Содержание к диссертации
Введение
1. Современное состояние проблемы и задачи исследований 9
1.1. Современный технический уровень и тенденции повышения: іЕсачества обработки осадков при биологической очистке бытовых сточных вод 9
1.2. Некоторый опыт использования осадков в качестве удобреюнод:. Возможности повышения эффективности осадков и плодородия почв 17
1.3. Задачи исследований 27
2. Технология переработки накопленных осадков бытовых сточных вод с получением нетрадиционных комбинированных удобрений 29
2.1. «Старый» осадок на очистных сооружениях, его свойства и проблемы переработки 29
2.2. Разработка, совершенствование и апробация опытно-промышленной установки для переработки и оптимизации показателей «старых» и: «новых» осадков бытовых сточных вод 38
2.3. Основы технологии переработки и оценки качества осадков icaic нетрадиционного удобрения 49
2.4. Некоторая теоретическая интерпретация биоэнергетической: переработки осадков 57
2.5. Сочетание переработанного осадка и глауконита, их внесение в почву в качестве нетрадиционных комбинированных удобрений для орошаемЕчяых земель 69
3. Полевые исследования по апробации переработанных осадков и глауконита в качестве нетрадиционных комплексных удобрений при возделывании картофеля и сои в условиях орошения
3.1. Особенности технологии и режимов орошения при возделывании семенного картофеля с нетрадиционными удобрениями 79
3.2. Результаты полевых исследований по возделыванию семенного картофеля с нетрадиционными удобрениями в условиях орошения 96
3.3. Особенности технологии и режимов орошения при возделывании сои за счет последействия нетрадиционных удобрений 104
3.4. Опосредованное воздействие на урожай продовольственного картофеля через семенной материал, полученный на нетрадиционных удобрениях при орошении: практические и теоретические аспекты 114
4. Эффективность использования нетрадиционных удобрений (на
примере возделывания семенного картофеля) 127
Общие выводы 131
Литература
- Некоторый опыт использования осадков в качестве удобреюнод:. Возможности повышения эффективности осадков и плодородия почв
- Разработка, совершенствование и апробация опытно-промышленной установки для переработки и оптимизации показателей «старых» и: «новых» осадков бытовых сточных вод
- Сочетание переработанного осадка и глауконита, их внесение в почву в качестве нетрадиционных комбинированных удобрений для орошаемЕчяых земель
- Особенности технологии и режимов орошения при возделывании сои за счет последействия нетрадиционных удобрений
Введение к работе
Актуальность темы. Вокруг населенных пунктов (городов, поселков и т.д.) скопилось огромное количество непереработанных осадков сточных вод. Лишь в мегалополисах такие осадки (их влажность может достигать 99 %) сушат и сжигают в специальных энергоемких печах (сушилках), затем депонируют; на некоторых очистных сооружениях осадки собирают и сбрасывают на полигоны ТБО (твердых бытовых отходов). Иногда осадки сточных вод используют в качестве удобрений, но подобные «удобрения» малоэффективны и загрязняют почву.
Обработка осадков на большинстве очистных сооружений базируется на технологиях анаэробного метанового сбраживания, при этом осадок обрабатывается весьма ограниченно (содержит 40... 60 %, иногда до 80 % непереработанной, нерасщепленной органики). В ЗАО «Экотор» (г. Волгоград) разработан и внедрен ферментно-кавитационный метод очистки сточных вод и обработки осадка. Станции очистки рассчитаны на любую производительность; глубоко переработанный и доступный растениям осадок содержит всего 15...16 % органики.
Накопленные на канализационных очистных сооружениях непереработан-ные осадки сточных вод и их использование в народном хозяйстве представляют серьезную проблему. Особая актуальность ее не вызывает сомнений.
Цель исследования. Разработка и опытно-промышленная апробация технологии переработки накопленных осадков сточных вод, получение на основе переработанных осадков и глауконита комбинированных удобрений и их использование при возделывании пропашных культур в условиях орошения.
Объекты и предмет исследования. Объект исследований - накопленные на очистных сооружениях «старые» и относительно «новые» осадки сточных вод, переработка которых позволит получать (при добавлении определенных компонентов) высокоэффективные нетрадиционные удобрения. Предметом исследований являются технологические и технические решения по переработке накопленных осадков сточных вод, их внесение совместно с глауконитом в качестве комбинированных удобрений на орошаемые поля, изучение действия и последействия полученных удобрений.
