ПОЧВОВЕДЕНИЕ, 2015, № 5, с. 580-586
АГРОХИМИЯ И ПЛОДОРОДИЕ ПОЧВ
УДК 631.879.2:631.445.24
ИЗМЕНЕНИЕ ПОКАЗАТЕЛЕЙ ПЛОДОРОДИЯ ДЕРНОВО-ПОДЗОЛИСТОЙ ПОЧВЫ И СОДЕРЖАНИЯ В НЕЙ ТЯЖЕЛЫХ МЕТАЛЛОВ В РЕЗУЛЬТАТЕ ДЛИТЕЛЬНОГО ПРИМЕНЕНИЯ ОСАДКОВ
СТОЧНЫХ ВОД
© 2015 г. М. Т. Васбиева, А. И. Косолапова
Пермский НИИСХ, 614532, Пермский край, Пермский район, с. Лобаново, ул. Культуры, 12
e-mail: vasbieva@mail.ru Поступила в редакцию 19.05.2014 г.
Рассмотрено влияние длительного применения осадков сточных вод (ОСВ) на химические, агрофизические и биологические свойства дерново-подзолистой почвы (Umbric Albeluvisols Abruptic). Регулярное внесение ОСВ в течение пяти ротаций (1976—2013 гг.) севооборота обеспечило воспроизводство основных показателей плодородия. В почве отмечено увеличение содержания гумуса, подвижного фосфора, обменного калия, улучшение показателей ППК, плотности сложения и ее структурного состояния, а также целлюлозолитической, нитрификационной и уреазной активности. Проведено сравнение эффективности применения ОСВ с традиционным органическим удобрением навозом КРС. Изучено влияние длительного применения ОСВ на накопление в почве тяжелых металлов. При внесении ОСВ в течение пяти ротаций (1976—2013 гг.) севооборота наблюдали увеличение валового содержания, кислоторастворимых и подвижных форм тяжелых металлов в 1.1—6.0 раз, превышения допустимых нормативов не выявлено. В почве, где ОСВ вносили более 25 лет назад отмечено превышение содержания кадмия выше ПДК.
Ключевые слова: органические удобрения, севооборот, утилизация отходов, критерии пригодности, нормирование.
DOI: 10.7868/S0032180X15030132
ВВЕДЕНИЕ
В Пермском крае большую часть площади пашни занимают дерново-подзолистые почвы (Umbric Albeluvisols Abruptic), которые характеризуются низким естественным плодородием. Важным приемом повышения уровня плодородия является применение органических удобрений, однако за последние десятилетия объемы использования навоза, компостов резко уменьшились, что обусловлено возросшими затратами на их внесение и сокращением поголовья скота. Насыщенность пашни органическими удобрениями в регионе составляет 1.2—1.4 т/га в год, а для воспроизводства гумуса необходимо вносить 5—10 т/га. Сейчас в сельском хозяйстве изучается применение множества нетрадиционных органических удобрений, многие виды которых представляют собой отходы промышленности и коммунально-бытового хозяйства, использование их в сельском хозяйстве является одним из методов утилизации.
Основной задачей, связанной с утилизацией отходов, является разработка критериев их пригодности, доз и периодичности внесения. При
этом рост урожайности культур не должен быть единственным показателем оценки эффективности их применения. Сохранение агрофизических, агрохимических и биологических свойств почв не менее важно. При этом необходимо иметь ввиду, что эффект от внесения в почву осадков сточных вод может наблюдаться в течение многих лет [11].
Цель исследований — выявить эффективность применения осадков сточных вод на дерново-подзолистой почве Предуралья.
Осадки сточных вод — источник загрязнения атмосферного воздуха, поверхностных, грунтовых вод, почв и растений. В настоящее время 90% осадков городских сточных вод, образующихся на очистных сооружениях в России, вывозят на иловые площадки [8]. Такой временный способ решения существующей проблемы по утилизации ОСВ практически исчерпал себя. Использование ОСВ в сельском хозяйстве позволит не только утилизировать отходы и обеспечить защиту окружающей среды, но и при условии их правильного применения улучшить плодородие почвы и увеличить урожайность культур.
