Влияние компостирования осадков сточных вод на их

АГРОНОМИЯ
Предшественник
приход
остаток
всего
Пористость,
%
Северная –
(Пономаревский)
13,1
12,8
11,4
10,8
Выход муки, %
Объемный
выход хлеба,
мл/100
Зона, район
ГОСсортоучасток
Урожайность,
ц/га
Влияние условий выращивания и предшественников на урожайность, мукомольные
и хлебопекарные свойства зерна яровой пшеницы (в среднем за 2004–2007 гг.)
59,1
57,4
56,1
55,9
22,7
20,3
19,8
19,4
80,8
77,7
75,9
74,3
460
452
447
441
58
57
55
52
23,4
22,7
21,6
20,3
86,5
85,4
82,9
77,4
530
510
505
491
62
60
58
54
19,9
18,3
20,2
17,7
82,5
78,7
78,5
75,1
540
517
505
488
65
61
60
57
20,2
19,7
19,1
83,6
80,9
76,8
560
547
521
63
60
55
Сорт Варяг
Чистый пар
Озимая рожь
Кукуруза на силос
Пшеница
Сорт Юго-Восточная 2
Центральная –
(Саракташский)
14,4
14,1
13,6
12,8
Чистый пар
Озимая рожь
Кукуруза на силос
Пшеница
Южная –
(Соль-Илецкий)
11,6
11,1
10,6
9,4
Чистый пар
Озимая рожь
Кукуруза
Пшеница
63,1
62,7
61,3
57,1
Сорт Юго-Восточная 2
62,6
60,4
58,3
57,4
Сорт Тулайковская 5
Восточная –
(Кваркенский)
14,0
12,7
12,1
Пар
Кукуруза
Пшеница
63,4
61,2
57,7
В целом влияние предшественников на муко
мольные и хлебопекарные свойства зерна было
слабым или отсутствовало.
Наиболее сильное влияние на мукомольные
свойства зерна оказали сорт и почвенноклима
тические условия места выращивания яровой
пшеницы.
Литература
составил 83,6% и объемный выход 560 мл с по
ристостью мякиша – 63%, в то время как пше
ница по пшенице эти показатели тоже высокие,
но ниже, чем по пару и кукурузе.
Из приведенных данных видно, что роль пред
шественника неоднозначна. В средневлажном
2005 г. вид предшественника не оказал суще
ственного влияния ни на мукомольные, ни на
хлебопекарные свойства зерна. В сухом по ув
лажнению 2006 г. только в степной зоне на
блюдалось некоторое положительное влияние
таких предшественников, как пар, озимые, ку
куруза.
1. Крючков, А.Г. Современные технологии в сельском хозяй
стве. Оренбург, 2007. 432 с.
2 . Суднов, П.Е. Повышение качества зерна. М., 1991. С. 4–17.
3 . Ряховский, А.В. Агрономическая химия. Оренбург, 2004.
С. 283.
4 . Трисвятский, Л.А. Хранение и технология сельскохозяй
ственных продуктов. М., 1991. С. 180–208.
Влияние компостирования осадков сточных вод
на их агроэкологичеcкие свойства
В.А. Касатиков, д.с.х.н., Н.П. Шабардина, с.н.с.,
ВНИПТИОУ Россельхозакадемии, Владимирская обл.
том и др.) и органическими веществами. Органи
ческие удобрения, произведенные на основе ОСВ,
потенциально могут содержать 16 млн. т органи
ческого вещества, 48 тыс. т азота, 64 тыс. т фос
фора, 12,8 тыс. т калия. За счет внесения ОСВ или
удобрений на их основе только в Центральном
федеральном округе РФ можно экономить на ми
неральных удобрениях до 2 млрд. руб. ежегодно.