Научная новизна. Обоснован аэробный ферментно-кавитационный способ переработки накопленных осадков бытовых сточных вод, обеспечивающий - после добавления глауконита - высокие биогенные и агротехнические свойства получаемого продукта, действующего как высокоэффективное комбинированное удобрение в условиях орошения; установлено совместное влияние на почву и растения содержащихся в удобрениях ионов, микроэлементов, серы и магния, а также опосредованное воздействие полученного семенного материала на урожай продовольственного картофеля.
На защиту выносятся следующие научные и технические результаты:
технология переработки накопленных «старых» и относительно «новых» осадков сточных вод, получение на этой основе удобрений;
создание - после добавления глауконита - комбинированных высокоэффективных удобрений пролонгированного действия для орошаемых земель;
особенности технологии и режимов орошения при внесении в почву новых удобрений, изучение их действия и последействия;
эффективность возделывания с использованием нетрадиционных удобрений семенного и продовольственного картофеля, а также сои.
Достоверность разработанных положений, выводов и рекомендаций подтверждена практикой строительства и эксплуатации опытно-промышленной установки непосредственно на территории действующих очистных сооружений и реализацией предложенной технологии переработки осадков после биологической очистки бытовых сточных вод; качество полученных комбинированных нетрадиционных удобрений подтверждены аккредитованными органами; эффективность новых удобрений проверена возделыванием картофеля и сои на орошаемых полях; для изучения действия и последействия удобрений использованы закономерности агротехнологий, оросительных мелиорации и биохимии.
Практическая значимость. Реализовано перспективное направление в агротехнологиях и оросительных мелиорациях, заключающееся в создании (на основе неликвидных осадков бытовых сточных вод и природного компонента глауконита) нетрадиционных комбинированных (комплексных) удобрений длительного действия, обеспечивающих не только кардинальное повышение урожайности пропашных культур, но и улучшение водно-физических свойств светло-каштановых почв и экономию оросительной воды.
Реализация работы. Создана опытно-промышленная установка по переработке накопленных осадков бытовых сточных вод, скапливающихся в огромных количествах на очистных сооружениях; установка функционирует непосредственно на территории очистных сооружений г. Волжский Волгоградской области. После добавления природного глауконита получены не имеющие аналогов нетрадиционные комбинированные удобрения, обеспечивающие высокие урожаи ряда культур при снижении водопотребления и пролонгированном действии.
Апробация работы. Основные положения диссертации доложены, обсуждены и одобрены на Международных научно-практических конференциях «Новые идеи и решения молодых исследователей в развитии АПК» (Волгоград, 2009), «Использование инновационных технологий для решения проблем АПК в современных условиях» (Волгоград, 2010), «Актуальные проблемы науки в агропромышленном комплексе» (Кострома, 2010), «Молодежь и наука: реальность и будущее» (Невинномысск, 2010), «Новые направления в решении проблем АПК на основе современных ресурсосберегающих, инновационных технологий» (Волгоград, 2010), Международных научно-практических конференциях молодых исследователей «Наука и молодежь: новые идеи и решения» (Волгоград, 2010, 2011),
Региональных конференциях молодых исследователей Волгоградской области (Волгоград, 2009).
В полном объеме диссертация доложена и одобрена на научном семинаре Волгоградской ГСХА (2011).
Публикации. По теме диссертационной работы опубликовано 11 научных работ, в том числе 3 работы в изданиях, рекомендованных ВАК, получено решение о выдаче патента на изобретение РФ «Способ возделывания картофеля», подана заявка на полезную модель № 2011132092 «Биореактор - демонстрационный модульный стенд по переработке илового осадка».
Некоторый опыт использования осадков в качестве удобреюнод:. Возможности повышения эффективности осадков и плодородия почв
В поставленной цели исследования предусматривается разработка технологии переработки полученных и находящихся на территории очистных сооружений «старых» и наслоенных над ними более свежих иловых осадков вне зависимости от методов биологической очистки бытовы сточных вод и образующихся при этом отходов производства, т.е. тех же осадков различного качества. Необходимость разработки подобных технологий — это настоятельная потребность улучшения экологической ситуации на больших площадях вокруг очистных сооружений и решения нагромождающихся проблем отходов производства, в том числе за счет применения «облагороженных» осадков в народном хозяйстве.