ОБЪЕКТЫ И МЕТОДЫ
Исследования проводили на базе длительного стационарного опыта, заложенного в 1976 г. В схему опыта были включены варианты, где изучали влияние ОСВ при систематическом внесении в дозе 40 т/га в I, II, III, IV и V ротациях (1976—2013 гг.) севооборота, и в последействии, где ОСВ в дозах 40 и 60 т/га были внесены в I и II ротациях (1976—1992 гг.). Эффективность действия ОСВ 40 т/га сравнивали с эквивалентной дозой навоза КРС 40 т/га. Использование ОСВ и навоза изучали как в чистом виде, так и на фоне минеральных удобрений — №0Р60К60. Наблюдения проводили в семипольном полевом севообороте с чередованием культур: чистый пар, озимая рожь, яровая пшеница с подсевом клевера, клевер первого года пользования (г. п.), клевер второго г. п., ячмень, овес. ОСВ и навоз вносили в чистом пару, минеральные удобрения — под все зерновые культуры севооборота. Повторность вариантов в опыте трехкратная, расположение делянок систематическое. Общая площадь делянки 47.5 м2.
Почва опытного участка дерново-мелкоподзолистая тяжелосуглинистая. Агрохимическая характеристика почвы на момент закладки опыта: гумус — 2.2 %, рН солевой вытяжки (КС1) — 4.8, Нг— 3.7 и 8 — 18.1 смоль(экв)/кг, подвижный Р205 и обменный К20 (по Кирсанову) — 154 и 170 мг/кг. Почвообразующая порода — желто-бурая некарбонатная покровная глина. Характерной особенностью почвы, сформированной на богатых в минералогическом отношении пермских глинах, является высокое содержание обменных форм кальция и магния, которое увеличивается с глубиной, как и сумма поглощенных оснований.
В опыте использовали ОСВ биологических очистных сооружений г. Пермь. ОСВ (применяемые в V ротации) по агрохимическим показателям и содержанию тяжелых металлов соответствовали требованиям ГОСТ Р. 17.4.3.07-2001 (табл. 1) [7]. ОСВ применяли после выдержки на иловых площадках не менее трех лет, в результате чего, согласно СанПиНу 2.1.7.573-96 [25], происходит их обеззараживание и они соответствуют требуемым микробиологическим и пара-зитологическим показателям. Валовое содержание тяжелых металлов в ОСВ в среднем составляет (в мг/кг): Сё - 21, РЬ - 43, 2п - 224, Си -242, N1 - 273, Сг - 648, Л8 - 8, Н - 1.
Агрохимические показатели определяли в воздушно-сухих образцах почвы в соответствии с ГОСТами и методиками ЦИНАО. Биологические и агрофизические свойства почвы изучали с помощью комплекса показателей: целлюлозолитиче-ская активность почвы (аппликационный метод), уреазная активность по методу Галстяна; нитрифи-кационная активность по методу Кравкова, плот-
Таблица 1. Агрохимическая характеристика ОСВ и навоза (усредненные данные)
Удоб- Влажность, % рН солевой Содержание, % от сухого вещества
рение (КС1) С орг N общ Р общ К общ
ОСВ 68 6.5 64 1.5 3.1 0.5
Навоз 72 7.3 73 1.5 2.2 1.0
ность почвы в образцах с ненарушенным сложением и агрегатный анализ почвы методом Савви-нова. Содержание тяжелых металлов (ТМ) в почве и удобрениях определяли методом атомно-абсорбционной спектроскопии.
РЕЗУЛЬТАТЫ И ОБСУЖДЕНИЕ
Сохранение плодородия почвы является одним из основных критериев оценки эффективности применения ОСВ при их утилизации в качестве нетрадиционных органических удобрений. Урожайность сельскохозяйственных культур находится в прямой зависимости от показателей плодородия почвы.
