Введение к работе
Актуальность исследований
Среди основных экологических проблем современности важнейшее место занимает проблема отходов, которые в настоящее время образуются в огромных количествах и при их размещении в окружающей среде являются источником ее загрязнения, ухудшают санитарно-эпидемиологические и эстетические качества природы Одним из возможных путей решения данной проблемы является утилизация отходов, те возвращение их в материальный круговорот, что имеет важное экологическое, экономическое и энергосберегающее значение (Титова ВИ и др, 2006) При этом наиболее привлекательным направлением использования органосодержащих отходов различных производств является их применение в качестве нетрадиционных удобрений при выращивании сельскохозяйственной продукции, что, в свою очередь, является целесообразным и с агрономической точки зрения Однако следует учитывать, что применение отходов может сопровождаться рядом серьезных негативных процессов Так, при утилизации органосодержащих отходов промышленного производства (например, осадков коммунально-бытовых сточных вод) возможно загрязнение почв, растительной продукции и природных вод тяжелыми металлами и органическими поллютантами, а использование в земледелии больших объемов органосодержащих отходов промышленного животноводства (свиного навоза, птичьего помета и т д) в ряде случаев сопровождается загрязнением почв патогенной микрофлорой и экологически опасным увеличением содержания в почве биогенных элементов
Снижение негативного воздействия на окружающую среду может быть достигнуто двумя способами Первый предполагает разработку безопасных технологий применения нетрадиционных удобрительных материалов (дозы внесения, способы заделки в почву, выбор культур и т д ) Второй способ основан на улучшении качества органосодержащих отходов путем их переработки с последующей оптимизацией их использования в агроэкосистеме Наиболее перспективными вариантами переработки отходов производства в ценные удобрительные материалы являются их компостирование (в том числе - верми-компостирование) и анаэробное сбраживание, которое, к тому же, сопровождается получением биогаза
Изучение возможности использования нетрадиционных удобрений, разработка оптимальных технологий их применения, учет эффективности переработки отходов и ряд других вопросов, сопряженных с их утилизации в сельскохозяйственном производстве, должны сопровождаться комплексными исследованиями, которые позволят оценить влияние удобрений на продуктивность фитоценоза, качество и безопасность растениеводческой продукции, агрохимические и биологические свойст ва почвы и т д
Цель и задачи исследования
Целью исследований являлось изучение агрономической и экологической возможностей использования свиного навоза, птичьего помета, осадков сточных вод и продуктов их переработки (продукт метанового сбраживания пгичье-
го помета - «Урожай-С», химически очищенные ОСВ, грунты, компост ы и вермикомпосты) в земледелии с разработкой эффективных и безопасных технологий их внесения
Для достижения поставленной цели ставились следующие задачи
изучение влияния разового и длительного применения свиного навоза и куриного помета на урожайность и кормовую ценность сельскохозяйственных культур, а также агрохимические свойства почвы,
оценка продукта переработки птичьего помета - «Урожай-С» как нетрадиционного удобрительного материала и стимулятора роста растений,
выявление влияния осадка сточных вод с нормативным содержанием тяжелых металлов на урожайность, качество и безопасность получаемой продукции сельскохозяйственных культур,
оценка эффективности химического метода очистки осадков сточных вод (ОСВ) по изменению содержания тяжелых металлов в осадке и влиянию на безопасность полученной продукции,
разработка базовой технологии вермикомпостирования ОСВ, изучение эффективности и безопасности использования полученных удобрений в земледелии,
выявление возможности использования ОСВ как компонента почвогрунтов для выращивания цветочных культур в оранжерее и в зеленом строительстве,
оценка действия изучаемых видов и доз удобрений на биологическую активность почвенной биоты
Научная новизна
Установлено, что использование отходов промышленного животноводства (жидкий свиной навоз и птичий помет) в качестве удобрений в повышенных и очень высоких дозах не угнетает развитие кормовых культур, но снижает их питательную ценность, в основном, за счет увеличения содержания клетчатки Систематическое применение этих удобрений на легких дерново-подзолистых почвах приводит к резкому повышению запасов подвижного фосфора и дисбалансу основных элементов питания
Изучение нового удобрения («Урожай-С»), полученного методом метанового сбраживания куриного помета, показало, что он оказывает положительное влияние на всхожесть семян, существенно повышает урожайность растений, начиная с дозы 5 т/га, стимулирует биологическую активность почвы, увеличивая содержание в ней подвижных форм питательных элементов, что в целом обуславливает его высокую агрономическую эффективность
Установлено, что использование осадков сточных вод с нормагивным содержанием в них тяжелых металлов, а также химически очищенных ОСВ в качестве удобрений под сельскохозяйственные культуры, существенно увеличило урожайность, не оказав при этом влияния на качество и безопасность полученной продукции Показана возможность использования ОСВ, содержащих повышенное количество тяжелых металлов, в качестве компонентов почвогрунтов в зеленом строительстве и цветоводстве не выявлено угнетающего действия
осадков на выращиваемые растения
Дана комплексная оценка возможности использования ОСВ, птичьего помета, навоза КРС и соломы в качестве компонентов для вермикомпостирова-ния установлены состав и соотношения компонентов, которые позволили получить агрономически эффективные и экологически безопасные удобрительные материалы.