Готовых технических решений и технологий нам обнаружить не удалось. Различные способы депонирования осадков, «разбавление» осадков всевозможными ингредиентами (для повышения качества «продуктов» и с целью их использования в качестве удобрений) несколько решают эти задачи, но не изменяют существо проблемы. Поэтому кратко рассмотрим возможные пути и тенденции повышения качества обработки иловых осадков непосредственно в процессе биологической очистки бытовых сточных вод, а также некоторые способы улучшения показателей осадков после их выгрузки на иловые площадки (иловые карты) [123, 127, 128, 138 и др.].
В крупном плане методы обработки осадков, образующихся в процессе биологической очистки сточных вод (хозяйственно-бытовых, городских и т.д.), подразделяются на две большие группы [36, 52, 64, 65, 116, 127, 128, 133, 139, 140 и др.]: - анаэробное метановое сбраживание; — аэробная минерализация.
Разумеется, в каждом методе можно выделить свои особенности, но здесь лишь отметим, ссылаясь на СВ. Яковлева и его соавтора [139], что биологические методы очистки сточных вод основываются на естественных процессах жизнедеятельности гетеротрофных микроорганизмов, которые обладают рядом особых свойств, в том числе широко используемых, для целей очистки:
1) способность потреблять в качестве питательных веществ самые разнообразные органические и некоторые неорганические соединения;
2) свойство интенсивно размножаться (в среднем число бактериальных клеток удваивается через каждые 30 мин.), естественным ограничением их биомассы является недостаток питания и природное экологическое равновесие;
3) способность образовывать колонии, и скопления, которые сравнительно просто можно отделить от очищенной воды.
В живой микробиальной клетке непрерывно и одновременно протекают два процесса - распад молекул (катаболизм) и их синтез (анаболизм), составляющих процесс обмена веществ — метаболизм; Весь цикл взаимоотношения клетки с окружающей средой определяется и регулируется соответствующими ферментами [57]. Это, как известно, белковые катализаторы, присутствующие во всех живых клетках; биохимические реакции в любом организме - это обмен веществ, катализирующийся ферментами.
После завершения биологической очистки сточных вод происходит превращение субстрата в конечные продукты (С02, НгО, сульфаты, нитраты) и новые микробиальные клетки, если процесс происходит в аэробных условиях. В анаэробных условиях могут образовываться промежуточные продукты, а также СН4, NH3, H2S и новые клетки. По существу обработка осадков сточных вод в анаэробных условиях является неполной, а образующиеся при этом вещества — это токсичные и частично горючие газы — метан, аммиак и сероводород.
Процессы переработки органических соединений основываются на положениях ферментативной кинетики: фермент Е и субстрат S вступают во взаимодействие, образуя комплекс ES; в конце реакции фермент выходит в неизменном виде и способен вступать во взаимодействие со следующей молекулой субстрата: E + S ES E + P, (1.1) где Р — продукт реакции.
При аэробном окислении наибольшее количество энергии клетка получает в результате окисления кислородом водорода под воздействием ферментов НАД (никотинамиды) и ФАД (флавины). Один из ферментов (цитохром) вступает в реакцию с кислородом, передавая ему электроны: 2е + 0-+Ог . (1.2) Двухзарядный отрицательный ион кислорода О высокоактивен и легко реагирует с положительными водородными ионами, образуя ФАД Нг, т.е. воду: 2Н+ +02 НгО, (1.3) при этом высвобождается наибольшая часть энергии субстрата. Приведенные фрагментарные данные из [116] свидетельствуют: при аэробной минерализации (аэробном окислении) субстрата важную роль играет кислород для обработки (и, забегая вперед, отметим: переработки) илового осадка; процесс сопровождается выделением энергии. Эти особенности метода мы в дальнейшем используем для-совершенствования и снижения энергоемкости наших технологий.
Процесс аэробного окисления представлен на рис. 1.1 [116, 139]. Бытовые сточные воды характеризуются концентрацией растворенных органических соединений, которая оценивается известным показателем БПКполн 1000 мг/л. В этом случае будет оправдано применение для очистки сточных вод и обработки осадка более простых, экономичных и экологичных аэробных методов окисления субстрата.
Разработка, совершенствование и апробация опытно-промышленной установки для переработки и оптимизации показателей «старых» и: «новых» осадков бытовых сточных вод
Можно показать еще ряд снимков, но из числа представленных следует вывод, что даже за 30 лет со дня выгрузки осадки не превратились в разновидность почвы, поскольку в их составе нет гумусообразующего начала, отсутствует порозность, что лишний раз подтверждает: основу осадка составляет нераз-ложившаяся органика. С другой стороны, это свидетельствует о несовершенной технологии обработки осадков и об экологическом загрязнении огромной территории вокруг очистных сооружений.
