, % р205 К20

мг/кг почвы

1 Контроль (без удобрении) 5,30 2,12 156 111

2 40 т/га ОГСВ 6,25 2,15 278 115

•Э 60 т/га ОГСВ Г 6,33 2,18 281 117

4 40 т/га навоза 5,68 2,16 257 125

5 60 т/га навоза 5,85 Г 2,17 283 128

6 40 т/га ОГСВ +40 т/та навоза г 6,01 2,20 312 145

7 60 г/га ОГСВ + МРК под урожай 80 т/га 5,79 2,19 585 159

8 МРК эквивалентное содержанию в 60 т/га ОГСВ 5,67 2,13 263 163

НСР „5 0,04 0,01 3,31 3,05

На 3-й год после внесения удобрений, при возделывании ярового ячменя обнаруживаются те же тееденции, которые были выявлены при изучении влияния удобрений на урожайность кормовой свеклы и вико-овсяной смеси.

Таким образом, по результатам проведенных исследований агрохимических свойств серой лесной почвы можно заключить, что основные показатели плодородия (обменная кислотность, гумус, содержание подвижного фосфора и обменного калия) в результате применения органических удобрений заметно улучшились.

3.4. Содержание тяжелых металлов в светло-серой лесной почва при внесении ОГСВ и навоза КРС

Почвенные образцы на анализ были отобраны осенью 2011 года после уборки ярового ячменя, то есть после 3-х летнего взаимодействия удобрений и почвы. Результаты исследований приведены в табл. 6.

Таблица 6

Влияние ОГСВ и навоза на содержание тяжелых металлов в светло-серой лесной почве, 2011 г.

X» л/п Варианты опыта Содержится в мг/кг воздушно-сухой почвы

Хп Си РЬ Сй

1 Контроль (без удобрений) 84,9 20,5 6,9 0,22

2 40 т/га ОГСВ 87,3 21.7 7,1 0,26

3 60 т/га ОГСВ 89,2 21,8 7,5 0,29

4 40 т/га навоза 87,9 22,0 7,7 0,31

_5 60 т/га навоза 91,8 23,0 8,0 0,39

6 40 т/га ОГСВ + 40 т/га навоза 84,7 21,1 7,7 0,37 '

7 60 т/га ОГСВ + К'РК под урожайность 80т/га 77,9 19,5 7,9 ------1 0,37 |

8 МРК эквивалентное содержанию в 60 т/га ОГСВ 83,7 21,2 7,2 0,23 |

НСР05 2.5 1,2 0,8 0,08 1

ПДК, мг/кг _[ 100 55 30 3,0 |

Анализ результатов исследований показывает, что применение ОГСВ в качестве удобрения способствует незначительному накоплению тяжелых металлов в светлосерой лесной почве, однако их количество находится в предельно-допустимых концентрациях. Таким образом, можно заключить, что нормированное применение ОГСВ (40-60 т/га) не загрязняет почву тяжелыми металлами.

Л.5.Влияние ОГСВ на химический состав лизиметрических вод светлосерой лесной почвы при возделывании кормовой свеклы

Нами на светло-серой лесной почве волго-Вятского региона был изучен химический состав лизиметрических вод, полученных с глубины 50 см при возделывании кормовой свеклы. Для получения почвенного раствора была использована лизиметрическая установка профессора Л.Н.

Лизиметр был установлен весной, до внесения удобрений и посева кормовой свеклы в 2009 году на контрольном варианте без внесения удобрений и на варианте с внесением 60 т/га ОГСВ Почвенные растворы откачены осенью того же года после уборки кормовой свеклы, а так же в последействии при возделывании вико-овсяной смеси и ярового ячменя.

Результаты исследований почвенных растворов при возделывании кормовой свеклы приведены в табл. 7.

Влияние ОГСВ на химический состав лизиметрических вод при возделывании кормовой свеклы

1 Варианты опыта Сухой остаток, % рН Анионы Катионы Сумма катионов и анионов

НСО/ СГ во," Саг+ м82+ Ка~+К+

м.-экв. на 100 г почвы

Котроль (без удобрений) 0,70 5,6 0,2280 0,0256 0,0584 0,0822 0,0182 0,2116 0,6240

бОт/га ОГСВ 1,30 6,3 | 0,3319 0,1278 0,1851 од 836 0,0730 | 0,3882 1,2896

Из данных, приведенных в табл.7 следует, что при внесении ОГСВ в пахотный слой светло-серой лесной яочвы происходит увеличение количества сухого остатка, при этом реакция среды меняется в щелочную сторону, выявляется большее содержание катионов и анионов, что в комплексе способствует повышению урожайности кормовой свеклы.

