Содержание к диссертации
Введение
1. Обзор литературы. Использование осадков сточных вод в сельскохозяйственном производстве в качестве органических удобрений 10
1.1. Осадки сточных вод, их характеристика и способы подготовки для использования на удобрение 10
1.2.Влияние осадков сточных вод на физико-химические, агрохимические, санитарно-гигиенические и биологические свойства почв 15
1.3.Влияние осадков сточных вод на урожайность и качество сельскохозяйственных культур 23
1.4.Экологические аспекты применения осадков сточных вод в сельскохозяйственном производстве 28
1.5.Приемы, снижающие токсичность осадков сточных вод 35
2. Объекты, условия и методы исследований 41
2.1.Природно-климатические условия Тверской области 41
2.2. Метеорологические условия проведения полевых исследований 43
2.3. Объекты и методы исследований 45
Экспериментальная часть 53
3. Влияние осадков сточных вод и компостов на их основе на агрохимические свойства почв 53
3.1. Мониторинг содержания органического вещества дерново-подзолистых почвах 54
3.2. Содержание органического вещества в дерново-подзолистой почве при внесении удобрений 65
3.3. Динамика изменения физико-химических свойств дерново-подзолистой почвы при применении удобрений 69
3.4. Влияние удобрений на накопление тяжелых металлов в дерново-подзолистой почве 72
4. Эффективность применения осадков сточных вод и ком постов на их основе под картофель 74
4.1. Влияние удобрений на урожайность картофеля 74
4.2. Влияние удобрений на качество клубней картофеля 78
5. Агроэкологическая оценка эффективности осадков сточных вод в посевах ярового ячменя 83
5.1. Влияние различных удобрений на продуктивность ярового ячменя 84
5.2. Влияние удобрений на качество зерна ярового ячменя 91
Заключение 96
Предложения производству 98
Список используемой литературы 100
- Осадки сточных вод, их характеристика и способы подготовки для использования на удобрение
- Мониторинг содержания органического вещества дерново-подзолистых почвах
- Влияние удобрений на урожайность картофеля
- Влияние удобрений на качество зерна ярового ячменя
Осадки сточных вод, их характеристика и способы подготовки для использования на удобрение
Отходы промышленности, складируемые в отвалах, занимают большие площади и, являясь источником загрязнения, представляют серьезную угрозу окружающей природной среде, ухудшая ее санитарно-эпидемиологические свойства (Левин, Хабарова, 2012; Власова, 2013).
Ежегодное накопление ОСВ в мире оценивается в 200 млрд. т, в России – свыше 3,5 млн. т сухого остатка. В большинстве стран Западной Европы, Северной Америке проблема с муниципальными ОСВ решается комплексно: свыше половины их анаэробно сбраживаются на давно действующих станциях очистки, а около четверти не обезвоживаются и применяются в сельскохозяйственном производстве. Например, в Великобритании ежегодно применяется около 350 тыс. т сухого вещества ОСВ, и этот прием рассматривается как один из основных в утилизации (Лыков, 1985). В Швейцарии за накоплением в почве ТМ в условиях применения ОСВ ведется строгий контроль. В США, Канаде и большинстве стран Европы основным способом утилизации - до 50% ОСВ является захоронение на полигонах, около 35% -используется в качестве удобрений и до 20% - для рекультивации нарушенных земель. (Касатиков, Баринова, Руник, 1987; Семенов, Сытин, 1998; Ха-кимов, Севастьянов, 2001; Алексеева, 2002; Ресурсы органических удобрений в сельском хозяйстве, 2006; Касатиков, Чемерис, Яшин, Пескарев 2012; Власова, Байбеков, Мерзлая, Налиухин, 2013). Прослеживается устойчивая тенденция роста показателя потребления ОСВ в общих объемах утилизации.
