Исследование влияния продукта (органо-минерального комплекса “Амида”) переработки илового осадка сточных вод на почву
Интенсивное использование сельскохозяйственных угодий без соблюдения технологий выращивания сельскохозяйственных культур на фоне низкого уровня использования органических, минеральных удобрений, химических и биологических мелиорантов привело к развитию в них таких деградационных процессов, как дегумификация, деструктуризация, переуплотнение, декальцификация, подкисление, засоление, слитизация.
В связи с этим использование более дешёвых органо-минеральных композиций, таких как «Амида», в сочетании с минеральными и органическими удобрениями, может существенно повысить эффективное плодородие светло-каштановых и каштановых почв, а разработка технологических приёмов устранения прогрессирующей антропогенной деградации почв при экономном использовании ресурсов является актуальным направлением современной земледельческой науки.
Целью исследований являлась сравнительная оценка действия органо-минеральной композиции «Амида» с целью предотвращения деградации светло-каштановых почв и повышения урожайности полевых и овощных культур.
Задачи исследований:
1. Изучить влияние органо-минеральной композиции «Амида» на содержание гумуса и элементов питания всветло-каштановых почвах.
2. Определить изменения физико-химических свойств светло-каштановых почв на фоне действия органо-минеральной композиции «Амида».
3. Установить изменение структурного состояния и общих физических свойств светло-каштановых почв от действияоргано-минеральной композиции «Амида».
4. Определить влияние действия органо-минеральной композиции «Амида» на урожайность полевых и овощных культур.
ОПИСАНИЕ ОРГАНО-МИНЕРАЛЬНОГО УДОБРЕНИЯ
Композиция – пастообразная или комкообразная или иного вида масса типа почвы, не растворима в воде, набухает; при температуре выше 220 0С разлагается. Плотность при 200С от 880 – 960 г/дм3 при отсутствии влаги до 1240-1320 г/дм3в набухшем состоянии.
ОМК «АМИДА» предназначена для применения в зеленом строительстве, сельскохозяйственном производстве для выращивания технических, кормовых, зерновых и сидеральных культур, лесоводстве под посадки лесохозяйственных культур вдоль дорог, в питомниках лесных и декоративных культур, цветоводстве, для окультуривания истощенных почв, рекультивации нарушенных земель и откосов автомобильных дорог; рекультивации свалок твердых бытовых отходов, территории очистных сооружений. ОМК «АМИДА» обеспечивает повышение плодородия почв, полное питание лесных, садовых и сельскохозяйственных культур, цветов в процессе их вегетации после высадки и посева, а также в качестве сырья для производства органо-минеральных удобрений и плодородных грунтов.
|
Таблица 1 – Требования ТУ Наименование показателя |
Норма |
Метод испытаний |
|
1 |
2 |
3 |
|
1. Массовая доля влаги, %, не более |
80 |
ГОСТ 26713-85 |
|
2. Массовая доля органического вещества на сухой продукт, %, не менее |
20 |
ГОСТ 27980-88 |
|
3. Показатель активности водородных ионов солевой суспензии, рН |
5,5-8,5 |
ГОСТ 27979-88 |
|
4. Насыпная плотность, г/л |
600-900 |
ГОСТ 24701-81 |
|
5. Массовая доля питательных элементов (в % от абсолютно сухого вещества), не менее Азота общего Фосфора общего в перерасчете на Р2О5 Калия общего в перерасчета на К2О
|
0,6 1,5
0,35 |
ГОСТ 26715-85 ГОСТ 26717-85 ГОСТ 26718-85 |
|
6. Масса доля примесей токсичных элементов (валовое содержание), в том числе отдельных элементов, мг/кг сухого вещества, не более:
Свинец Кадмий Цинк Медь Никель Хром Ртуть Мышьяк
|
500 30 3500 1500 400 1000 15 20 |
Методические указания по определению тяжелых металлов в почвах с/х угодий и продукции растениеводства. М., ЦИНАО (издание 2), 1992. Методические указания по определению мышьяка в почвах фотометрическим методом. М., 1993 |
|
7. Бактерии группы кишечной палочки, клеток/г осадка фактической влажности |
Не более 1000 |
МУ 2.1.7.730-99 |
|
8. Наличие патогенных и болезнетворных микроорганизмов, в том числе сальмонеллы, экз./г, |
Не допускается |
МР ФЦ/4022 от 24.12.2004 г. |
|
9. Наличие цистных форм кишечных патогенных простейших, жизнеспособных яиц и личинок гельминтов, экз./1000 г |
Не допускается |
МУК 4.2.796-99 |
|
10. Наличие личинок и куколок синантропных мух |
Не допускается |
МУ 852-70 |
1.1.3. Для производства ОМК «АМИДА» используется антибактериальная обработка, дегельминтизация и детоксикация осадка сточных вод сооружений очистки канализации с помощью композиции ММТ-БД-А (ТУ 2484-001- 02699292-2012) или иных аналогичных реагентов в дозах, обеспе-чивающих подавление патогенной микрофлоры, в том числе сальмонелл и яиц гельминтов, а также детоксикацию ионов тяжелых металлов.