Результаты исследований химического состава почвенных растворов, полученных при возделывании вико-овсяной смеси и яровог о ячменя приведены в табл. 8,9.

Таблица 8

Влияние ОГСВ на химический состав лизиметрических вод при возделывании вико-овсяной смеси

| | Варианты опыта Сухой остаток, % рН Анионы 1 Катионы Сумма катионов и анионов

НС03" 1 СГ БО/ ! Са2+ 1 1 На++К+

м.-экв. на 100 гпочяы

| Контроль (без ! удобрений) 0,18 5,3 0,0180 0,0152 0,0556 0,0321 0,0101 0,0466 0,1776

60 т/га ОГСВ 0,33 6,3 0,0248 0,0687 0,0698 0,0391 0,0145 I 0,1097 0,3266

Таблица 9

Влияние ОГСВ на химический состав лизиметрических вод при возделывании ярового ячменя

Сухой остаток, % РН Анионы Катионы Сумма катионов и анионов

Варианты опыта НСО.,- | СГ 304" №%К+

м.-экв. на 100 г почвы

Контроль (без удобрений) 0,20 5,6 1 0,0500 0,0142 | 0,0296 0,0221 0,0061 0,0656 0,1876

60 т/та ОГСВ 0,43 6,3 0,1078 0,0377 \ 0,0668 0,0481 0,0085 1 0,1557 0,4246

Из данных, приведенных в табл. 8,9 следует, что установленные закономерности изменения химического состава, под влиянием ОГСВ, проявляются и в последующем

при возделывании вико-овсяной смеси и ярового ячменя. При этом следует отметить что в почвенном растворе в первый год внесения ОГСВ обнаруживается большое количество сухого остатка, а на 2-ой и 3-ие годы количество катионов и анионов уменьшается.

3.6. Биологическая активность светло-серой лесной почвы при

возделывании кормовых культур в зависимости от внесения ОГСВ, навоза КРС и их сочетания

Результаты изучения влияния ОГСВ, навоза и их сочетаний на биологическую активность светло-серой лесной почвы при возделывании полевых культур приведены в табл.10.

Влияние удобрений на биологическую активность светло-серой лесной почвы при возделывании кормовых культур

Таблица 10

1 Л'» п/п Варианты опыта Разложение льняной ткани под кормовой свеклой, 2009 г. | Разложите льняной ткани под вико-овсяной смесью, 2010 г. Разложение льняной ткани под яровым ячменем, 2011 г.

За вегегацио нный период, % Превыш еніїе над контро лем, % За вегетацяо нный период, % Превыше ние над контро лем, % За вегетацію нный период,% Превыш еннс над контро

1 Контроль (без удобрений) 53,40 - 48,51 - 57,9

2 40 т/га ОГСВ 77,27 23,87 69,50 20,99 72,7 14,8

3 60 т/га ОГСВ 92,11 38,71 86,16 37,65 69,1 112

4 40 т/га навоза 75,42 і 22,02 66,24 17,73 86,1 28.2

5 60 т/га навоза 87,47 34,07 83,15 34,64 84,9 27.0

6 40 т/га ОГСВ + 40 т/га навоза 96,48 43,08 90,66 42,15 89,0 31,1

/ 60 т/га ОГСВ + ОТК под урожайность 80т/га 96,70 43,30 91,23 42,72 88,1 30,2

8 -- №>К эквивалентное содержанию в 60 т/га ОГСВ 72,80 19,40 62,97 14,46 69,8 11,4

нсро5 | 5,9 - 1,8 - 3,7

Из приведенных данных следует, что ОГСВ и навоз КРС, как в год внесения так и в последействии способствуют повышению биологической активности светло-серых лесных почв, особенно при совместном их применении.

3.7. Урожайность кормовых культур при внесении удобрений

Результаты изучения влияния удобрений на урожайность полевых культа приведены в табл. 11.

Из приведенных данных видно, что в год внесения ОГСВ, из расчета 40-60 т/га повышает урожайность кормовой свеклы по сравнению с контрольным вариантом на

21,2-45,5 т/га, тогда как навоз, использованный в этих же дозах, на 16,2-32,1 т/га, то есть несколько ниже.

