Содержание к диссертации
Введение
Глава 1. Применение осадка сточных вод в качестве органического удобрения при возделывании сельскохозяйственных культур 8
1.1. Технологии подготовки ОСВ для удобрения 8
1.2. Состав и свойства осадка сточных вод 13
1.3. Применение осадка сточных вод в качестве органического удобрения 18
1.4. Влияние осадка сточных вод на свойства и плодородие почв 22
1.5. Влияние осадка сточных вод на урожайность сельскохозяйственных культур и качество продукции 28
Выводы по главе 1 34
Глава 2. Условия, объекты и методика исследований 36
2.1. Природные и мелиоративные условия Москворецкой поймы и опытного участка 36
2.2. Методика исследований 48
2.3. Химический состав осадка сточных вод, его агрономическая и агроэкологическая характеристика 54
2.4. Многолетние травы и их агротехника в опыте 59
Глава 3. Водный режим аллювиальных луговых почв на опытном участке 64
3.1. Показатели водного режима почвы опытного участка 64
3.2. Моделирование водного режима почв на опьггном участке 68
3.3. Водный баланс аллювиальной луговой почвы на опытном участке в 2001 -2003 г.г 85
Глава 4. Влияние ОСВ на свойства аллювиальных луговых почв 88
4.1. Физические свойства почвы 88
4.2. Водно-физические свойства почвы 101
4.3. Химические свойства почвы 106
4.4. Физико-химические свойства почвы 118
4.5. Микроэлементы итяжелые металлы в почве 121
4.6. Биологическая активность почвы 132
Выводы по главе 4 133
Глава 5. Влияние ОСВ на урожайность многолетних трав и их качество 134
5.1. Рост, развитие и урожайность многолетних трав 134
5.2. Качество урожая многолетних трав 138
5.3. Содержание микроэлементов и тяжелых металлов в растительной продукции 140
Выводы по главе 5 141
Глава 6. Оценка экономической эффективности применения осадка сточных вод в качестве удобрения почв 142
Выводы и рекомендации производству 153
Сп исок л итературы 155
- Применение осадка сточных вод в качестве органического удобрения
- Химический состав осадка сточных вод, его агрономическая и агроэкологическая характеристика
- Водный баланс аллювиальной луговой почвы на опытном участке в 2001 -2003 г.г
- Микроэлементы итяжелые металлы в почве
Введение к работе
Основным условием стабильного развития агропромышленного комплекса страны и расширения сельскохозяйственного производства является сохранение, воспроизводство и рациональное использование плодородия земель ельскохозяйственного назначения.
Почвенное плодородие имеет также важное природоохранное значение, так как оно увеличивает ценность земель сельскохозяйственного назначения не только как объектов производственной деятельности, но и как компонентов биосферы.
На сохранение почвенного плодородия ориентировано принятие федеральных законов «О государственном регулировании обеспечения плодородия земель сельскохозяйственного назначения», «О мелиорации земель» и проекта Федеральной целевой программы «Повышение плодородия почв России на 2002...2005 годы» МСХ РФ, для осуществления которой стране необходимо в год органических удобрений свыше 2 млрд.т, минеральных удобрений 14,7 млн. т д.в., известковых материалов 42,3 млн. т д.в., фосфоритной муки 0,5 млн. т д.в., фосфогипса 1,2млн. т д.в. [Проект..., 2001]
В настоящее время эти потребности не удовлетворяются [Державин, 1998, Деградация..., 2002, Зеленый мир, 2003]. Одним из путей снижения дефицита органических и минеральных удобрений может стать использование осадка сточных вод (ОСВ), который содержит основные элементы питания растений - азот, фосфор, калий, многие микроэлементы - бор, молибден, цинк, марганец, медь, и может существенно улучшить агрохимические свойства почв.
Отрицательным качеством ОСВ является содержание токсичных солей тяжелых металлов, часто неблагоприятный бактериологический состав и радиационный фон. Удобрительные микроэлементы при повышенных концентрациях могут оказывать неблагоприятное воздействие на рост, развитие рас-
5 тений и качество продукции. Поэтому при использовании ОСВ необходимо вести контроль за концентрацией вредных веществ в сточных водах, химическим составом осадка, почвы, продукции.
