Введение к работе
Актуальность темы. В условиях интенсификации сельскохозяйственного производства важнейшие задачи земледелия - всемерное повышение плодородия почв, получение запрограммированной урожайности сельскохозяйственных культур и охрана окружающей среды от загрязнения.
Интенсивная система сельского хозяйства базируется на выполнении всего комплекса ггроприе-мов, направленных з том числе на правильное применение'удобрений, создающих бездефицитный баланс гумуса в почвах. Однако дефицит органических и других средств химизации сельскохозяйственного производства вызывает необходимость изыскать цетраднционные источники пополнения недостающего для нужд растениеводства количества органических удобрений, а также макро- и микроэлементов. К таким источникам следует отнести гидролизный лигнин и шламмы питательных солей - многотоннажные отходы гидролизных предприятий, которые до сих пор не нашли широкого применения в народном хозяйстве страны и наносят ощутимый вред окружающей среде.
В целях формирования научных принципов использования отходов гидролизных предприятий в сельском хозяйстве необходимо глубокое изучение природы и химического состава эгих продуктов и их влияния на рост и развитие сельскохозяйственных культур, а также на плодородие почин.
В литературе эти вопросы отражены недостаточно. Этой актуальной малоизученной проблеме и посвящена настоящая диссертация.
Работа выполнена на кафедре растениеводства Ленинградского СХН в период 1S66-198? гг. в соответствии с тематическим планом научно-исследовательской работы, предусматривающим разработку научных основ и приемов получения заданных урожаев кормовых культур, внедрение интенсивных систем возделывания полевых культур с заданной продуктивностью в условиях Северо-Западной зоны РСФСР (номера государственной регистрации 7808792 и 81030249).
Цель и задачи исследований. Настоящая работа направлена на решение двух, связанных между собой проблем: первая - определить возможность использования отходов гндролизно-дрожжевого производства в качестве средства повышения урожайности сельскохозяйственных культур, которое основывалось бы на эффективном и безопасном приеме повышения плодородия почвы, получении планируемого уровня урожайности полевых культур без снижения качества продукции; вторая -конструкция схемы утилизации отходов гидролизной промышленности в связи с загрязнением ими окружающей среды.
Были поставлены и решены следующие задачи: изучить технологию накопления отходов на гидролизных и биохимических заводах и выявить пути техногенного загрязнения ими окружающей среды; разработать схему утилизации отходов для нужд растениеводства, оснопзннуга на использовании их в качестве удобрений методом наработки органических, органо-минеральных удобрений и различных продуктов деструкции лигнина, разработать теоретические основы применения лигнинных удобрений в растениеводстве, определить их влияние на растения и микробиологическую активность дерново-подзолистой почвы, изучить агрохимические свойства возможного ассортимента удобрений из гидролизного лигнина, последрожжевой бражки и шламмов питательных солей и их влияние на урожайность сельскохозяйственных культур; определить оптимальные нормы лигнинных удобрений и их влияние на рост и развитие растений, а также на урожайность и качество сельскохозяйственных культур в условиях Нечерноземной зоны РСФСР в год внесения и в последействии; изучить фотосинтетическую деятельность посевов сельскохозяйственных культур при использовании лигнинных удобрений с целью получения планируемой урожайности; изучить некоторые вопросы баланса органического вещества н определить степень усвояемости питательных веществ из лигнинных удобрений при внесении их в почву; определить экономическую эффективность применения лигнинных удобрений; разработать рекомендации и предложения сельскохозяйственному производству по применению лигнинных удобрений в растениеводстве Нечерноземной зоны РСФСР.
Новизна и научная значимость выполненной работы заключается в том, что в ней рассмотрены вопросы техногенного загрязнения окружаюцей среды отходами гидролизных и биохимических
заводов в общем звене агробиоценоза, впервые проведены многоплановые комплексные исследования способов получения и использования в растениеводстве удобрений из отходов этих заводов. Определены оптимальные нормы и способы внесения органического удобрения (ОУ), лигно-органичес-кого (ЛОУ) и лигно-пометного компоста (ЛПК), полученных из гидролизного лигнина, а также двух видов органо-минеральных удобрений, вырабатываемых из отходов дрожжевого производства Ленинградского гидролизного завода (ОМУ) и Киришского биохимического (ЛОМУ), под картофель, кормовую брюкву, овес, ячмень, многолетние и однолетние травы с целью получения заданного уровня урожайности в условиях Нечерноземной зоны РСФСР. Изучены вопросы изменения содержания питательных веществ в растеииях, почве и продукции в зависимости от применяемых удобрений в сравнении с традиционными органическими и минеральными удобрениями. Разработана математическая модель скорости разложения и процесса минерализации органического вещества лигшшных удобрений. Определено влияние лигнинных удобрений на целлюлозолитическую активность почвы при внесении под картофель, кормовую брюкву и овес. Дэна прогнозная энергетическая оценка использования органического вещества гидролизного лигнина в качестве удобрений с целью получения возобновляемой энергии (фитомассы) в сравнении с одноразовым его использованием в качестве топлива.