ОСВ могут быть резервом органических удобрений, т.к. в каждом регионе страны они накапливаются в огромных объемах. Составной частью ОСВ являются отходы жизнедеятельности человека. Ежедневно человек, используя в пищу растительную и животную продукцию, содержащую большое количество азота, фосфора, калия, зольные элементы и т.д., в среднем выделяет около 133 г твердых и 1200 г жидких извержений. В результате в этих отходах содержится соответственно 2 и 14 г азота, 4,5 и 14 г золы, 0,64 и 2,29 г калия, 1,35 и 1,78 г фосфора, что обусловливает продукт, как ценное удобрение. В сухой массе ОСВ может содержаться 40-70 % органического вещества, 1 - 3 % общего азота, 1,5 – 6 % фосфора (Р2О5), 0,15 - 0,35 % калия (К2О), 3 – 5 % кальция (Са), а также могут содержаться сера, магний, алюминий, кремний, цинк, железо, оксиды никеля, хрома и другие элементы, необходимые растениям для нормальной жизнедеятельности, роста и развития. Реакция среды осадков колеблется в зависимости от происхождения, например, осадки городских сточных вод имеют близкую к нейтральной реакцию (рН 6,5), однако имеются ОСВ, характеризующиеся рН 8.
ОСВ – это суспензия, выделяемая из сточных вод в процессе их механической, биологической и физико-химической (реагентной) очистки. Широкое колебание химического состава ОСВ, содержание в них тяжелых металлов, делает их использование небезопасным для удобрения почвы в эко-лого – гигиеническом отношении (Ладонин, Мерзлая, Афанасьев, 2002). Осадки, которые образуются в процессе очистки вод, в зависимости от их химического состава разделяют на три группы:
1) из неорганических (минеральных) веществ;
2) из органических веществ с зольностью менее 10 %;
3) смеси органических и неорганических веществ с зольностью, лежащей в пределах от 10 до 60 % (Кривошеин, Кукин, Лапин и др., 2008).
Существует и другое разделение: грубые примеси (отбросы), тяжелые примеси (песок), сырой осадок, плавающие примеси (жировые вещества), активный ил, сгущенный активный ил, осадок анаэробно сброженный, уплотненный активный ил, аэробно стабилизированный активный ил (Туровский, 1982). По мнению многих ученых, по химическому составу, действию на почвенное плодородие и урожайность сельскохозяйственных культур ОСВ близки к навозу. Выявлено, что наиболее эффективно применять осадки однократно в 5–7 лет в дозе 7-10 т/га сухого вещества с содержанием ТМ, не превышающим ПДК (Русаков, Мерзлая, Афанасьев, 1995).
Содержание сухого и органического вещества, элементов питания (азот, фосфор, кальций, магний и др.) в ОСВ выше, чем в навозе КРС, что определяет особую ценность их как удобрения (Михайлов, Титова, 2013). Известно, что ОСВ содержат до 80% органического вещества и до 20% многих питательных элементов для растений, которые можно трансформировать в доступные и безопасные для растений формы (Хабарова, 2015). Однако ненормированное применение ОСВ может привести к загрязнению почв и растительной продукции тяжелыми металлами и органическими поллютантами. Причем степень загрязнения будет зависеть как от химического состава отхода, так и от регламента применения (доз, способов, периодичности внесения, сочетания с другими агрохимикатами и т.д.).
При разработке научно обоснованных экологически безопасных приемов использования ОСВ в хозяйственном обороте, внедрение и совершенствование технологии по их переработке способствовали бы сокращению объемов накопленных и вновь образованных отходов. По расчетам, только в Центральном Федеральном округе РФ за счет внесения ОСВ можно ежегодно сэкономить на минеральных удобрениях до 300 млн руб. (Касатиков, 2013). Однако в отечественном земледелии используется не более 7-10% ОСВ в качестве удобрений (Курганова, Копейкина, Гюнтер, Беляева, 1999), что связано с недостаточным внедрением на очистных сооружениях передовых технологий, их переработки и недостаточной информированностью в этой области сельхозтоваропроизводителей об агрохимической ценности ОСВ. Для сравнения в странах ЕС использование ОСВ в сельскохозяйственном производстве составляет около 40% (Laturnus F., K. von Arnold, Grn C., 2007; Kouloumbos V.N., Schaffer A., Corvini P.F.-X., 2008; Pijuan J., Valls A., Passuello A., Schuhmacher M., 2010).
К распространенным способам утилизации и использования ОСВ относятся: изготовление активированных углей (сорбентов); термофильное сбраживание в метантенках с получением биогаза; компостирование; использование в качестве добавки при производстве керамзита и других строительных материалов; сжигание; пиролиз, захоронение, вермикомпостирование; применение в качестве удобрений при рекультивации нарушенных земель и полигонов ТБО и другие (ГОСТ Р 17.4.3.07-2001, Евилевич, 1988). Возможная утилизация осадков сточных вод при их использовании в аграрном секторе в качестве органических удобрений. В результате решается большая народно-хозяйственная и экологическая проблема - исключается необходимость хранения в отвалах или захоронения на полигонах, повышается плодородие почв и урожайность сельскохозяйственных культур, стабилизируется экологическая безопасность окружающей природной среды.