Защищаемые положения
влияние отходов промышленного птице- и свиноводства на урожайность, качество и безопасность основных сельскохозяйственных культур, а также на агроэкологические свойства почвы,
эффективность нового удобрения «Урожай-С» - продукта переработки птичьего помета методом метанового сбраживания,
возможность использования неочищенных и химически очищенных осадков сточных вод в качестве нетрадиционных удобрений в земледелии, зеленом строительстве и цветоводстве,
вермикомпостирование - один из эффективных приемов снижения опасности применения нетрадиционных удобрительных материалов в качестве органических удобрений
Практическая значимость
Результаты исследований служат теоретической и практической основой для регламентирования использования осадков сточных вод в качестве удобрений в сельском хозяйстве, зеленом строительстве и цветоводстве
Установлено, что нормированное применение органосодержащих отходов народного хозяйства в качестве источника минерального питания растений агрономически эффективно и экологически безопасно
Научные эксперименты по изучению нового удобрения «Урожай-С» позволили рекомендовать его широкое использование для удобрения посевов, что яйилось основанием для внедрения данного удобрения в сельскохозяйственное производство южных районов Нижегородской области
Полученный материал позволяет рассматривать вермикомпостирование как перспективный прием повышения агроэкологической ценности осадков сточных вод при использовании их в качестве удобрения
Основные положения работы используются в учебных курсах Нижегородской ГСХА в процессе преподавания дисциплин агрохимия, система удобрения, сельскохозяйственная экология, охрана окружающей среды и рациональное природопользование, оценка воздействия на окружающую среду и экологическая экспертиза
Апробация работы
Результаты исследований были доложены на международных съездах, симпозиумах и конференциях (Горки, 1996, Москва, 1997, 1998, Суздаль, 2000, Ставрополь, 2002, Нижний Новгород, 2003, Новосибирск, 2004, Владимир, 2004, 2006), всероссийских научно-практических конференциях в высших учебных и научно-исследовательских заведениях городов Москвы (1998, 1999, 2005), Нижнего Новгорода (1998), Йошкар-Олы (2001), Кирова (2001, 2002), а также на научных конференциях профессорско-преподавательского состава
Нижегородской ГСХА
По теме диссертации автором опубликовано 35 печатных работ, в том числе одна монография (в соавторстве)
Изучаемое в опыте жидкое органическое удобрение «Урожай-С», полученное методом метанового сбраживания, внедрено в производство в двух хозяйствах Нижегородской области на площади 430 га Грунты на основе ОСВ для выращивания чайно-гибридных роз прошли испытания в оранжерее МУП «Цветы» г Н Новгорода
Структура и объем диссертации
Диссертационная работа содержит 8 глав содержательной части, выводы и рекомендации производству Она изложена на 345 страницах, содержит 136 таблиц, 19 рисунков и 56 приложений Список литературы включает 471 наименование, в т ч 49 публикаций иностранных авторов
Выражаю искреннюю благодарность всему коллективу кафедры агрохимии и агроэкологии НГСХА и директору Центра агрохимической службы «Нижегородский» проф Шафронову Олегу Дмитриевичу за консультативную, организационную и моральную поддержку при проведении исследований и подготовке диссертационной работы