1.1.4. Технологический процесс производства ОМК «АМИДА» включает проведение реакции осадка сточных вод с композицией ММТ-БД-А (ТУ 2484-001- 02699292-2012), сепарацию ОМК, расфасовку и хранение.
1.1.5. Технологический процесс производства и хранения ОМК «АМИДА» должен отвечать требованиям охраны окружающей среды в соответствии с РД – АПК 1. 10.15.02-08.
1.2. Комплектность
1.2.1. В комплект поставки входит партия ОМК «АМИДА» и документ о качестве, составленный в соответствии с требованиями федерального закона № 109-ФЗ от 19.07.97 г.
1.3. Упаковка
1.3.1. По согласованию с потребителем ОМК «АМИДА» отгружается в рассыпном виде.
1.3.2. Для торговой сети согласно ОСТ 6-15-90.2-90 ОМК «АМИДА» должна расфасовываться в мешки 20-25-30 литров. Допускается отклонение по объему+ 1,5 % согласно ГОСТ 8.579 – 2001.
В июне и июле 2014 года с иловых полей очистных сооружений г. Волгограда, находящихся в Среднеахтубинском районе Волгоградской области, были взяты пробы на анализ органо-минеральной композиции «Амида» и представлены в аналитические лаборатории ФГБОУ ВПО «Волгоградский Государственный Аграрный Университет» и Центра агрохимической службы ЦАС «Волгоградский».
Из протоколов испытаний вытекает, что содержание макроэлементов (азота, фосфора, калия) в образцах, отобранных на иловых полях очистных сооружений г. Волгограда превосходит показатели технических условий.
Условия и методика проведения исследований
Для реализации поставленной цели были поставлены опыты на опытном поле Волгоградского государственного аграрного университета в УНПЦ «Горная Поляна» Городищенского района Волгоградской области.
Почва опытного участка относится к подтипу светло-каштановых почв, тяжелосуглинистая, с высоким содержанием калия, с низким содержанием азота и со средним фосфора (таблица 1). Глубина пахотного горизонта достигает 0,3 м и содержит 1,75…1,78 % гумуса. Показатель рН почвы – 7,65.
Мощность гумусового горизонта в среднем составляет 0,31 м. Глубина горизонта А – 0,00…0,25 м, почва в нём светло-коричневого цвета, уплотнённая, тяжелосуглинистая, сильно пронизана корнями растений. Содержание гумуса здесь не превышает 1,75 %. Переход к В1горизонту заметный.
Горизонт В1 коричневого цвета, с видимыми гумусовыми затёками, уплотнённый, крупнокомковатый, в глубину 0,25…0,31 м. Средне пронизан корнями растений, переход к В2 горизонту слабо заметный.
Горизонт В2коричнево-бурого цвета, тяжелосуглинистый, в глубину 0,31… 0,65 м. Залегание карбонатов находится на глубине 0,48 м. От НСlвскипание происходит с глубины 0,36 м. В этом слое содержание гумуса уменьшается до 1,24 %. Переход к следующему С горизонту постепенный.