На основании широких производственных испытаний лигнинных удобрений в хозяйствах Нечерноземной зоны рассчитана экономическая эффективность применения лигнинных удобрений при возделывании картофеля, овса, кормовой брюквы и трав на зеленый корм.
Практическая значимость и реализация. Разработана схема загрязнения окружающей среды отходами гидролизных предприятий и намечены способы утилизации многотоннажных отходов на удобрения с целью улучшения экологической обстановки мест складирования их и снижения загрязнения водных акваторий. Дана энергетическая оценка различным способам использования гидролизного лингина в народном хозяйстве - хранению в отвалах, сжиганию в котельных гидролизных предприятий и переработке его на удобрения.
Доказана возможность использования лигнинных удобрений для получения планируемой урожайности картофеля (20 т/га), коромовой брюквы (40 т/га), зерна овса и ячменя (3 т/га) с высоким качеством продукции. Установлено отсутствие отрицательного влияния лигнинных удобрений на растения, почву и качество сельскохозяйственной продукции.
Удобрения, полученные из отходов гидролизной промышленности, внедрены в 68 хозяйствах (на площади около 100 тыс. га), расположенных вблизи гидролизных (Ленинградского, Архангельского, Бобруйского) и Киришского биохимического заводов.
Разработаны и утверждены в Министерстве СХ СССР технические условиях на органо-минераль-ные удобрения (ТУ N' 59.02.004.47-82 и ТУ N 456-5050-81) и лигнино-стимулирующее удобрение (ТУ № 59.02.004.24-80).
Разработаны рекомендации применения лигнинных удобрений в растениеводстве Нечерноземной зоны РСФСР, рассмотренные и утвержденные научно-техническим советом Ленагропрома (протокол N»5 от 11 сентября 1987 г.).
Сделанные нами расчеты по обоснованию рационального использования гидролизного лигнина в качестве органического удобрения использованы плановой комиссией Леноблисполкома для планирования объемов производства удобрений из отходов промышленности.
Рекомендации по использованию удобрений из отходов гидролизных и биохимических заводов опубликованы в информационных листках 1970,1983,1986 и 1990 гг. и доложены на научно-технических советах МСХ СССР, отделе химизации (протокол № 12 от 4.03.1978 г.), НПО Гидролизпрома, Министерства микробиологической промышленности (протокол № 7 от 12.06.1979 г.).
Апробация результатов исследований. Основные положения диссертационной работы положены в 25 выступлениях на конференциях: молодых ученых (г. Москва, 1971 г.), 1-й и 2-й Всесоюзных конференциях по использованию лигнина и его производных в сельском хозяйстве (г. Рига, 1978; г. Аадижан, 1985 г.), на Всесоюзных конференциях по химии и использованию лигнина (г. Рига, 1969;
г. Андижан, 1973; г. Рига, 1981, 1987 гг.), на научно-технических конференциях по охране природы и рациональному использованию природных ресурсов (г. Ленинград, 1968,1976,1986,1988 гг.), на научно-техническом совете Минмнкробнопрома (г. Москва, 1976, 1979 гг.) на научных конференциях профессорско-преподавательского состава и аспирантов ЛСХИ (1976,1980,1985,1988 гг.), на заседании НТО и НТС химизации сельского хозяйства Ленагропрома (август, сентябрь 1987 г.), на научно-техническом семинаре по использованию лигнина и его производных в сельском хозяйстве (г. Л. - Пушкин, 1989 г.).
Публикации. По теме диссертации лично и в соавторстве опубликовано 62 печатные работы в . журналах, научных сборниках, тезисах докладов и информационных листках Лен. ЦНТН общим объемом 25,1 печатных листа. Кроме того, результаты исследований опубликованы в газетах „Правда Севера", „Киришский факел" по месту проведения опытов. Материалы исследований вошли в документальный фильм „Лигнин. Проблемы и использование" (январь, 1988 г.). На способы получения лигнинных удобрений получено 6 авторских свидетельств.
Объем работы. Диссертационная работа изложена на 442 стр. машинописного текста, содержит 116 табл. и 52 рис. Состоит из введения, 7 разделов и списка использованной литературы из 517 названий, в том числе 69 на иностранных языках и приложения на 78 стр., включающего 31 табл. и других материалов.