На территории Российской Федерации качество (состав) ОСВ регламентируется двумя основными документами: ГОСТ Р 17.4.3.07-2001 «Охрана природы. Почвы. Требования к свойствам осадков сточных вод при использовании их в качестве удобрений» и СанПиН 2.1.7.573-96 «Гигиенические требования к использованию сточных вод и их осадков для орошения и удобрения». Для применения ОСВ в сельскохозяйственном производстве разработан «Типовой технологически регламент использования осадков сточных вод в качестве удобрения», существует региональный технологический регламент для Алтайского края (Овцов и др., 2002). Разработаны нормативы: ГОСТ Р 54534-2011 «Ресурсосбережение. Осадки сточных вод. Требования при использовании для рекультивации нарушенных земель», ГОСТ Р 54535- 2011 «Ресурсосбережение. Осадки сточных вод. Требования при размещении и использовании на полигонах». В зависимости от технологии подготовки осадка для использования в качестве удобрения различают три вида ОСВ: термически высушенные (влажность 10-40 %), подсушенные или обезвоженные (влажностью 60-80 %); жидкие (влажностью 92-97%) (Шеуджен, Онишенко, Прокопенко, 2005). Эти виды ОСВ существенно различаются по содержанию основных питательных веществ (Гугняев, Куликова, Куликов,1982). Так, термофильно-сброженный осадок Люберецкой станции аэрации (Московская область) после иловых площадок характеризуется следующими показателями (в расчете на абс. сух. в-во): фосфор – 2,3 %, азот – 3,1 %, калий – 0,21 %, мезофильно сброженный осадок станции аэрации г. Могилева (Республика Беларусь) после механического обезвоживания с применением химических реагентов содержит: азота – 0,9%, фосфора – 1,4 %, калия – 0,1%.
О широких колебаниях состава ОСВ в зависимости от способа подготовки, региона его накопления и состава очищаемых сточных вод, отмечается в ряде работ (Евилевич, 1965, 1954, 1979; Васильев, Лукьяненков, Минеев и др., 1984). Как свидетельствуют результаты исследований, твердые вещества осадков более эффективны, чем эквивалентное количество навоза (Epstein E., Taylor J., 1976; Kladivko Е., Helson D., 1979; Gypta S., Dowdy V., 1977). Выявлено, что систематическое внесение ОСВ на легких дерново-подзолистых почвах в течение 4 лет, привело к увеличению в них содержания азота и гумуса. Влияние ОСВ на процесс гумусообразования оказалось более выраженным, чем навоза: внесение 20 т/га ОСВ было по действию равноценно 40 т/га навоза. Была установлена прямая зависимость содержания гумуса от доз осадка.
ОСВ, обработанные реагентами, в частности негашной известью, эффективно могут использоваться, как органо-известковые удобрения (Афанасьев, Мерзлая, 2002).
Мониторинг содержания органического вещества дерново-подзолистых почвах
Мониторинг состояния плодородия почв, обеспеченности растений питательными веществами может быть использован для наиболее полной оценки гумусового состояния почв и обоснования бездефицитного его состояния. Исследования большого ряда ученых в различных регионах страны свидетельствуют о том, что наиболее эффективна такая система удобрения, в которой сочетаются применение органических и минеральных удобрений. Помимо сохранения и воспроизводства плодородия почв, в том числе повышения уровня содержания и запасов гумуса, улучшения профильного распределения гумуса в почве, типа гумуса и его фракционного состава, такая система удобрения успешно решает и экологические вопросы, так как гумусовые вещества связывают, переводят в неактивное состояние многие тяжелые металлы, поступающие в почву в результате техногенного загрязнения и оказывающие токсическое воздействие на почвенную биоту (Овчарен-ко и др., 1997; Шеуджен, 2005).