ГоризонтС – это материнская порода, она светло-бурого цвета,среднесуглинистая, корни растений встречаются редко, в глубину более 0,65 м.
Содержание органического вещества небольшое. Водно-физические свойства почвы,на которой проводились опыты, указаны в приложении Б. Опытный участок расположен на равнине, поэтому рельеф поля выровненный.
|
Таблица 2 – Результаты анализа почвы с опытного поля Слой почвы 0,0…0,1 м |
||
|
Гумус общий |
1,78 |
% |
|
рН (водн.) |
8,09 |
- |
|
Азот нитратный |
54,2 |
мг/кг |
|
Азот аммиачный |
29,3 |
мг/кг |
|
Фосфор |
24,7 |
мг/кг |
|
Калий |
371,0 |
мг/кг |
|
Слой почвы 0,2…0,3 м |
||
|
Гумус общий |
1,75 |
% |
|
рН (водн.) |
8,11 |
- |
|
Азот нитратный |
48,4 |
мг/кг |
|
Азот аммиачный |
44,2 |
мг/кг |
|
Фосфор |
22,8 |
мг/кг |
|
Калий |
391,0 |
мг/кг |
Повторность опыта трёхкратная, варианты в опыте размещены методом рендомизированных повторений, учётная площадь одной делянки варьироваласьот 12 до 24 м2.
В каждой повторности рассматривалось по 3 варианта:
1. Контроль (без удобрений).
2. ОМК «Амида» из расчёта 20 кг на 10 м2.
3. ОМК «Амида» из расчёта 40 кг на 10 м2.
РЕЗУЛЬТАТЫ ИССЛЕДОВАНИЙ
Влияние органо-минеральной композиции «Амида» на содержание органического вещества и элементов питания
Гумус. Одним из приёмов стабилизации и улучшения гумусного состояния светло-каштановых и других почв является внесение органических удобрений и химическая мелиорация почв.
Исследованиями установлено, что содержание гумуса увеличивалось на всех делянках опыта с внесением органо-минеральной композиции «Амида». Увеличение по отношению к контролю зависело от нормы внесения и уже за первый год (анализ почвы проводился в апреле перед внесением ОМК «Амида» и в конце сентября) составляло от 0,15 до 0,25 %.
Таблица 3 – Влияние ОМК «Амида» на содержание гумуса и элементов питания в слое 0-0,1 м.
|
Варианты |
Гумус, % |
Азот, мг/кг почвы |
Фосфор, мг/кг почвы |
Калий, мг/кг почвы |
|
Первая повторность |
||||
|
Контроль |
1,78 |
83,7 |
24,7 |
374 |
|
Амида, 20 кг/10м2 |
1,93 |
114,8 |
31,5 |
381 |
|
Амида, 40 кг/10м2 |
2,02 |
132,8 |
38,7 |
390 |
|
Вторая повторность |
||||
|
Контроль |
1,78 |
84,2 |
23,3 |
385 |
|
Амида, 20 кг/10м2 |
1,92 |
115,2 |
32,0 |
387 |
|
Амида, 40 кг/10м2 |
2,01 |
134,1 |
36,9 |
394 |
|
Третья повторность |
||||
|
Контроль |
1,77 |
83,9 |
24,1 |
388 |
|
Амида, 20 кг/10м2 |
1,92 |
117,2 |
32,3 |
395 |
|
Амида, 40 кг/10м2 |
2,02 |
133,0 |
37,5 |
398 |
Максимальное содержание гумуса 2,02 % отмечено на делянках при внесении ОМК «АМИДА» из расчёта 40 кг на 10 м2.
Аналогично изменениям содержания гумуса на опытных делянках в светло-каштановой почве изменялось содержание макроэлементов.
Азот.Как свидетельствуют результаты исследований до внесения органо-минеральной композиции «Амида», почва опытного участка характеризуется низкой обеспеченностью щелочногидролизуемым азотом.