Таблица 11

Влияние удобрений на урожайность кормовых культур

№ п/п Варианты опыта Урожайность кормовой свеклы, 2009 г. Урожайность в1псо-овсяной смеси, 2010 г. Урожайность ярового ячменя, 2011г.

т/га Превышение над контролем, т/га т/га Превышение над контролем, т/га т/га Превышение над контролем, т/га

1 Контроль (без удобрений) 42,1 - 14,3 - 1,6 -

2 40 т/га ОГСВ 63,3 21,2 15,8 1,5 1,9 0,3

3 60 т/га ОГСВ 87,6 45,5 17Д 2,8 2,0 0,4

4 40 т/га навоза 58,3 16,2 15,4 1,1 1,8 0,2

5 60 т/га навоза 74,2 32,1 16,4 2,1 и 1'9 0,3

6 40 т/га ОГСВ + 40 т/га навоза 85,9 43,8 16,8 2,5 2,0 0,4

7 60 т/га ОГСВ + КРК под урожайность 80т/га 102,4 60,3 17,6 3,3 1,9 0,3

8 КРК эквивалентное содержанию в 60 т/га ОГСВ 75,3 33,2 1,9 1,8 0,2

нср05 - 1,78 - 0,36 - 0,15

Максимальный урожай кормовой свеклы был получен в варианте с применением 60 т/га ОГСВ и расчетных доз минеральных удобрений. Внесенные удобрения оказывают пролонгированное действие. Закономерности, выявленные при возделывании кормовой свеклы, сохраняются при возделывании в последующем вико-овсянсй смеси и ярового ячменя.

3.8. Влияние удобрений на качественные показатели кормовой свеклы

Влияние удобрений на качественные показатели кормовой свеклы приведены в табл.12.

Под влиянием ОГСВ и навоза возрастает содержания сухого вещества в кормовой свекле. Показатели содержания сухого протеина не претерпевают существенных изменений, так же как и показатели содержания сырого протеина, клетчатки, жира, золы, кальция и фосфора. Ценным является го, что при этом количество перевариваемого протеина возрастает.

Таким образом, можно заключить, что в результате применения ОГСВ, навоза КРС и их сочетаний улучшились качественные показатели кормовой свеклы.

1 ч

Влияние органических удобрений на качественные показатели кормовой свеклы, 2009 г. (натуральная влажность)

№ п/п 1 Варианты опыта -- Сухое вещество | Протеин і г —1 Сырая клетчатка і о. а * о в, а Сырая зола Кальций Фосфор і Кормовые единицы | 1 Перевариваемый протеин

% Вт 1 г/'кг

1 Контроль (без удобрений) 12,9 3,5 7,2 0,4 | 6.0 0,1 0 7. 08 24,5

2 40 т/га ОГСВ 14,1 4,4 6,9 0,5 8,2 0 2 0? 09 30,7

3 60 т/га ОГСВ 14.4 4,8 5,2 0,6 12,0 0.1 03 09 30,7

4 40 т/га навоза 13,3 , 5,7 6,2 0,5 10,1 0,1 02 08 39,8

5 60 т/га навоза 15.8 6,1 7.3 0,6 12,7 0.2 0 2 08 42,9

6 40 т/га ОГСВ + 40 т/га навоза 14,4 7,0 7,0 0,6 15,4 0.2 0 3 0 9 49,0

7 60 т/га ОГСВ + ЫРК иод урожайность 80 т/га 18,0 14,0 9,2 і 1,1 13,1 0,1 0,2 0,8 98,0

8 НРК эквивалентное содержанию в 60 т/га ОГСВ 17,1 10,1 8,6 0,9 11,1 0,2 0,2 0,8 70,4 { 1

3.9. Содержание нитратов и тяжелых металлов в возделываемых культурах при внесешш ОГСВ

Результаты изучения влияния ОГСВ на содержание нитратов и тяжелых металлов в возделываемых кулыурах приведены в табл. 13,14, 15.

Таблица 13

Влияние ОГСВ на содержание нитратов и тяжелых металлов в кормовой свекле, 2009 г.

№ п/п Варианты опыта мг/кг натуральной влажности

КОз" 1п Си РЬ С<1

і Контроль (без удобрений) 69,0 8,7 3,22 0,048 0,02

2 60 т/га ОГСВ 88.0 9,9 4,80 0,050 0,03

пдк 1400,0 50,0 30,0 5,00 0,30

СанПин 2.3.2.1078-0!