Для Тверской области оптимум содержания гумуса составляет: для песчаных почв 1,5-1,7%; супесчаных 1,8-2,0%; легкосуглинистых 2,1-2,3% и для среднесуглинистых 2,5%. Мониторинг плодородия дерново-подзолистых почв выявил, что средневзвешенное содержание органического вещества в почвах, несмотря на резко различающиеся объемы применения органических удобрений (рис. 5) не был подвержен резким колебаниям (рис. 6). За период более чем 50 лет уровень показателя не снизилось ниже 1,9%.
Большую долю в объеме органических удобрений занимал торф, запасы которого в Тверской области очень значительны по сравнению с областями Центрального экономического района. Доля торфяных месторождений области составляла 20,5%. Однако, к середине 90-х годов добыча торфа в области уменьшилась в 10 раз, а доля его на нужны сельского хозяйства снизилась в общем объеме более чем в 14 раз.
Торф является незаменимым средством утилизации отходов птицефабрик, свиноводческих и животноводческих комплексов и приготовления на его основе эффективных органических компостов. Использование торфа в сельскохозяйственном производстве особенно актуально сейчас, когда показатели плодородия почв Тверской области снизились.
Однако торфяная промышленность Тверской области находится сейчас в тяжелом положении. Добыча торфа сократилась до одной пятой от уровня максимальной добычи и соответствует началу 30-х годов. Общие балансовые запасы торфа по Тверской области составляют 826,8 млн. тонн при 40% содержании влаги.
Динамика изменения средневзвешенного значения содержания органического вещества в разрезе административных районов области с учетом почвенных разностей показала, что супесчаные и песчаные почвы с очень низким содержанием гумуса ( 1,5%) занимают наибольшую площадь в Ве-сьегонском, Жарковском, Западнодвинском и Торопецком районах, наименьшую – в Бологовском районе (таблица 5 ).
Вследствие окультуривания почв, в том числе, внесения органических и минеральных удобрений, площади песчаных и супесчаных почв с очень низким содержанием гумуса в большинстве районов этой группы сократились в среднем на 20%, в то же время с повышенным - увеличились на 9%. Последний тур агрохимического мониторинга выявил, что по группе песчаных и супесчаных площади этих почв с очень низким содержанием органического вещества в среднем занимают 16,3%, с повышенным и высоким (2,6-3,0% и 3,1-4,0%) в сумме 22,8%, наибольшая площадь занята почвами с низким (1,6-2,0%) и средним содержанием (2,1-2,5%), соответственно 37,3% и 23,6%.
Анализ результатов изменения содержания органического вещества в почвах легких по гранулометрическому составу почв показывает, что существенные изменения в сторону увеличения значений параметра происходили до IY тура обследования. В последующие периоды наблюдалась относительная его стабилизация (таблица 6).
В настоящее время наибольшее содержание гумуса отмечено в почвах Лесного и Пеновского районов, соответственно 2,28% и 2,26%, а наименьшее – в Весьегонском и Сандовском районах, соответственно 1,84% и 1,96%. Результаты ежегодного агрохимического обследования легко- и среднесуглинистых почв показали, что изменение уровня параметра аналогичны выше указанной группы почв.
Установлено, что средневзвешенное содержание органического вещества по почвам различного гранулометрического состава незначительно отличается от значения параметра в целом по области.
Динамика изменения содержания органического вещества показывает, что за период 1997-2016 гг. значительных изменений в гумусовом состоянии почв не произошло, однако проявляется тенденция к сокращению площадей с высоким содержанием органического вещества, а с повышенным увеличилась в среднем на 8-7%. Средневзвешенное содержание органического вещества в почвах в целом по области оценивается на уровне 2,0-2,1%, что соответствует группе среднеобеспеченных (таблица 7).
Отметим, что легко- и среднесуглинистые почвы с очень низким содержанием органического вещества занимают меньшую площадь, чем таковые в группе супесчаных и песчаных почв. Преобладающая часть почв пахотных угодий ( 50%) на исследуемых почвенных разностях и в целом по области, занята почвами низко и средне обеспеченными органическим веществом (рис. 7). В отдельных районах области этот показатель находится на более низком уровне. Результаты мониторинга показывают, что в Весье-гонском, Зубцовском, Кесовогорском, Молоковском, Оленинском, Ржевском, Сандовском, Спировском, Старицком, Торжокском районах величина средневзвешенного содержания гумуса составляет 1,66-2,00% и соответствует низкому уровню обеспеченности.