После выгрузки из отстойников влажность W осадка составляет 98,0...99,5 %; это по существу жидкая (от себя добавим: скользкая) грязь. Новый (свежеобработанный) осадок наслаивается на «старый» (невысыхающий) осадок. Обработка осадка по анаэробному методу метанового сбраживания - это весьма трудоемкий процесс. Поэтому после первичной обработки (в сооружениях механической очистки) сточные воды длительно барботируют в огромных аэ-ротенках, а вторичные отстойники зачастую лишь пропускают через себя осадок, который после этого в «сыром» виде выгружается на иловые площадки. Такой «недоработанный» осадок является дурно пахнущей консистенцией, представляя собой серьезную экологическую опасность. Подобные «технологии» работают на большинстве традиционных очистных сооружений в отдаленных от мегалополисов городах.
При хранении осадка на иловых площадках снаружи образуется ложная корка, которую можно принять за высохший осадок, но под коркой влажность W = 96...97 % и скопления воды; вода может выдавливаться и наружу (это вид Рисунок 2.3 - Фрагмент иловой карты со «старым» осадком
Фрагмент иловой карты с осадком «среднего» возраста но на рис. 2.3 и 2.5). При более современных технологиях и при наличии на иловых площадках дренажной системы влажность выгруженного осадка удается снизить, но его гелеобразное состояние длительное время сохраняется. Поэтому использование таких осадков - без дополнительной переработки — в сельском хозяйстве нецелесообразно.
Физико-химические показатели иловых осадков на очистных сооружениях г. Волжского сведены в табл. 2.1. Здесь «свежий» — это свежевыгруженный осадок по действующей технологии его обработки; «средний» осадок имеет возраст примерно 3 года; возраст «старого» осадка — не менее 5 лет.
Патогенная микрофлора (яйца гельминтов), экз/кг отсутствует отсутствует отсутствует Таблица 2.1 весьма красноречиво отражает процессы, протекающие на иловых картах (иловых площадках), — после выгрузки осадка. В частности, по мере «старения» осадков их влажность закономерно снижается с 98,5 до 76,7 %; весьма важно, что по мере хранения осадка содержание в нем органики снижается с 63,8 до 46,3 % - примерно на одну треть, с другой стороны, первоначальное содержание органики (63,8 %) свидетельствует о некачественной обработке осадков в процессе биологической очистки бытовых сточных вод. Почти пропорционально органике снижается и показатель ХПК.
Опуская детальное рассмотрение показателя рП, который снижается (осадок постепенно утрачивает свои щелочные свойства), отметим, что в «старом» осадке - по сравнению со «свежим» осадком — все, без исключения, показатели снижаются. Это относится к общим формам азота, фосфора и калия, подвижной серы и ряда тяжелых металлов (свинец, цинк, медь). Весьма важно, что в осадках отсутствует патогенная микрофлора (яйца гельминтов).
Несмотря на снижение всех показателей (не всегда приемлемых — азота и фосфора, например), накопленные осадки сточных вод, на наш взгляд, остаются непригодными для сельскохозяйственного использования по ряду показателей -прежде всего по содержанию органики и ХПК; в «свежем» осадке эти показатели значительно хуже. Таким образом, переработка накопленных на очистных сооружениях осадков сточных вод неизбежна.
Разработка, совершенствование и апробация опытно-промышленной установки для переработки и оптимизации показателей «старых» и «новых» осадков бытовых сточных вод
Опытно-промышленная установка создана как для переработки накопленных осадков сточных вод («старых» и среднего возраста), так и относительно свежих, образующихся в процессе очистки сточных вод и сбрасываемых (после обработки) на обезвоживание на иловые площадки. Установка создана в ЗАО Компания по защите природы «Экотор» (г. Волгоград) с нашим непосредственным участием. В процессе монтажа и апробации установки на территории канализационных очистных сооружений г. Волжского она подвергалась доработкам и совершенствованиям. Представленное ниже краткое описание устройства и принципа действия относятся (в основном) к доработанной и усовершенствованной установке (т.е. к ее конечному варианту).