При внесении в почву ОМК «Амида» из расчёта 20 кг на 10 м2 содержание нитратного и аммонийного азота возрастало на 31,0 – 33,3 мг/кг почвы.
При внесении в почву ОМК «Амида» из расчёта 40 кг на 10 м2 содержание нитратного и аммонийного азота возрастало на 49,1 – 49,9 мг/кг почвы.
Таким образом, результаты исследований показали, что внесение органо-минеральной композиции «Амида» приводило к увеличению содержания азота в почве.
Фосфор.На варианте без органо-минеральной композиции «Амида» содержание подвижного фосфора в посевном слое (0-0,1 м) составляло 23,3-24,7 мг/кг почвы, что соответствует очень низкому содержанию.
При использовании органо-минеральной композиции «Амида» нормой эквивалентной 20 кг на 10 м2 содержание фосфора увеличивалось на 6,8-8,2мг/кг почвы, а при использовании органо-минеральной композиции «Амида» нормой эквивалентной 40 кг на 10 м2 содержание фосфора увеличивалось на 13,4-14,0мг/кг почвы.
Калий.Содержание обменного калия в почвах Волгоградской области почти повсеместно высокое и очень высокое. Показатели калия на опытном участке, в среднем 381 кг/кг почвы – характеризуют это состояние как очень высокое.
На фоне внесенияоргано-минеральной композиции «Амида»из расчёта 20 кг на 10 м2 содержание обменного калия возрастало по отношению к контролю на 2-7 мг/кг почвы.
При внесенияоргано-минеральной композиции «Амида»из расчёта 40 кг на 10 м2 содержание обменного калия возрастало по отношению к контролю на 9-16 мг/кг почвы.
Влияние органо-минеральной композиции «Амида» на физико-химические свойства светло-каштановой почвы
Кислотность почвы. Применение органо-минеральной композиции «Амида» обеспечивало снижение величины рН и переход почвы из класса со слабощелочной реакцией в класс с реакцией среды близкой к нейтральной.
При этом, вполне логично выглядят результаты анализа. Внесение органо-минеральной композиции «Амида» из расчёта 20 кг на 10 м2 снижало рН на 0,4 единицы, а внесение органо-минеральной композиции «Амида» из расчёта 40 кг на 10 м2 снижало рН на 0,6 единиц.
Таблица 4 – Влияние ОМК «Амида» на физико-химические свойства почвы
|
Варианты |
рН сол, ед |
ЕКО |
Са + Мд |
|
Первая повторность |
|||
|
Контроль |
8,09 |
38,67 |
32,8 |
|
Амида, 20 кг/10м2 |
7,69 |
40,12 |
33,6 |
|
Амида, 40 кг/10м2 |
7,50 |
41,35 |
34,1 |
|
Вторая повторность |
|||
|
Контроль |
8,09 |
38,72 |
32,8 |
|
Амида, 20 кг/10м2 |
7,68 |
40,15 |
33,8 |
|
Амида, 40 кг/10м2 |
7,49 |
41,36 |
34,3 |
|
Третья повторность |
|||
|
Контроль |
8,11 |
38,76 |
32,8 |
|
Амида, 20 кг/10м2 |
7,71 |
40,09 |
33,5 |
|
Амида, 40 кг/10м2 |
7,51 |
41,38 |
34,1 |
Ёмкость катионного обмена. На фоне внесения органо-минеральной композиции «Амида» наметилась тенденция по увеличению ёмкости катионного обмена. При использовании нормы 20 кг на 10 м2 ёмкость катионного обмена составляла от 40,09 до 40,15 мг-экв / 100 г почвы.
При использовании нормы 40 кг на 10 м2 ёмкость катионного обмена составляла от 41,35 до 41,38 мг-экв / 100 г почвы.
Сумма поглощённых оснований.Использование органо-минеральной композиции «Амида» повышало сумму обменных оснований на 0,7-1,0 мг-экв / 100 г почвы при внесении 20 кг на 10 м2 поверхности почвы.