Систематическое внесение ОСВ 40 т/га в течение четырех ротаций севооборота увеличило содержание гумуса в пахотном горизонте дерново-подзолистой почвы (0-20 см) с 2.03 в контрольном варианте до 2.14% (табл. 2), а при внесении навоза КРС 40 т/га отмечена только тенденция к увеличению до 2.10%. Применение ОСВ обеспечило увеличение содержания гумуса и в подпахотном горизонте (20-40 см). В вариантах, где ОСВ изучали в последействии, содержание гумуса сохранилось на уровне контроля, как в пахотном, так и в подпахотном горизонтах.
Содержание подвижного фосфора в пахотном горизонте почве при систематическом внесении ОСВ увеличилось на 54 (по отношению к контролю), при внесении навоза - на 41 мг/кг; содержание обменного калия - на 43 и 22 мг/кг. Максимальное накопление фосфора в пахотном горизонте было отмечено в вариантах, где изучали последействие ОСВ в дозах 40 и 60 т/га (были внесены в I и II ротациях севооборота) - его содержание увеличилось на 101 и 65 мг/кг, в то время как содержание калия находилось на уровне контроля. Полученные результаты можно объяснить тем, что содержание фосфора в используемых осадках превосходило содержание калия в 6 и более раз. Во всех странах ОСВ рассматриваются в первую очередь как надежный резерв восполнения фосфора в почвах [4, 22]. По исследованиям немецких ученых закрепление фосфатов в процессе переработке сточных вод иногда достигает
Таблица 2. Влияние ОСВ, навоза и минеральных удобрений на агрохимические свойства дерново-подзолистой почвы (V ротация, чистый пар, 2007 г.)
Вариант опыта Слой почвы, см Гумус, % рН КС1 8 Нг V, % Р2О5 К2О
смоль(экв)/кг мг/кг
Контроль(без удоб- 0-20 2.03 4.6 14.2 3.6 80 154 126
рений) 20-40 1.95 4.5 12.7 3.5 78 149 132
Навоз 40 т/га 0-20 2.10 4.9 15.1 3.4 82 195 148
20-40 2.00 4.5 17.3 3.6 83 173 139
ОСВ 40 т/га* 0-20 2.14 4.7 14.4 3.2 82 208 169
20-40 2.24 4.6 13.1 3.5 79 243 134
ОСВ 40 т/га** 0-20 2.04 4.6 14.3 3.3 81 255 145
20-40 1.98 4.7 13.8 3.4 80 236 125
ОСВ 60 т/га** 0-20 1.98 4.6 14.3 3.3 81 219 129
20-40 2.04 4.6 13.8 3.4 80 221 125
Ш0Р60К60 - фон 0-20 2.05 4.5 17.7 3.9 82 254 179
20-40 1.90 4.4 16.7 3.7 82 301 184
Фон + навоз 40 т/га 0-20 2.25 4.4 15.6 4.0 79 313 221
20-40 2.07 4.3 15.7 4.1 75 320 213
Фон + ОСВ 40 т/га* 0-20 2.25 4.4 13.6 4.2 77 310 203
20-40 2.22 4.4 13.4 4.0 77 296 202
Фон + ОСВ 40 т/га** 0-20 2.17 4.4 14.1 4.0 78 225 186
20-40 2.15 4.4 15.4 4.0 80 300 196
Фон + ОСВ 60 т/га** 0-20 2.36 4.5 15.0 4.0 79 360 184
20-40 2.20 4.4 14.3 3.9 78 318 213
НСР05 0.09 0.3 1.2 0.3 - 40 44
* ОСВ (натуральной влажности) вносили в I, II, III и IV ротациях севооборота. ** ОСВ (натуральной влажности) вносили в I и II ротациях севооборота.
значительных размеров, доступность их для растений по сравнению с эквивалентной дозой суперфосфата уменьшается от 3 до 25 раз. В связи с этим их следует рассматривать как надежный, но медленно действующий источник фосфора [30]. По мнению Мерзлой [16] постепенное высвобождение элементов питания из ОСВ в почвенный раствор в течение вегетации создает нормальные условия минерального питания растений, предотвращает избыточное
Для дальнейшего прочтения статьи необходимо приобрести полный текст. Статьи высылаются в формате PDF на указанную при оплате почту. Время доставки составляет менее 10 минут. Стоимость одной статьи — 150 рублей.