Использование ОСВ имеет большое природоохранное значение, так как ежегодно на очистных сооружениях страны накапливается свыше 70...8О млн.м3 осадка 96...97%-й влажности (2,5...3 млн.т сухого вещества) [Жуков Н.Н., 2002]. Промышленная переработка ОСВ связана с большими затратами, а использование ОСВ в качестве местного органического удобрения может быть экологически и экономически целесообразным. В настоящее время организованно используют только 4-6% от общего объема ОСВ [Стучков В.В., 1996, ВоробьеваР.П., Давыдов А.С., 2002].
В центральном районе Нечерноземной зоны России особенно большие объемы ОСВ накапливаются на очистных сооружениях г.Москвы и Московской области (25-30 тыс м3 осадка в сутки). Годовой осадок Московских станций аэрации содержит около 6,5 тыс.т азота, 13 тыс.т фосфора, 90 тыс.т гуму-соподобных веществ [Храменков СВ., Загорский В.А., 2002]. В данной работе рассматривается ОСВ с очистных сооружений г. Раменское Московской области, расположенного к юго-востоку от г.Москвы.
В центре Нечерноземной зоны России большие площади сельскохозяйственных угодий располагаются на пойменных землях, в частности в Раменском районе - на Москворецкой пойме Окского бассейна.
Исследования пойм Окского бассейна [Виноградова Г.Н. и др., 1999] показали усиление деградации почв, снижение их плодородия. Использование ОСВ для восполнения дефицита органических удобрений на пойменных землях Раменского района Московской области является перспективным направлением в мелиорации пойменных угодий и охране окружающей среды.
Актуальность темы диссертации обусловлена недостаточностью опыта применения ОСВ в качестве удобрения на осушаемых пойменных землях для прогнозов питательного и химического режимов почв и разработки рекомен- даций по внесению ОСВ, а также дефицитом органических и минеральных удобрений, необходимостью поиска экологически и экономически целесообразных путей утилизации ОСВ,
Целью работы явилось изучение возможности и эффективности применения ОСВ в качестве удобрения для кормовых культур в условиях осушаемых аллювиальных луговых почв Московской области и разработка рекомендаций по технологии и дозам внесения ОСВ.
В задачи исследований входило:
Определение состава и свойств осадка сточных вод Раменских очистных сооружений.
Исследование влияния ОСВ и его сочетания с известью и калийным удобрением на физические, химические и физико-химические свойства осушаемой луговой почвы Москворецкой поймы.
Исследование влияния осадка сточных вод и совместного его внесения с известью и калийным удобрением на урожайность озимой ржи на зеленую массу, многолетних трав и качество продукции.
Разработка рекомендаций по дозам и технологии применения ОСВ в качестве удобрения и его использованию вместе с известью и калием.
Оценка эколого-экономической эффективности применения ОСВ в качестве органического удобрения.
Научная новизна результатов исследований. На основе трехлетних полевых исследований дано обоснование применения ОСВ, а также ОСВ совместно с известью и калием для удобрения осушаемых почв Москворецкой поймы при возделывании кормовых культур. Дана агроэкологическая оценка ОСВ Раменских очистных сооружений. Установлено, что внесение ОСВ в почву и его совместное использование с известью и калийным удобрением способствует улучшению её структуры, повышает содержание гумуса и питательных веществ и урожайность кормовых культур. Выявлены закономерности в изменении физических, водных, химических свойств почвы и урожайности озимой
7 ржи и многолетних трав от дозы внесения ОСВ и совместного применения ОСВ с известью и калийным удобрением. Установлено влияние внесения ОСВ, извести и калийного удобрения на содержание микроэлементов и тяжелых металлов в почве и растениях. Дана эколого-экономическая оценка эффективности применения ОСВ и его сочетания с известью и калием в качестве удобрения почв.
Практическая ценность работы.
Разработаны рекомендации производству по применению ОСВ совместно с известью и калием в качестве удобрения для озимой ржи на зеленый корм и многолетних трав на осушаемых аллювиальных луговых почвах нижнего течения р.Москвы.