Основными нормативными актами, регламен
тирующими применение осадков сточных вод в
Внесение осадков городских сточных вод
(ОСВ) в почву или производство на их основе
различных компостов – один из основных путей
решения проблемы их утилизации. Почва при этом
обогащается питательными макро и микроэле
ментами (азотом, фосфором, кальцием, магнием,
молибденом, цинком, медью, марганцем, кобаль
28
АГРОНОМИЯ
конца изучен процесс вермикомпостирования
ОСВ, а также влияние полученного органическо
го удобрения на агроэкологические свойства
полевого агроценоза [6].
Объекты исследований: ОСВисх. – механичес
ки обезвоженный свежий осадок сточных вод с
очистных сооружений г. Владимира. ОСВкомп. –
этот же осадок, прошедший стадию мезофильно
го компостирования в естественных условиях в
течение 10 месяцев на открытой площадке хра
нения. ВКОСВ – вермикомпост из ОСВисх. с до
бавлением навоза КРС в соотношении 1 : 0,15.
В образцах ОСВ и ВКОСВ определяли основные
агрохимические показатели общепринятыми ме
тодами, валовое содержание микроэлементов и
подвижных форм ТМ – атомноабсорбционным
методом [7]. Фитотоксичность ОСВ и ВКОСВ
определили методом тесткультуры. Семена ози
мой пшеницы замачивали в водных вытяжках в
соотношении 1 : 5 на 24 часа (контроль – дистил
лированная вода) и проращивали в чашках Пет
ри на фильтровальной бумаге (по 50 шт. в 3крат
ной повторности) в течение 48 часов. По истече
нии этого времени измеряли длину проростков и
корней. Уменьшение длины корней относитель
но контроля, выраженное в процентах и состав
ляющее не менее 20%, является показателем ток
сичности.
Свежий механический обезвоженный ОСВ
представляет собой темноцветную уплотненную
массу 69%ной влажности, со слабощелочной
реакцией среды и содержанием 45,4% органичес
кого вещества (табл. 1).
ОСВисх. характеризуется высоким содержани
ем общих и подвижных форм азота и фосфора, но
низким – калия. Узкое отношение C : N, равное
9,8, свидетельствует о том, что разложение орга
нической массы ОСВ происходит быстро и сопро
вождается минерализацией азота. Исходный оса
док обладает неудовлетворительными физикоме
ханическими свойствами, в частности, повышен
ной вязкостью, и малопригоден для внесения в
почву существующими средствами механизации.
При хранении ОСВ под воздействием факто
ров окружающей среды (температуры, атмосфер
ных осадков), деятельности микроорганизмов в
мезофильных условиях подвергаются естествен
ному компостированию, которое сопровождает
ся потерей органического вещества и азота. Так,
через 10 месяцев в ОСВкомп. содержание Nобщ.
РФ, являются СанПиН 2.1.7.57396 [1], ГОСТ Р
17.4.3.072001 [2] и СП 1.2.117002 [3].
Органическое вещество, удобрительные мак
ро и микроэлементы, высокое содержание фос
фора позволяют рассматривать ОСВ в качестве
существенного источника питательных веществ
в общем балансе удобрительных ресурсов как по
регионам, так и в стране. Следует отметить, что
за последние 15 лет существенно снизилось со
держание тяжелых металлов в ОСВ. В крупных
промышленных центрах и мегаполисах, таких,
как Москва, Нижний Новгород, Самара, содер
жание тяжелых металлов (ТМ) в настоящее вре
мя в 3–5 раз ниже допустимого уровня [2].
В связи с этим основная масса ОСВ, незави
симо от технологии производства и промышлен
ной специфики городов, соответствует действу
ющему нормативу [2] и вследствие этого может
использоваться в виде органического удобрения
или как компонент при производстве компостов
и органоминеральных удобрений.
Однако как удобрение со сложным агрогеохи
мическим составом, зависящим к тому же от
соотношения бытовых и промышленных стоков,
осадки сточных вод требуют особой степени изу
ченности с использованием агрономических,
агрохимических, биогеохимических, агротехно
логических и других методов исследования.