Влияние удобрений на урожайность картофеля
Низкая урожайность большинства сельскохозяйственных культур, получаемых на дерново-подзолистых почвах Тверской области, во многом связана с низким уровнем их плодородия (Алексеева, 2002). Повышение урожайности в этих условиях возможно при внесении необходимых доз удобрений и снижении избыточной кислотности почв. Однако, финансовое состояние многих хозяйств области не позволяет применять расчетные дозы удобрений, следствием чего является урожайность картофеля - 11-16 т/га (Фирсов, 2011). При такой низкой продуктивности земледелие региона не сможет обеспечить доходность отрасли, в результате - сокращаются посевные площади, и, соответственно валовые сборы необходимой растительной продукции.
Для решения проблемы повышения продуктивности дерново-подзолистых почв необходимо задействовать резервы пополнения питательных элементов и органического вещества почвы, в том числе ОСВ (Ан-дрющенко, 2009; Благовещенская, Грачева, Могиндовид, 1989; Винокурова, 1999). Результаты исследований показали, что внесение ОСВ, торфа и минеральных удобрений при их сочетании и доз явилось важным фактором повышения урожая клубней картофеля. При этом влияние удобрений на урожайность в различных вариантах опыта было неоднозначным.
В год последействия ОСВ и компоста на их основе (2015) преимущество имели высокие дозы ОСВ и их сочетание с минеральными удобрениями (рис. 8). Как показано, на фоне дозы ОСВ 60 т/га (6 вар.) получена урожайность картофеля 196,2 ц/га, прибавка к контролю составила 82,7 ц/га или 72,9% при НСР05 13,2 ц/га. Практически такой же урожай клубней получен на фоне внесения «ОСВ 10 т/га + N90P60K90» (8 вар.) – 199,0 ц/га, прибавка к контролю составила 85,6 ц/га или 75,3%. Разница в урожае между этими вариантами недостоверна.
При снижении дозы ОСВ с 60 до 40 т/га (5 вар.) урожай клубней достоверно уменьшается на 13,8 ц/га, однако в целом она достаточно высокий – 182,4 ц/га и, в сравнении с контролем, прибавка урожая составила 68,9 ц/га или 60,7%. Варианты с минеральными удобрениями (3 вар.), внесением ОСВ в дозе 20 т/га (4 вар.) и ОСВ 10 т/га +торф 10 т/га (8 вар.) было равноценными по урожайности и достоверно превышали контроль без удобрений. Но при этом они не отличались от варианта с навозом в дозе 20 т/га навоза (2 вар.), урожайность на этих вариантах была 167,3, 160,5 и 168,1 ц/га, прибавка урожая к контролю составила 53,8 ц/га или 47,4%, 47,0 ц/га или 41,4% и 54,6 ц/га или 54,6% соответственно.
В 2016 году, несмотря на более низкий уровень урожайности картофеля, выявленные закономерности сохранились. На третий год последействия ОСВ и компоста на их основе осталось преимущество за высокими дозами ОСВ и их сочетанием с минеральными удобрениями (рис. 8). В варианте дозы ОСВ 60 т/га (6 вар.) получена урожайность картофеля 186,7 ц/га, а прибавка к контролю составила 85,7 ц/га или 84,9% при НСР05 12,3 ц/га. Несколько больший урожай клубней (на уровне тенденции) получена от внесения «ОСВ 10 т/га + N90P60K90» (8 вар.) – 192,3 ц/га, с прибавкой к контролю 91,3 ц/га или 90,4%. Однако, выявленная разница в урожае между этими вариантами недостоверна.
На фоне дозы ОСВ 40 т/га (5 вар.) урожай клубней в сравнении с вариантом, где применяли 60 т/га, достоверно уменьшается на 14,5 ц/га, однако урожай в целом высокий – 172,2 ц/га и, в сравнении с контролем, прибавка урожая составила 71,2 ц/га или 70,5%. Действие полной дозы минеральных удобрений (3 вар.), внесение ОСВ в дозе 20 т/га (4 вар.) и ОСВ 10 т/га +торф 10 т/га (8 вар.) было практически равноценным и достоверно выше, чем 20 т/га навоза (2 вар.), урожайность на этих вариантах была 142,3, 147,9 и 152,3 ц/га, прибавка урожая к контролю составила 41,3 ц/га или 40,8%, 46,9 ц/га или 46,4% и 51,3 ц/га или 50,8% соответственно. Наблюдаемая некоторая разница по величине урожая в этих вариантах, хотя и недостоверна, однако, прослеживается положительная тенденция к формированию большей продуктивности на фоне компоста (7 вар.). Наименьший урожай клубней получен в варианте 20 т/га навоза (2 вар.) – 139,9 ц/га, прибавка урожайности к контролю составила 38,9 ц/га или 38,5%.