Прибавка зеленой массы при внесении ОСВ в количестве 30...90 т/га 1 раз в три года в среднем за трехлетний период составила 2,98...7,78 т/га в год при сохранении хорошего качества продукции. Внесение калия на фоне 60 т/га ОСВ увеличило урожайность в среднем за три года на 9,4%, внесение извести - на 4,1%, а совместное внесение ОСВ 60 т/га, извести и калия - на 12,1%. Экономический эффект от применения ОСВ, извести и калия составил по вариантам 289...1189 руб/га в год с учетом предотвращенного экологического ущерба.
Апробация работы. Основные положения работы докладывались на научно-технических конференциях в МГУП и на кафедре почвоведения, агрохимии и агроэкологии РУДН.
Публикации. По материалам диссертации опубликовано 6 работ.
Объем работы. Диссертация имеет объем 163 страницы и включает введение, 6 глав, выводы, рекомендации производству и список литературы из 126 работ, в том числе 10 на иностранных языках.
Применение осадка сточных вод в качестве органического удобрения
Использование ОСВ для удобрения сельскохозяйственных культур и улучшения свойств почв известно во многих странах. Ежегодное накопление ОСВ в мире оценивется в 20 млрд.т в год, в России - свыше 2 млн. т сухого остатка, в странах СНГ без РФ - 2 млн. т, в Зап. Европе в 1996 г. - 60-65 млн.т, в США в середине 80-х годов - 6,5 млн.т [Стучков В.В., 1996]. На Украине накоплено свыше 50 млн т осадка по сухому веществу на площади более 10 тыс га. Основными приемами размещения ОСВ, принятыми в большинстве стран Европы, США и Канаде, являются: использование в качестве удобрений (35%), захоронение на полигонах (до 40-50%), использование для рекультивации земель-до 15.--25% [Беляева С.Д. и др., 2001].
ОСВ в качестве удобрения используется при освоении малопродуктивных земель, склонов, при рекультивации нарушенных земель, в лесном хозяйстве.
Применение ОСВ для удобрения почв составило в США - 75%, Англии - более 40%, Финляндии - 31% от использованных ОСВ. Опыт применения ОСВ в качестве удобрения есть во Франции, Канаде, Японии, Швеции, Польше, Болгарии. В Швеции около половины ОСВ вывозится на поля [Воробьева Р.П., Давыдов А.С.,2002, Стучков В.В.Д996].
Анализ, оценка и прогноз использования осадка Московских станций аэрации выполнены в [Анализ существующего...., 1989]. Имеются обобщения опыта [Воробьева Р.П., Давыдов А.С., 2002, С.Д.Беляева, Л.И.Гюнтер и др., 2001, 2002, Воробьева Р.П., Давыдов А.С., 2002, Воробьева Р.П., Додолина В.Т., Мерзлая Г.Е., 2000, и др.], показывающие перспективность удобрения почв ОСВ в ряде регионов России. Работы по исследованиям в области применения ОСВ в качестве удобрения продолжаются. Так, в работе Наместникова В.В. и др. [2001] отмечается что осадок хозяйственно-бытовых сточных вод и сточных вод малых населенных пунктов после предварительного обеззараживания является ценным органо-минеральным удобрением.
Исследования Фирсова А.И. [2003] показали возможность применения осадка сточных вод лесохимических предприятий в качестве удобрения. Механически обезвоженный ОСВ г. Орла отвечает ГОСТ, что подтверждено сертификатом соответствия, его применение в качестве удобрения восстанавливает биологическую активность почвы и повышает урожайность даже в условиях черноземной зоны [Никулин А.Т.и др., 2002]. По опытам Решецкого Н.П. [1991] ОСВ г. Риги, полученный термофильным сбраживанием и обезвоживанием на барабанных вакуум-фильтрах; оказал положительное влияние на агрохимические и биологические свойства почвы в год внесения и в последействии, получены прибавки урожаев картофеля, озимой пшеницы, ячменя без изменения качества продукции. Работы НИИССВ "Прогресс" и др институтов показывают, что при соблюдении технологии утилизации ОСВ в качестве удобрения под кормовые культуры не происходит ухудшения агрохимического и санитарного состояния почвы, качества выращиваемой продукции, гидрохимического режима грунтовых вод [Элик Э.Е., 1989, Научные основы..., 1991, Экологически безопасные методы..., 2000].