ОСВ, прошедшие стадию механического обез
вреживания или подсушенные на иловых картах,
представляют собой пастообразную массу, кото
рая при подсушивании приобретает глыбистую,
комковатую структуру, затрудняя равномерное
внесение в почву с помощью серийных техничес
ких средств.
Одним из традиционных способов, позволяю
щих улучшить технологические, физические и
физикохимические свойства ОСВ и сделать их
наиболее приемлемыми для использования в
качестве удобрения, является компостирование.
На практике часто применяют компостирования
ОСВ с торфом, соломой, древесными отходами.
Полученные предварительные результаты под
твердили достаточно высокую агрономическую
эффективность компостов. Их применение в
дозах 15 и 30 т/га совместно с минеральными
удобрениями не оказало значительного влияния
на микроэлементный баланс слоя почвы 0–20 см
и не привело к заметному их накоплению в ра
стительной продукции [4, 5]. В то же время не до
1. Агрохимическая характеристика удобрений (на сухое вещество)
Вид
удобрений
ОСВисх.
ОСВкомп.
ВКОСВ
pHсол.
Зольность,
%
Углерод, %
7,6
6,6
6,4
54,6
57,2
51,6
22,7
21,4
24,2
Содержание общих форм, %
N
P2O5
K2O
2,30
1,58
1,59
4,07
4,55
3,86
0,53
0,53
0,77
29
Содержание подвижных форм, %
Р 2О5
К2О
NNO3
NNH4
%
6
88
418
0,68
0
0
мг/100 г
1786
980
1567
157
90
490
АГРОНОМИЯ
ряд микроэлементов с повышенной токсичнос
тью к растениям и почвенному биоценозу. К ним
относятся Cd, Pв, Ni, Cr.
Уровень микроэлементного состава ОСВ оп
ределяется главным образом долей промышлен
ных стоков. В 80–90х гг. прошлого века валовое
содержание в ОСВ г. Владимира было высоким:
Cu – 1300–2000, Zn – 3500–5000, Pв – 100–200,
Cd – 150–250, Ni – 300–500, Cr – 1300–2000
мг/кг сухого вещества, что существенно превы
шало ныне существующие нормативы (ГОСТ
Р17.4.3.072001). За последнее десятилетие теку
щего столетия в связи со снижением промышлен
ного производства достигнуто существенное из
менение химического состава ОСВ г. Владимира.
За счет возрастания доли хозяйственнобытовых
стоков и в связи с увеличением применения син
тетических моющих средств содержание P2O5 в
ОСВ повышалось с 1,5–3,0 до 4–10% (на сухое
вещество). Концентрация микроэлементов при
этом значительно уменьшилась. Валовое содер
жание ТМ в ОСВ г. Владимира, используемых в
опытах в 2000–2006 гг., составило: Cu – 130–500,
Zn – 400–1200, Pв – 30, Cd – 4–100, Ni – 35–
110, Cr – 250–400 мг/кг. Ртуть и мышьяк присут
ствуют в следовых количествах.
В таблице 2 представлены результаты атомно
абсорбционного анализа ОСВ и компостов, ис
пользуемых при закладке опыта.
Исследования показали, что валовое содержа
ние ТМ в ОСВисх. отвечает действующему норма
тиву [2].
На изменение валового содержания микро
элементов компостирование повлияло в неболь
шой степени. Более заметно выражено влияние
вермикомпостирования на снижение уровня
подвижных форм ТМ, экстрагируемых ААБ с
pH 4,8. Степень подвижности элемента оцени
вали по отношению концентрации его в компо
сте к исходному осадку, выраженному в процен
было в 1,5 раза ниже, чем в ОСВисх. Отношение
C : N возросло до 13,5. Содержание подвижных
форм фосфора и калия уменьшилось в 1,8 раза.