Таблица 14

Влияние ОГСВ на содержание нитратов и тяжелых металлов в зеленой массе вико-овсяной смеси, 2010 г.

№ п/а Варианты опыта мг/кг натуральной влажности і

7м Си I рь ї са і

1 Контроль (без удобрений) 75,6 ' 12,3 4,0 0,14 I 0,020

2 60 т/га ОГСВ 93,8 15,5 6,9 0,23 ! 0.026 і

пдк 100,0 50,0 30,0 1 0,5 ! олоо !

Влияние ОГСВ на содержание нитратов и тяжелых металлов в зерне ярового ячменя, 2011 г.

№ Варианты опыта мг/кг натуральной влажности

п/п КОз' 2п Си РЪ са

1 Контроль (без удобрений) 49,0 13,2 4,8 0,15 0,020

2 60 т/га ОГСВ 74,0 14,9 5,9 0,20 0,023

пдк 100,0 50,0 30,0 0,5 0,100

Таким образом, осадки городских сточных вод повышают содержание нитратов и контролируемых тяжелых металлов в растениеводческой продукции, однако их количество находится в предельно-допустимых концентрациях.

3.10. Биоэнергетическая и экономическая эффективность применения ОГСВ и удобрений при возделывании кормовой свеклы

Результаты оценки биоэнергетической эффективности применения удобрений при возделывании кормовой свеклы приведены в табл.16.

Таблица 16

Биоэнергетическая эффективность применения удобрений при возделывании

кормовой свеклы

№ п/п Варианты опыта Урожайность, т/га Превышение над контролем, т/га Коэффициент энергетической эффективности, Ед.

1. Контроль (без удобрений) 42,1 - -

2. 40 т/га ОГСВ 63,3 21,2 5,1

3. 60 т/га ОГСВ 87,6 45,5 11,1

4. 40 т/'га навоза 58,3 16,2 4,0

5. 60 т/га навоза 74,2 32,1 7,8

6. 40 т/га ОГСВ + 40 т/га навоза 85,9 43,8 5,2

7. 60 т/га ОГСВ + КРК под урожайность 80т/га 102,4 60,3 4,7

8. КРК эквивалентное содержанию б 60 т/га ОГСВ 75,3 33,2 4,8

Из данных, приведенных в табл. 25, следует, что с энергетической точки зрения, применяемые удобрения были эффективными, так как энергоотдача превышает единицу. Особо следует отметить то, что энергоотдача ОГСВ по сравнению с соответствующими дозами навоза получилась выше на 1,1-3,3 единицы. Максимальная энергоотдача была зафиксирована в вариантах с применением ОГСВ из расчета 60 т/га (11,1 ед.), поскольку здесь отсутствовали энергозатраты на применение минеральных удобрений.

Расчеты экономической эффективности возделывания кормовой свеклы при использовании ОГСВ в качестве удобрения приведены в табл.26.

15

Экономическая эффективность возделывания кормовой свеклы при использовании ОГСВ в качестве удобрения

Л® п/'п Показатели Контроль (без удобрений) Вариант с использованием 60 т/га ОГСВ

1. Урожайность, т/га 42,1 87,6

j 2. Производственные затраты. р\б/га Г 20126,1 35239,8

3. Затраты труда на 1 га, чел.-час 29,1 33,5

4. Производственна? себестоимость, руб/т 478,1 402,3

5. Цена реализации, руб/т 800,0 800,0

6. Стоимость продукция, руб/га 33680,0 70080,0 Н

7. j Условный чистый доход, руС/га 13553,9 34840,2

8. j Уровень рентабельности, % 67,4 98,9

Расчеты показывают, что даже при довольно высоких затратах на перевозку и внесение ОГСВ, в текущий год рентабельность повышается на 31,5 процента. Следует отметить, что ОГСВ обладают выраженным и длительным последействием, поэтому в последующие годы и урожайность, и рентабельность при использовании ОГСВ будет выше, чем при производстве без удобрений, так как производственные затраты будут одинаковыми на обоих вариантах.

ВЫВОДЫ

1. Осадки городских сточных вод г. Новочебоксарск значительно превосходят по содержанию органического вещества и по микроэлементам навоз КРС. По содержанию тяжелых металлов отмечается некоторое превышение, укладывающееся в нормы ЦЦК.