Опытно-промышленная установка имеет внушительные размеры (ее высота достигает 9 м; диаметр емкости, в которой протекает процесс переработки осадков, составляет 1,2 м) и функционирует по новому методу аэробной фер-ментно-кавитационной стабилизации. Общий вид установки, смонтированной на собственном специальном фундаменте и подготовленной к функционированию, показан на рис. 2.6. Однако этот вид создает лишь общее впечатление об установке. Более детально общий вид установки - с привязкой к местности и к очистным сооружениям — просматривается на рис. 2.7.
На этих рисунках видны, в частности: фундаментное основание; часть трубопровода (с отводом влево), проложенного к иловым площадкам; электронасосные агрегаты; трубопроводы для циркуляции перерабатываемого субстрата; лестница; наиболее габаритная часть установки — биореактор (ферментно-кавитационный стабилизатор).
Фрагмент опытно-промышленной установки (крупным планом) приведен на рис. 2.8. Здесь хорошо просматриваются основные ее элементы (узлы): биореактор — ферментно-кавитационный стабилизатор; лестницы; основные нагнетательные трубопроводы с оксиджетом (вверху слева). Что касается двух емкостей на переднем плане, то они не задействованы в технологическом процессе переработки осадка.
Основной набор технологического оборудования установки расположен на фундаменте - под ферментно-кавитационным стабилизатором. В частности, на рис. 2.9 и 2.10 хорошо просматриваются два параллельно действующих насосных агрегата. На всасывающих линиях насосов смонтированы турбуджеты - генераторы кавитации низкой интенсивности. Здесь же (рис. 2.9) установлен электрический щит управления электродвигателями насосов; электросхема выполнена таким образом, что одновременно и независимо могут функционировать как один, так и два насосных агрегата.
Сочетание переработанного осадка и глауконита, их внесение в почву в качестве нетрадиционных комбинированных удобрений для орошаемЕчяых земель
Тяжелые металлы (как следствие сброса в канализацию части промышленных сточных вод) в осадке имеются, но в допустимых пределах; лишь кадмий (30 мг/кг) находится на пределе нормативных требований, на других очистных сооружениях кадмия меньше. Патогенная микрофлора в таком осадке отсутствует.
Весьма важно, что и органика, и минеральные вещества, и сера находятся в форме, легко доступной растениям и почвенной микрофлоре. Сера, как известно [9, 90, 116], присутствует во всех живых организмах, является биогенным элементом, входя в состав аминокислот, белков, ферментов и т.п. Для растений сульфат серы S04 — важнейший источник минерального питания. К этому следует добавить, что в осадке присутствует комплекс микроэлементов.
В 2.2 представлены конструктивные особенности опытно-промышленной установки для переработки накопленных осадков. Заслуживает внимания принципиальная схема этой установки (рис. 2.15; [91]), посредством которой-наиболее полно раскрывается не только принцип действия этого не имеющего аналогов «сооружения», но и технологические аспекты оптимизации и оценки качества переработанных осадков.
После открытия соответствующих задвижек 17.1 или 17.2 включают насосные агрегаты 2 и посредством всасывающих трубопроводов К5.1 забирают из очистных сооружений избыточный активный ил или сырой осадок, или их смесь. Прежде чем попасть в насосы субстрат пропускают через турбуджеты 3 — кавитационные генераторы, где формируется кавитация низкой интенсивности (с числом кавитации Ks 0,05). Соответственно субстрат насыщается пузырьками (кавернами) — превращается в водопузырьковую неньютоновскую жидкость.
Эта специфическая жидкость нагнетается в оксиджет 4. За счет разности площадей живых сечений скорость потока субстрата в оксиджете резко возрастает (об этом в 2.4). Благодаря этому по трубопроводу большого диаметра {dy = 100 мм; с индексом В) в оксиджет засасывается воздух из атмосферы. Насыщенный воздухом субстрат нагнетается в нижнюю часть биореактора - разбивается об турбулизатор.
Этот процесс продолжается до тех пор, пока полностью или до расчетного объема заполняется биореактор (аэробный ферментно-кавитационный стабилизатор). После этого отключают насосы, закрывают задвижки 17.1 и 17.2, открывают затворы 10 и 11 и, запуская вновь насосные агрегаты, переводят систему в режим циркуляции по внутреннему контуру, сопровождающийся переработкой осадков.