Применяемые и рекомендуемые нормы внесения осадка для удобрения полей различны. Так, в Чехии необезвоженный ОСВ вносят дозой 300 м /га под бобово-злаковые и зерновые. В Германии ОСВ г. Мюнхена вносился в течение 50 лет дозой 5 т/га на пашне, 2,5 т/га на луго-пастбищных угодьях. Продукция использовалась на переработку, корм скоту, на семена [Стучков В.В., 1996]. В Швеции норма внесения сухого вещества активного ила составляла 1...3 т/га 1 раз в 5 лет [Legret, 1995]. Есть опыт создания нового гумусового слоя при рекультивации открытых разработок в г. Чикаго, США [Стучков В .В., 1996]. ОСВ г.Львова на низинных торфяниках под многолетние травы вносился в количестве 70 т/га, а после метатенков до 420 т/га. Дальнейшее внесение оказалось опасным из-за накопления токсичных веществ, яиц гельминтов и тяжелых металлов. При превышении оптимальных нагрузок также наблюдалось повышенное содержание в растениях канцерогенных углеводородов [Хруслова Т.Н., Марьина В.В.,, 1973].
В.И.Дмитриева и П.А.Гордиенко рекомендуют принимать дозы ОСВ для дерново-подзолистых почв под кормовые и силосные культуры 25-30 т/га сухого вещества и вносить их ранней осенью при вспашке зяби [Стучков В.В., 1996]. В Волгоградской области [Гугняев И.П. и др., 1983] внесение сброженного осадка повысило урожайность костреца безостого в год внесения и в течение последующих двух лет. УкрНИстанция орошения сточными водами и Киевский НИИ общей и коммунальной гигиены им. А.Н.Марзеева рекомендуют дозы внесения осадка на легких почвах до 25 т/га осенью и до 12,5 т/га весной (в пересчете на сухое вещество) [Сергиенко и др. 1991]. В Польше на песчаных почвах запахивали ОСВ сахарных заводов слоем 5 и 10 см, в результате чего улучшилось плодородие и водно-физические свойства почвы, повысились урожаи картофеля, ржи и вико-ржаной смеси на 50-80%.
Наиболее высокие урожаи получены при одновременном внесении осадка и минеральных удобрений. Исследования Афанасьева Р.А. и Мерзлой Г.Е. [2003] по удобрению дерново-подзолистой тяжелосуглинистой почвы Московской области ОСВ Курьяновской станции аэрации показали повышение урожайности многолетних трав на 5-16 т/га. Во всех вариантах содержание тяжелых металлов не превышало ДДК (ОДК). В пахотном слое почвы повысилось содержание органического вещества и подвижного фосфора. Только содержание мышьяка при дозе ОСВ 35 т/га превысило ПДК. В травяных кормах повысилось содержание фосфора, а кадмий, никель, медь мало отличались от контроля. Для улучшения свойств ОСВ предлагается компостирование осадка с влагопоглощающими наполнителями, в частности с нетоксичными древесными отходами. Выводы о результатах использования ОСВ в качестве удобрений у разных авторов различаются, однако, всегда отмечается значительная прибавка урожая, улучшение свойств почвы при допустимых дозах внесения осадка.
Химический состав осадка сточных вод, его агрономическая и агроэкологическая характеристика
По данным [Состояние окружающей..., 1998] на территории Раменского региона находятся 40 очистных сооружений, через которые в год проходит 55-60 млн м3 хозяйственно-бытовых сточных вод. Очистка канализационных стоков производится биологическим путем, 95% сооружений составляют аэро-тенки, остальные 5% приходятся на биофильтры и поля фильтрации. Основная часть стоков (более 85%) формируется в г.г.Раменское и Жуковский, где проживает около 2/3 населения региона и сосредоточено 80% промышленности.
До 90-х годов ОСВ с очистных сооружений Раменского района активно применялся в качестве удобрения. Были случаи применения не переработанных иловых осадков, приводящие к загрязнению почв повышенными концентрациями ртути, кадмия, цинка, серебра, никеля, хрома и других элементов. Постановлением Главы Раменского района № 932 от 8.04.96 было прекращено применение ОСВ в виде удобрения во всех сельскохозяйственных предприятиях и фермерских хозяйствах до получения положительного заключения государственной экологической экспертизы. С 1997 г. идет реконструкция Ра-менских очистных сооружений, ведется поэтапная рекультивация иловых площадок на площади 200 га.