2. Осадки городских сточных вод положительно влияют на агрохимические свойства светло-серой лесной почвы. В год внесения ОГСВ и навоза в дозах 40-60 т/га содержание гумуса повысилось на 0,01-0,09% по сравнению с контролем. Наибольшее увеличение содержания гумуса было зафиксировано при совместном внесении ОГСВ (40 т/га) и навоза (40 т/га) - 0,20%.

Содержание фосфора максимально повысилось (515 мг/кг) при совместном использовании ОГСВ (60 т/га) и NPK под запланированный урожай (80 т/га). Увеличение обменного калия оказалось незначительным.

3. При внесении ОГСВ под кормовую свеклу из расчета 60 т/га, в почвенном растворе светло-серой лесной почвы в 1-й год значительно возрастает общее количество катионов и анионов (на 0,5093 г/л). Пролонгация действия ОГСВ отмечается и на 2-ой год, при возделывании вико-овсянсй смеси (на 0,1844 г/л), на 3-й год, при возделывании ярового ячменя (на 0,1469 г/л) по сравнению с контрольным вариантом (без внесения удобрений).

4. При внесении ОГСВ в качестве удобрения из расчета 60 т/га в светлосерую лесную почву, содержания тяжелых металлов, по сравнению с контролем, возрастают: Zn на 4,3, Си на 1,3, РЬ на 0,6, Cd на 0,7 мг/кг почвы, однако их количество не превышает в предельно-допустимых концентраций.

16

5. Осадки городских сточных вод повышают биологическую активность светло-серой лесной почвы, как в год внесения, так и в последействии. Применение ОГСВ и навоза в дозах 60 т/га, при возделывании кормовой свеклы, способствует увеличению биологической активное™ почвы, по сравнению' с контролем, соответственно, на 38,7-34,1%, на второй год, при возделывании вико-овсяной смеси на 37,4-34,6%, на 3-й год, при возделывании ярового ячменя на 28,2-27,0?/о.

6. Урожайность кормовой свеклы в дозе 40 т/га ОГСВ и навоза КРС, на светло-серой лесной почве составила 63,3 и 58,3 т/га (прибавка по сравнению с контролем 50,36% и 38,48% соответственно). При применении в повышенных дозах ОГСВ (60 т/га) урожайность составила 87,6 т/га (прибавка по сравнению с контролем - 108,07%). ОГСВ и в последействии способствовали повышению урожайности вико-овсяной смеси на 2,8 т/га (19,6%) и ярового ячменя на 2,4 т/га (25,0%).

7. Наиболее засоренными, как однолетними, так и многолетними сорняками оказались варианты с внесением навоза в нормах 40 и 60 т/га. Установлено, что применение ОГСВ, как в чистом виде, так и совместно с минеральными удобрениями увеличивают кустистость растений, а хорошо раскустившиеся растения затеняют почву, препятствуя появлению всходов сорняков.

8. Распространение тех или иных вредителей зависит от климатических факторов, зависимость численности вредителей от вносимых удобрений по вариантам опыта не установлено.

9. Процент распространенности болезней в основном зависит от климатических факторов и наличия инфекционного запаса. На вариантах с применением 60 т/га ОГСВ, как в чистом виде, так и совместно с минеральными удобрениями процент распространенности и развития болезней заметно меньше по сравнению с контролем по всем годам наблюдений.

10. Под влиянием ОГСВ возрастает оводненность возделываемой продукции, следствием чего и является снижение содержания сухого вещества. Не претерпевают существенных изменений по сравнению с контролем показатели сухого протеина, клетчатки, жира, золы, кальция, фосфора. Возрастает количество переваримого протеина.

11. Содержание нитратов и тяжелых металлов (Хп, Си, РЬ, Сё) в растениеводческой продукции (кормовой свеклы, вико-овсяной смеси и ярового ячменя) находится в предельно-допустимых концентрациях.

12. Максимальная энергетическая эффективность при возделывании кормовой свеклы достигается на варианте с внесением ОГСВ в количестве 60 т/га (11,1 ед.). Превышение над вариантом внесения навоза составила 3,3 ед. Рентабельность производства составила 98,8%.

РЕКОМЕНД АЦИИ ПРОИЗВОДСТВУ

При возделывании кормовой свеклы и последующих кормовых культур на светло-серых лесных почвах Волго-Вятского региона использовать осадки сточных вод г. Новочебоксарск. 5-ти летнего хранения под культивацию в умеренных дозах (60 т/га) с последующим контролем за состоянием почвенного плодородия.