Результаты исследований урожайности картофеля в среднем за два года также свидетельствуют о положительном действии ОСВ, применяемого в качестве удобрений. Наибольшая урожайность (191,5 и 195,7 ц/га при НСР05 12,7 ц/га) получена в варианте внесения 60 т/га ОСВ (6 вар.) и ОСВ 10 т/га+ N90P60K90 (8 вар.) (табл. 12).
При анализе результатов, полученных в среднем за 2 года опыта, установлено, что урожайность картофеля без внесения удобрений составляла 107,3 ц/га. Применение минеральных удобрений N90P60K90 (3 вар.) обеспечивало получение достоверной прибавки урожая клубней по отношению к контролю 47,5 ц/га или 44,3%. Такая же зависимость отмечалась при внесении ОСВ в дозе 20 т/га (4 вар.), в среднем урожайность картофеля составила 154,2 ц/га, прибавка – 46,9 ц/га или 43,7%. Несколько более благоприятные условия пищевого режима были созданы на фоне внесения компоста «ОСВ 10 т/га+ торф 10т/га», урожай клубней 160,2 ц/га, что выше контрольного варианта на 49,3% (табл. 12).
Увеличение дозы ОСВ вдвое с 20 до 40 т/га способствовало повышению урожайности на 23.1 ц/га до 177,3 ц/га, прибавка урожая клубней в сравнении с контрольным вариантом составила 70,0 ц/га или 65,2%. Наиболее значимый эффект при НСР05=12,7 ц/га отмечен при внесении ОСВ в дозе 60 т/га и ОСВ 10 т/га+N90P60K90. Урожай клубней 191,5 и 195,7 ц/га, достоверная прибавка составила 84, 2 ц/га или 78,4% и 88,4 ц/га или 82,4%.
Важно указать на значимую роль органических удобрений в форме ОСВ при внесении по фону минеральных (8 вар.). В проведенном полевом опыте проявились особенности картофеля как культуры, предъявляющей высокие требования к условиям минерального питания и уровню плодородия почв.
Влияние удобрений на качество зерна ярового ячменя
Полученные результаты показывают, что на качество зерна ячменя наибольшее влияние оказывают удобрения и, главным образом, содержание в них азота. Содержание белка в растениях ячменя не было подвержено существенным колебаниями, по годам исследований оно было стабильным и в среднем за два года на контроле составило 12,8%. (табл. 21).
Использование ОСВ в возрастающих дозах в среднем за два года обеспечило увеличение содержания белка в зерне с 12,8% до 13,3, 13,6 и 13,9% соответственно. Разница по вариантам или недостоверна или находится на пределе достоверности (табл. 21).
Следует отметить, на этих вариантах содержание нитратов в зерне было ниже, чем в варианте с полным минеральным удобрением (3 вар.). Использование в системе удобрения ОСВ в сочетании с торфом (7 вар.) способствовали снижению содержания нитратов в зерне до 73 мг/кг, что даже ниже чем на контрольном варианте. Этот факт заслуживает особого внимания для разработки экологически безопасных приемов утилизации ОСВ.
Таким образом, внесение ОСВ на дерново-подзолистой супесчаной почве приводит к улучшению пищевого режима, что способствует повышению плодородия почв и созданию благоприятных условий для формирования качества зерна ячменя. Включение в систему удобрения ОСВ, его смеси с торфом или минеральными удобрениями не вызывает загрязнения почвы тяжелыми металлами.
Содержание тяжелых металлов является важным показателем биологического и санитарного качества получаемой продукции. Поступление тяжелых металлов в растения при внесении удобрений возможно через корни с почвенным раствором. Проникновение ТМ в растения через корни во многом зависит от уровня загрязнения почвы. Поступая в растения в избытке, тяжлые металлы подавляют нормальный ход метаболических процессов и делают получаемую растительную продукцию опасной.