В настоящее время за работой очистных сооружений района ведет контроль Раменский региональный экологический центр совместно с админисграцией района. Сооружения работают нормативно по взвешенным веществам, железу, сульфатам, хлоридам, нитратам, близки к нормативным на выпуске по БПК, СПАВ, нитритам. Главной проблемой Раменских очистных сооружений с конца 90-х годов остается нейтрализация фосфатов и аммонийного азота в очищенной сточной воде. В настоящее время на очистные сооружения г. Раменское поступают сточные воды, включающие около 61% хозяйственно-бытовых и 39% промышленных стоков. Осредненные данные лабораторных анализов сточных вод за 2000 г. приведены в табл. 2.10.
Количество осадка сточных вод, получаемого на очистных сооружениях, составляет 500-550 м /сут при 96-97% влажности (0,33% объема сточной воды). После обезвоживания и выдерживания в течение 2-3 лет получают осадок влажностью 70-78%, более безопасный в санитарно-гельминтологическом отношении. Характеристика осадка сточных вод станции аэрации г. Раменское, использованного для удобрения почвы на опытном участке в августе 2000 г. приведена в табл. 2.11.
Проведенный анализ показал, что содержание азота, фосфора, калия, кальция, органического вещества в осадке сравнимо с традиционными видами органических удобрений. По сравнению с полуперепревшим навозом ОСВ содержит больше органического вещества, азота и фосфора, однако, доступный калий в нем практически отсутствует.
Примененный ОСВ имеет нейтральную реакцию, в навозе она немного выше. Это существенно ввиду кислой реакции луговых почв. В осадке наблюдается преобладание двухвалентных катионов Са и Mg над одновалентными Na и К в отличие от навоза, где содержание Na и К выше.
Анионный состав ОСВ - сульфатный. Содержание сульфатов - 3,72 мг-экв/ЮОг, хлоридов 0,81, карбонатов 0,34 мг-экв/Ю0г. Полуперепревший навоз имеет сульфатно-хлоридный анионный состав с содержанием хлоридов 2,01 мг-экв/100г и сульфатов 1,57 мг-экв/100г. Содержание карбонатов в навозе довольно высокое - 0,78мг-экв/100г. Отношение углерода к общему азоту в осадке C:N = 12,3, что является хорошим показателем качества органического удобрения. Отношение C:Nn wlB = 287 является низким. Содержание тяжелых металлов в использованном ОСВ, предельно допустимые концентрации их по ГОСТ России для первой и второй группы применения ОСВ [ГОСТ Р 17.4.3.07 - 2001] и законодательству Европейского союза [Паенк Т., 2003] приведены в табл. 2.12.
Водный баланс аллювиальной луговой почвы на опытном участке в 2001 -2003 г.г
Приходными статьями водного баланса почвы являются впитывание осадков и капиллярное подпитывание грунтовыми водами. Расходными элементами баланса являются испарение, транспирация и переток в нижележащие слои. Уравнение баланса почвенных вод имеет вид: где AWH, AW„ - начальные и конечные запасы влаги в расчетном слое почвы; аОс - осадки, впитавшиеся в почву, a = 1 - коэффициент впитывания осадков; И, Т - испарение и транспирация, которые в расчетах учитывались суммарно Е = И + Т; g - водообмен почвы с грунтовыми водами, направление которого учитывается знаком величины g. Начальные и конечные запасы влаги в слое почвы 0...60 см рассчитаны по результатам послойного определения влажности почвы в начале и конце вегетационного периода и приведены в табл. 3.11. Данные табл. 3.11 показывают, что запасы доступной влаги в почве за периоды вегетации 2001...2003 г.г. снижаются, водопотребление сельскохозяйственных культур не удовлетворяется осадками даже во влажные 2001 и 2003 годы. В засушливый 2002 г. запасы доступной влаги в почве к осени существенно снизились вследствие использования растениями, недостатка осадков и понижения уровня грунтовых вод. Водопотребление растений не было полностью удовлетворено, о чем свидетельствует плохое их развитие и снижение урожайности. Величина невязки водного баланса составила 9,8-11,2%, что можно считать допустимым, это свидетельствует о правильности расчетов и результатов полевых исследований по водному режиму почвы и возможности дальнейшего использования их результатов. Структура водного баланса расчетного слоя почвы в исследуемые годы показывает характерную для осушаемых пойменных земель взаимосвязь режимов осадков, уровня грунтовых вод и влажности почвы, а также большое значение грунтовых вод в обеспечении водного питания растений в засушливые годы и периоды.