На поверхности такого осадка при длительном
хранении образуется плотная корка, препятству
ющая потере влаги, структура осадка – глыби
стая.
При вермикомпостировании ОСВисх. наблю
дается повышение обменной кислотности и сни
жение зольности, связанное с добавлением наво
за КРС, имеющего более высокое содержание
органического вещества. Содержание N общ.
уменьшилось на 3%. Отличительной особеннос
тью вермикомпостирования является интенсив
ная деаммонификация, сопровождаемая его нит
рификацией. Усиление нитрификации способ
ствовало увеличению количества нитратного азо
та в ВКОСВ в 7 раз в сравнении с ОСВисх.
Содержание общего и подвижного фосфора из
менилось незначительно. Увеличение уровня со
держания общего калия в 1,4 раза, а обменного
– в 3 раза в вермикомпосте объясняется добав
лением навоза КРС в количестве 25% по массе.
При переработке дождевыми червями ОСВ суще
ственно улучшились физические свойства и
структура исходного субстрата. Полученное удоб
рение стало более гомогенно, характеризовалось
более высокой водоудерживающей способнос
тью, неслеживающееся, не имеющее неприятно
го запаха и пригодно для механизированного
внесения в почву.
Помимо органического вещества и питатель
ных микроэлементов (N, P, K) в осадках сточных
вод присутствуют тяжелые металлы. Среди них
есть микроэлементы, необходимые для роста ра
стений (Cu, Mn, Zn, Co, Mo), отрицательное
влияние которых проявляется только в избыточ
ных количествах в солевой форме, а не в виде
органоминеральных соединений в составе ОСВ.
Наряду с удобрительными в состав ОСВ входит
2. Содержание микроэлементов в органических удобрениях, мг/кг сухого вещества
Вид удобрений
Элементы
Cd
Cu
Zn
Ni
Cr
Pв
Mn
Co
As
Hg
29
19
25
750
350
285
252
3000
5,7
2,3
2,6
20
5,51
4,51
0,82
0,64
0,40
0,40
16
Валовое содержание
32
49
28
300
246
103
166
750
ОСВисх.
ОСВкомп.
ВКОСВ
ПДК
3,6
3,3
1,5
20
134
124
119
1000
397
382
385
2500
ОСВисх.
0,96
27
10,3
8
84
21
8,0
25
2,4
1
7,3
25
84
24
ОСВкомп.
0,63
19
9,6
8
75
19
2,0
7
1,0
1
3,0
16
74
26
ВКОСВ
0,42
28
7,9
7
70
18
6,6
14
1,6
0,9
5,1
20
62
25
Подвижные формы
Примечание: над чертой – содержание подвижных форм, мг/кг
под чертой – в % от валового содержания.
30
АГРОНОМИЯ
3. Влияние удобрений на основе ОСВ на развитие проростков озимой пшеницы
Контроль (вода дист.)
Вытяжка ОСВисх.
Вытяжка ОСВкомп.
Вытяжка ВКОСВ
Длина корней, мм
Длина проростка, мм
Всхожесть, %
Нормально
проросших, %
одного проростка
К, %
на 1 семя
К, %
87
94
94
94
72
66
66
52
49
54
54
46
100
110
110
94
6,9
8,0
8,2
7,1
100
116
119
103
Однако фитотоксического эффекта вытяжка из
ВКОСВ также не оказала.
Таким образом, компостирование осадков го
родских сточных вод оказывает положительное
влияние на их агроэкологические свойства и
позволяет диверсифицировать схему утилизации
городских органогенных отходов.
Литература
тах. В вермикомпосте степень подвижности Zn
и Ni составила 82%, Cu и Pв – 77–70%, Cк и
Cd – 66 и 47% соответственно. Некоторые ис
следователи объясняют это тем, что в процессе
вермикомпостирования возрастает фиксация
Cu, Zn, Ni вследствие усиливающейся гумуси
рованности. Наряду с этим бурно развивающи
еся в вермикомпосте микроорганизмы также
способствуют переводу доступных форм ТМ в
малоподвижные соединения, иммобилизуя их в
протоплазме.