Анализ зерна ярового ячменя, выращенного на фоне возрастающих доз ОСВ и совместного его использования с минеральными удобрениями и торфом, показал, что в зависимости от вида удобрений содержание полю-тантов значительно колеблется. Согласно требованиям, СанПиН 2.3.2.1078-01 содержание ТМ в зерне по большинству элементов не выявлено превышения гигиенических норм (табл. 22).
С возрастанием дозы ОСВ в зерне не отмечено увеличение содержания кадмия, однако ни в одном случае не установлено превышение ПДК. Максимальное содержание кадмия в среднем за два года 0,055 мг/кг на варианте с внесением 60 т/га ОСВ составляет только 0,55 ПДК. В других вариантах опыта содержание кадмия еще более низкое, и не вызывает тревоги по качеству и экологической безопасности получаемого зерна. Следует особо отметить вариант с внесением компоста «ОСВ 10 т/га+ торф10 т/га», где содержание кадмия в среднем за два года составляет 0,01 мг/кг, практически такое же, как и на контроле (табл. 22).
Аналогичная закономерность проявлялась и по другим тяжелым металлам, что обусловлено возможным проявлением детоксикационного действия осадков сточных вод, как удобрения с высоким содержанием органического вещества. Разница по содержанию хрома в зерне вообще практически не выявлено. В СанПиН 2.3.2. 1078-01 отсутствуют сведения о ПДК в продуктах питания, имеющийся норматив 0,5 мг/кг относится к фуражному зерну. Возможно, это связано с тем, что хром не является остро токсичным элементом для здоровья человека и природные комплексы хрома в абиотической матице устойчивы. В среднем содержание хрома в зерне варьируется от 0,21 до 0,32 мг/кг.
Таким образом, полученные результаты подтверждают возможность использования ОСВ с иловых площадок и даже в высоких дозах в качестве органического удобрения ячменя на дерново-подзолистой супесчаной почве. На основании выявленных закономерностей можно предложить некоторые рекомендации по безопасному применению ОСВ в сельскохозяйственном производстве для повышения плодородия дерново-подзолистых супесчаных почв Тверской области и продуктивности сельскохозяйственных культур:
1. Необходимость проведения мониторинга в зависимости от уровня и степени антропогенной нагрузки, а также воздействия ОСВ в чистом виде и/или в форме органических и органоминеральных компостов на плодородие дерново-подзолистых почв и урожайность сельскохозяйственных культур;
2. Рекомендуется использовать ОСВ с иловых карт с обязательным контролем химического состава;
3. Рационально применение осадков сточных вод в качестве органических удобрений на дерново-подзолистых почвах с удовлетворительным структурным состоянием пахотного слоя для улучшения физико-химических свойств почв, их водно-воздушного режима и создания достаточного уровня влагообеспеченности в дозах, не превышающих 60 т/га;
4. Для получения продукции, соответствующей санитарно-гигиеническим нормам в год после внесения ОСВ рекомендуется возделывать зерновые или технические культуры, а уже после них можно размещать картофель и другие культуры;
5. Предложенный порядок предусматривает соблюдение условий экологически безопасного применения ОСВ в производстве и отражает последовательность агротехнических мероприятий по повышению плодородия почв, что позволит осуществить устойчивую ресурсосберегающую почвоохранную систему земледелия; Заключение На основании экспериментальных исследований в полевом опыте показано, что применение осадков сточных вод г. Твери и компостов на их основе, обладающих высоким удобрительным действием, повышает плодородие дерново-подзолистых почв, обеспечивает устойчивую урожайность сельскохозяйственных культур и получение экологически безопасной растениеводческой продукции.
В дерново-подзолистых почвах Тверской области, содержание гумуса составляет: для песчаных 1,5-1,7%; супесчаных 1,8-2,0%; легкосуглинистых 2,1-2,3% и для среднесуглинистых 2,5%. Cредневзвешенное содержание органического вещества в почвах в целом по области за период более чем 50 лет не снизилось и находилось не ниже 1,9 %. Наибольшую площадь занимают почвы с низким (1,6-2,0%) и средним содержанием (2,1-2,5%) гумуса, соответственно 37,3 и 23,6%. Исследование динамики гумусового состояния почв за период 1997-2017 гг. не выявило значительных изменений, однако проявилась тенденция к сокращению площадей с высоким содержанием гумуса. Средневзвешенное содержание гумуса оценивается на уровне 2,0-2,1%, что соответствует группе среднеобеспеченных почв.