СПИСОК РАБОТ, ОПУБЛИКОВАННЫХ ПО ТЕМЕ ДИССЕРТАЦИИ

Публикации в изданиях, рекомендованных ВАК РФ

1. Кирьянов Д.п. Действие и последействие осадков сточных вод и навоза на агрохимические свойства светло-серой лесной почвы/Д.П.Кирьянов, Л.Н. Михайлов.// Агрохимический вестних N$6. - Москва, 2011.-С -22-23.

2. Кирьянов Д.П. Действие и последействие осадков сточных вод г. Новочебоксарск, навоза КРС и их сочетаний на биологическую активность светлосерой лесной почвы, урожайность кормовой свеклы и вико-овсяной смеси/Д.П.Кнрьянов, Л.Н. Михайлов//Вестник Ульяновской ГСХА №1 - \'льяновск 2012.-С,-17-22.

3. Кирьянов Д.П. Биоэнергетическая и экономическая эффективность применения осадков городских сточных вод при возделывании кормовой свеклы и их качественный состав/Д.П.Кирьянов, Л.Н. Михайлов//Вестник Казанского ГАУ ЛЧ -Казань, 2012. - С.105-108.

Публикации в других научных изданиях

1. Л.Н.Михайлов. Химический состав осадков сточных вод г. Новочебоксарск./Л.Н. Михайлов, О .А. Васильев, Г.А. Титова, Д.П. Кирьянов// - Материалы международной научно-практической конференции «Инновация сегодня: образование, наука, производство»/ Л.Н. Михайлов, О.А. Васильев, Г.А. Титова, Д.П. Кирьянов. -Ульяновск, Изд-во Ульяновской ГСХА, 2009. - С. 119-120.

2. Л.Н. Михайлов. Влияние органических удобрений на урожайность кормовой свеклы/Д.П.Кнрьянов, Л.Н. Михайлов// - Научно-практическая конференция «Региональные особенности аграрных отношений в России: история и современность» - Чебоксары, Чувашская ГСХА, 2009. - С. 241 -246.

3. Кирьянов Д.П. Влияние ОГСВ и навоза КРС на агрохимические свойства светло-серой лесной почвы при возделывании кормовой свеклы/ Д.ШСнрьяноз, Л.Н. Михайлов/УВклад молодых ученых в будущее Чувашии. Материалы VI Всероссийской научно-практической конференции молодых ученых, аспирантов и студентов, посвященной 90-летию создания Чувашской Республики. - Чебоксары, Изд-во Чувашской ГСХА, 2010. - С. 23-25.

4. Кирьянов Д.П. Влияние ОСВ и навоза КРС на качественные показатели кормовой свеклы/Д.П.Кирьянов, Л.Н. Михайлов// Вклад молодых ученых в будущее Чувашии. Материалы VI Всероссийской научно-практической конференции молодых ученых, аспирантов и студентов, посвященной 90-летию создания Чувашской Республики (25-26 марта 2010 года). - Чебоксары, Изд-во ЧГСХА, 2010. - С. 25-27.

5. Кирьянов Д.П. Влияние органических удобрений на биологическую активность светло-серой лесной почвы/Д.П.Еирьяпоп, Л.Н. Михайлов// Материалы Всероссийской научно-практической конференции, посвященной 90-летию государственности Удмуртии. - Ижевск, Изд-во Ижевской ГСХА, 2010. - С. 36-33.

6. Кирьянов Д.Н. Последействие органических удобрений на урожайность вико-овсяной смеси /Д.П.Кирьянов, Л.Н. Михайлов // Всероссийская научно-практическая конференция молодых ученых, аспирантов и студентов, посвященная 80-летию Чувашской государственной сельскохозяйственной академии. - Чебоксары, Изд-во Чувашской ГСХА, 2011. - С. 40-42.

Бумага офсетная. Формат 60x84 1/16. Гарнитура Тайме. Печать способом ризографии. Усл. нгч. л. 3,23. Уч. - изд. л. 3, Тираж 100 экз. Заказ № 501 от 07.03.2013 г.

Отпечатано с оригинала макета заказчика В ГУГІ 4P «Цивильский издательский дом»

429900 г. Цивильск, ул. Просвещения, 41.