В лабораторных условиях с тесткультурой
фитотоксического эффекта от действия ОСВ и
ВКОСВ не выявлено (табл. 3).
Водные вытяжки из ОСВисх. и ОСВкомп. ока
зали стимулирующее влияние на всхожесть семян
озимой пшеницы и развитие проростков. При
замачивании семян всхожесть в сравнении с
контролем возрастала на 7%. Длина корешков
увеличилась на 10%, ростков – на 17,5%. Коли
чество угнетенных ростков (не вышедших из
семенной оболочки) было меньшим, чем в конт
роле, на 6%. Вытяжка из вермикомпоста оказала
влияние только на повышение всхожести семян
на 7%, одинаковое с ОСВ. На развитиие проро
стков в начальную фазу влияние было слабым.
1. Гигиенические требования к использованию сточных вод
и их осадков для орошения и удобрения. Санитарные пра
вила и нормы. СанПиН 2.1.7.57396.
2 . ГОСТ Р 17.4.3.072001. Охрана природы. Почвы. Требова
ния к свойствам осадков сточных вод при использовании
их в качестве удобрений.
3 . Гигиенические требования к безопасности агрохимикатов.
Санитарные правила. СП 1.2. 117002.
4 . Касатиков, В.А. Агроэкологические и технологические ас
пекты компостирования осадков сточных вод для перево
да их в категорию «удобрение» / В.А. Касатиков, Н.П. Ша
бардина, Чжоу Дунсин // М атериалы М еждународной
научнопрактической конференции 4–6 июля 2005 г. «Аг
рохимические проблемы биологической интенсификации
земледелия». М., 2005. С. 161–168.
5 . Чжоу Дунсин. Особенности компостирования осадков
сточных вод и растительных остатков / Ч жоу Дунсин,
В.А. Касатиков, К.С. Никольский, В.А. Раскатов // Пло
дородие. 2005. № 3. С. 22–23.
6 . Касатиков, В.А. Агротехнологические и экологические ас
пекты компостирования осадков сточных вод // Сборник
докладов форума научнотехнического сотрудничества
Китая и СНГ, 2006. С. 272–273.
7 . Методические указания по определению тяжелых метал
лов в почвах с/х угодий и продукции растениеводства. М.:
ЦИНАО, 1992.
Оптимизация агроландшафтов на маргинальных
почвах Южного Урала
Н.Д. Кононова, к.с.х.н., доцент, Оренбургский ГАУ
ческой эксплуатации эрозионных склоновых
ландшафтов и территорий со сложной структурой
почвенного покрова в традиционных плужных
системах земледелия.
Проблема оптимизации структуры земельных
угодий включает в себя вопрос о предельных
нормах распашки территории.
В настоящее время в Оренбуржье по сравне
нию с окружающими его регионами самый вы
сокий показатель использования земельного
фонда в сельскохозяйственных целях – 85%,
причем пашня в среднем по области составляет
59% от площади сельскохозяйственных угодий
и 50% от общей площади области, сенокосы –
6,2–5%, выпасы – 34,4 и 28,6% соответст
венно.
Задача оптимизации структуры агроландшаф
тов особенно актуальна в степной зоне с преоб
ладанием черноземных почв, природноэкологи
ческие условия которой определили почти полное
преобразование естественных ландшафтов в
культурные.
Современное экологическое состояние земель
ных ресурсов Южного Урала сформировалось в
условиях естественной предрасположенности
территории к развитию земельных деградацион
ных процессов, выразившихся в нарушении оп
тимального соотношения структуры земельных
угодий, значительном уменьшении доли лесной и
водной составляющей и в длительной земледель
31