При внесении нормы 40 кг на 10 м2степень насыщенности основаниями увеличивалась до 34,1 – 34,3 38 мг-экв / 100 г почвы.
Изменение агрофизических свойств почвы под влиянием ОМК «Амида»
Структура. Как свидетельствуют экспериментальные данные, почва опытного участка характеризуется удовлетворительным структурным состоянием. Содержание водопрочных агрегатов в пахотном горизонте перед закладкой опытов составляло 51,4 %.
Однако внесение органо-минеральной композиции «Амида» увеличивало количество водопрочных агрегатов. И при использовании нормы 40 кг на 10 м2структурное состояние пахотного горизонта перешло из удовлетворительного в хорошее.
Таблица 5 – Влияние ОМК «Амида» на агрофизические свойства почвы
|
Варианты |
Агрегаты >0,25 мм, % |
Равновесная плотность, т/м3 |
Пористость, % |
|
Первая повторность |
|||
|
Контроль |
51,4 |
1,27 |
49,8 |
|
Амида, 20 кг/10м2 |
53,7 |
1,22 |
51,0 |
|
Амида, 40 кг/10м2 |
56,1 |
1,17 |
53,0 |
Плотность почвы. Равновесная плотность пахотного горизонта на вариантах без внесения органо-минеральной композиции «Амида» варьировала от 1,27 до 1,28 т/м3.
На фоне внесения органо-минеральной композиции «Амида» из расчёта 20 кг на 10 м2плотность в среднем за сезоннаходилась на уровне 1,21-1,23т/м3.
На фоне внесения органо-минеральной композиции «Амида» из расчёта 40 кг на 10 м2плотность в среднем за сезон составляла 1,17-1,18т/м3.
Пористость.Как свидетельствуют результаты исследований, общая пористость в сентябре – месяце на контрольном варианте изменялась в пределах 49,6-49,8 %.
Использование органо-минеральной композиции «Амида» достоверно повышало общую пористость при норме внесения 20 кг на 10 м2 до 51,4 % и при норме 40 кг на 10 м2 до 53,0 %.
Изменение урожайности под влиянием органо-минеральной композиции «Амида»
Внесение органо-минеральной композиции «Амида, хотя и в неодинаковой степени, но оказало влияние на формирование всех наблюдаемых культур.
Большее проявление органо-минеральной композиции «Амида», как и следовало ожидать, наблюдалось на орошаемых участках. В богарных условиях засушливого земледелия, фактором жизни растений, находящимся в минимуме является влага, и урожайность сельскохозяйственных культур в первую очередь зависит от данного показателя.
Поэтому при возделывании ячменя и нута на богаре различия в урожайности этих культур с внесением ОМК «Амида» и без неё были не столь значительными.
Таблица 6 – Влияние ОМК «Амида на урожайность ячменя сорта
|
Варианты |
Первая повторность |
Вторая повторность |
Третья повторность |
Среднее |
|
Контроль |
17,6 |
17,8 |
17,9 |
17,8 |
|
Амида, 20 кг/10м2 |
18,2 |
18,1 |
18,1 |
18,1 |
|
Амида, 40 кг/10м2 |
18,4 |
18,6 |
18,6 |
18,5 |
Таблица 7 – Влияние ОМК «Амида на урожайность нута сорта Приво, ц/га
|
Варианты |
Первая повторность |
Вторая повторность |
Третья повторность |
Среднее |
|
Контроль |
10,2 |
10,4 |
10,5 |
10,4 |
|
Амида, 20 кг/10м2 |
10,8 |
10,9 |
10,7 |
10,8 |
|
Амида, 40 кг/10м2 |
11,3 |
11,1 |
11,1 |
11,2 |
На орошаемом участке изучалось простое сравнение органо-минеральной композиции «Амида» с контролем (без удобрений). Поэтому здесь разные нормы внесения ОМК «Амида» не рассматривались и количество повторностей не регламентировалось.