Анализ водного баланса создает предпосылки не только к экономическому обоснованию двухстороннего регулирования влажности почвы (для повышения урожайности сельскохозяйственных культур), но и к экологическим выводам. Для защиты грунтовых вод от загрязнений веществами, поступающими с удобрениями и пестицидами, необходимо не только регулировать их дозы, но и снижать интенсивность нисходящего водообмена почвенных вод с грунтовыми (-g). Например, в 2002г. не было опасности попадания токсичных веществ в грунтовые воды, а для 2001 и 2003 годов такая опасность существует и прогнозы миграции ряда элементов должны быть выполнены. Результаты исследований, изложенные в главе 3, позволяют рекомендовать в качестве основы для прогнозов движения и накопления веществ примененную модель водного режима почв, адаптированную к условиям пойменных земель нижнего течения р. Москвы. В начале полевых исследований (весна 2001 г.) почва опытного участка характеризовалась следующими показателями в слое 0-20 см и 0...60 см соответственно: плотность сложения 1,13 и 1,22 г/см , общая пористость — 57,8 и 53,6%, наименьшая влагоемкость - 27,4 и 28,6%, коэффициент фильтрации — 0,016 см/мин, рН = 6,0 и 5,4, гумус - 3,98 и 3,00%, общий азот 0,21 и 0,18%, легкогидролизуемый азот - 7,9 и 6,8 мг/ЮОг почвы, валовый фосфор 0,24 и 0,27%, Р205 - 7,3 и 6,5 мг/ЮОг, валовый калий 2,06 и 2,18%, К20 - 9,4 и 8,0 мг/ЮОг, емкость катионного обмена - 29,2 и 25,6 мг-экв/100г почвы, содержание тяжелых металлов не превышало ОДК. В результате трехлетних исследований 2001...2003 г.г. установлено, что одноразовое внесение ОСВ оказало положительное влияние на физические, химические и физико-химические свойства аллювиальной луговой почвы. По мере увеличения нормы ОСВ от 30 до 90 т/га повышалось содержание органического вещества, наблюдалось накопление питательных веществ, снижалась кислотность почвы. Определенное влияние оказало также внесение извести и калийного удобрения совместно с ОСВ.
Микроэлементы итяжелые металлы в почве
Исходное содержание микроэлементов и тяжелых металлов в почве опытного участка на контрольном варианте и ориентировочно допустимые концентрации тяжелых металлов в почве, установленные в России, приведены в табл. 4.5.1. По данным табл.4.5 Л можно оценить почву как среднеобеспеченную валовыми формами микроэлементов. Обеспеченность доступными формами микроэлементов, в основном, средняя - цинком, марганцем и медью, а молибденом и бором - низкая. Сравнительно хорошей доступности большинства микроэлементов способствует слабокислая реакция почвенного раствора, однако, она же снижает доступность растениям молибдена. Подвижность цинка в некоторой степени ограничивается присутствием в почве кальция, который связывает цинк в нерастворимых цинкатах кальция и задерживает поступление цинка в растения. Понижение кислотности усиливает эти явления. В отношении марганца можно сказать, что существующий химический режим почвы обеспечивает достаточное для растений количество двухвалентного марганца, однако, при повышении рН и известковании может возникнуть его недостаток. С увеличением кислотности повышается содержание подвижного марганца и его вымыв. При повышении рН до нейтральной и щелочной реакции бор образует малодоступные для растений соединения, также ухудшается усвоение бора травами при повышении содержания калия. Содержание тяжелых металлов в начале исследований в почве было значительно ниже ОДК, утвержденных ПС СЭН РФ (1994г.). Содержание исследованных тяжелых металлов в ОСВ (табл. 2.9) не превышало допустимого предела по нормативам России и Европейского союза (Working Document on Sludge, 27.04.2000, г. в Брюссель): Си 750, РЬ 250, Ni 200, Zn 1750 мг/кг. Некоторое количество микроэлементов и тяжелых металлов содержалось в удобрениях и мелиорантах, вносимых в почву (табл. 4.5.2). Данные табл. 4.5.2 показывают, что по содержанию ряда микроэлементов ОСВ превосходит навоз. Так, содержаие кобальта в навозе 6 мг/кг св., а в ОСВ - 92,4, молибдена в навозе нет, а в ОСВ -3,3 мг/кг св., содержание меди в ОСВ вдвое больше, марганца - в 1,4 раза. Однако, по содержанию бора ОСВ значительно уступает навозу (20 и 0,82 мг/кг св.). Кроме того, ОСВ содержит намного больше тяжелых металлов, что и является ограничением для его применения в качестве удобрения.
Так, цинка в ОСВ содержится почти в 8 раз больше, чем в навозе, свинца - в 49 раз, кадмия - в 23 раза, никеля - в 10, хрома в навозе практически нет, а в ОСВ 27,8 мг/кг св. Существенно и содержание тяжелых металлов в извести и хлористом калии — свинца, кадмия и никеля, что требует соответствующих прогнозов при их применении с ОСВ. В табл. 4.5.3 подсчитаны количества микроэлементов и тяжелых металлов, внесенных в почву с навозом, осадком сточных вод, известняковой мукой и хлористым калием в соответствии с вариантами опыта. Из этой таблицы видно, что по сравнению с навозом в вариантах с ОСВ в почву вносилось во много раз больше тяжелых металлов, особенно при повышении доз ОСВ. Так, внесение свинца было больше в 53 раза, кадмия - в 23 раза, цинка - в 13 раз при одинаковых дозах навоза и ОСВ, однако, по количеству микроэлементов (медь, кабальт, марганец, молибден) преимущество ОСВ является заметным.
Данные о содержании микроэлементов и тяжелых металлов в почве по вариантам опыта в начале и конце исследований приведены в табл.4.5.4. В первый год исследований наблюдалось наибольшее содержание тяжелых металлов в почве. На вариантах с внесением ОСВ содержание свинца превышало контроль на 0,37...1,12 мг/кг почвы в соответствии с дозами ОСВ 30...90 т/га, содержание кадмия - на 0,045...0,136 мг/кг, никеля на 1,13...3,38 мг/кг, хрома трехвалентного - на на 0,1...0,3 мг/кг. Однако, при дозах ОСВ от 30 до 90 т/га содержание тяжелых металлов в почве оставалось ниже допустимых пределов. Во второй и третий годы количество микроэлементов и тяжелых металлов снизилось, что обусловлено выносом их урожаем и вымывом. Полученные данные сравнивались с фоновым содержанием и ПДК, утвержденными Минздравом России. Использовались также материалы по ОДК свинца, кадмия, цинка в почвах, не вызывающие повреждения растений и снижения урожая (свинец около 2000 мг/кг, цинк - 500 мг/кг, кадмий - 50 мг/кг). При одновременном присутствии в почве указанных металлов сумма их концентраций не превышала 2000 мг/кг [Использование..., 1995]. За годы исследований 2001...2003 г.г. произошло накопление тяжелых металлов в почве и содержание их составило в соответствии с дозами внесения ОСВ по свинцу 17,15...17,66 мг/кг, по кадмию 0,44...0,56 мг/кг, по никелю 22,15...25,10 мг/кг, что превышает содержание этих металлов на контроле соответственно на 0,34,..0,85, 0,06,,.0,18, 1,51...4,46 мг/кг. Внесенные с ОСВ в почву тяжелые металлы большей частью задерживались в верхнем почвенном слое. В результате различных биологических и физико-химических процессов тяжелые металлы частично поступают в почвенный раствор и поглощаются растениями или вымываются в нижележащие горизонты. Полученные нами в результате исследований данные показывают, что основная масса тяжелых металлов приурочена к пахотному горизонту (0-20см). В слое 20-60 см происходило снижение концентраций.