Однако, как уже было сказано выше, различия в урожайности на орошаемых участках между вариантами с внесением ОМК «АМИДА» и без внесения были сильнее.
Хлопчатник, является культурой с длинным вегетационным периодом и поздними сроками уборки, поэтому эффективность действия ОМК «Амида» определялось по зелёной массе растений. Как видно из представленных фотографий, зелёная масса хлопчатника на рядках с внесённой органо-минеральной композицией была примерно в полтора раза больше, чем на рядках без данного вида удобрений. Взвешивание надземной части растений показало: 68,6 т/га зелёной массы на варианте с Амидой и 46,7 т/газелёной массы на контрольном варианте.
Урожайность картофеля изменялось от 24,2 т/га на контрольном варианте до 31,5 т/га на участках с внесённой органо-минеральной композицией «Амида».
Урожайность томатов варьировала от 95,2 т/га на участках с внесённой органо-минеральной композицией «Амида» до 78,4 т/га на участках без внесения органики.
Урожайность перца составляла на участках с ОМК «Амида» 37,6 т/га, а на участках без неё 31,5 т/га.
Урожайность баклажанов при внесении в почву ОМК «Амида» была на уровне 70 т/га, а без неё 60-62 тонны.
В Среднеахтубинском районе Волгоградской области в 2014 году проводились испытания органо-минеральной композиции «Амида» в теплицах на томатах.
Карбонатные теплицы размером 63 м х 8 м. Площадью 504 м2.
В июне теплицы были освобождены от растений первого урожая. Завезенаоргано-минеральная композиция «Амида» в количестве 8 м3, т.е.
6 тонн и внесена на площади 504 м2в почву из расчёта 12 кг на 1 м2 под культивацию мотоблоком. 12 июля 2014 года на этой площади была произведена высадка рассады томатов сортов Море и Сельстарвысотой 20-25 см. Всего было высажено 2000 кустов рассады.
Через 10 дней, то есть 22 июля 2014 года в теплицах с органо-минеральной композицией «Амида» растения томатов прибавили в росте до 35-40 см и у них появилась завязь.
Таким образом, отмечено, что органо-минеральная композиция «Амида» во-первых, приводила к сокращению прохождения фенологических фаз томатов, что является важным условием при выращивании скороспелой овощной продукции. Во-вторых, увеличивала биологический рост растений и продуктивность томатов с одного куста.
27 августа 2014 томаты находились уже в фазе молочной спелости и практически готовы к реализации. Отмечается высокая выровненность плодов.
Отсюда получается, что в тепличных условиях при использовании органо-минеральной композиции «Амида» можно получать свыше 200 тонн с одного гектара стандартных плодов томатов, или других овощей семейства баклажанных (паслёновых).
18 сентября 2014 года томаты, выращенные на органо-минеральной композиции «Амида» в теплицах Среднеахтубинского района были отобраны для испытаний на предмет содержания в плодах нитратов, тяжёлых металлов и на патогенную флору.
В результате проведённых анализов в Центре агрохимической службы Волгоградской области было установлено, что содержание нитратов более чем в 5 раз меньше допустимых пределов.
Содержание свинца и кадмия в 5 и 3 раза меньше допустимых значений, а ртуть не обнаружена совсем.
Присутствие радионуклидов ничтожно мало.
По заключении Института гигиены патогенной флоры не обнаружено.
Протоколы испытаний прилагаются.
По данным протокола испытаний федерального государственного бюджетного учреждения ЦАС «Волгоградский» и Аккредитованного Испытательного лабораторного центра Волгоградского филиала Федерального Бюджетного учреждения здравоохранения Центр гигиены и эпидемиологии по железнодорожному транспорту представленная продукция томатов полностью соответствует показателям декларации на экологически чистую продукцию.
1. Органо-минеральная композиция «Амида» повышает содержание органического вещества и элементов питания в почве.
2. Улучшает её физико-химические свойства.
3. Оптимизирует структуру, плотность и пористость.
4. Повышает урожайность сельскохозяйственных культур, как в открытом грунте, так и в теплицах.