Принципиальная схема установки По сравнению с традиционными методами обработки осадков в нашем случае концентрация растворенного кислорода в перерабатываемом субстрате значительно больше - составляет 18...20 мг 02/л (как показано выше - в технической характеристике опытно-промышленной установки — фактическая концентрация 02 может быть выше). При этом коэффициент использования кислорода возрастает в 8... 10 раз по сравнению с простым аэрированием, которое обеспечивается за счет принудительной подачи воздуха энергоемкими воздуходувными агрегатами. В нашем варианте воздуходувки не требуются.
В водовоздушном субстрате частицы органического вещества и патогенная микрофлора (преимущественно яйца и личинки гельминтов) становятся ядрами кавитации - вокруг них формируются каверны. Охлопывание последних приводит к разрыву оболочки флоры и к дроблению органики. Микропузырьковая среда не оказывает негативного влияния на микроорганизмы и, в частности, на ферменты; такая среда является благоприятной для их интенсивного размножения и развития [140]. Ферменты и весь микромир субстрата продолжают разрушение микрочастиц на своем уровне (об этом частично в следующем параграфе).
Ожидаемое время переработки осадков нами оценивается в 12... 15 ч (фактическое время будет установлено экспериментально). Как показано в [116], при первичной обработке осадков этот показатель составляет 9 часов при давлении субстрата перед эжекторами 0,30...0,35 МПа. По нашим предварительным расчетам, при переработке осадка давление перед эжектором должно быть не менее 0,20 МПа (подлежит экспериментальной проверке). Время и качество переработки осадков зависит также от температуры субстрата (кратко об этом в следующем параграфе), первоначального содержания органики и некоторых других факторов.
Переключением запорных элементов скопившийся в резервуаре (аэробном ферментно-кавитационном стабилизаторе 1; рис. 2.15) переработанный осадок по трубопроводам К5.3, К5.1, К5.4, посредством насосных агрегатов, выгружается на иловые площадки. В химической интерпретации обработка осадков сточных вод считается законченной, когда конечные продукты (в нашем случае С02 , Н20, сульфаты и нитраты) не подвергаются дальнейшим разложениям. Высокое содержание органики в непереработанных осадках объясняется недостатком кислорода, сокращенным циклом аэрации и невозможностью химическими методами расщепить относительно крупные частицы органики.
В нашем случае роль первоначального дробления органических веществ играет кавитация низкой интенсивности с ее микровзрывами попавшей (и ставшей ядром кавитации) относительно крупной частицы. В дальнейшем разложение менее крупных частиц происходит как с помощью миллиардов микроорганизмов, в том числе ферментов, так и химическими методами (об этом в следующем параграфе). При этом обилие в субстрате кислорода и мелких пузырьков - это питательная среда для полезной микрофлоры (отнюдь не для весьма крупной по сравнению, например, с патогенной флорой). Последняя уничтожается на начальном этапе ферментно-кавитационного процесса - посредством их заключения в ядра (каверны) кавитации и микровзрывов. «Классические» методы обработки осадков имеют весьма ограниченные возможности и для дробления органики, и для уничтожения. даже такой крупной патогенной флоры как яйца и личинки гельминтов.
Результаты поисковых экспериментов (и отработки технологии переработки накопленных «свежего», «среднего» и «старого» осадков) сведены в табл. 2.2. Таблица показывает, что максимальное давление субстрата перед оксиджетом (0,32 МПа) несколько занижено. Вследствие этого продолжительность процесса переработки осадка растягивается во времени. Но, как следует из предыдущей табл. 2.1, чем меньше возраст осадка, тем выше в нем массовая доля органических веществ.
Особенности технологии и режимов орошения при возделывании сои за счет последействия нетрадиционных удобрений
Мы уже отмечали, что при возделывании в 2009 г. семенного картофеля предшественником была соя. Эта бобовая культура — прекрасный предшественник, и реализованный во ВНИИОЗ короткоротационный севооборот «соя - картофель» является обоснованным. Согласно нашей усовершенствованной- технологии, нетрадиционные удобрения; (переработанные осадки бытовых сточных вод и глауконит) вносятся один раз в два года в виде мульчирующего слоя, для сохранения которого основная (зяблевая) обработка почвы после уборки картофеля не производится. Весьма важно, что в этом севообороте, в состав которого мы включаем и внесение нетрадиционных комбинированных удобрений, основная обработка почвы и внесение удобрений производятся осенью - под картофель.
Если в клубнях будут некоторые «излишки» нитратов, это не имеет принципиального значения, поскольку семенной картофель не идет на продовольственные цели. А накануне посева сои почва уже «переработала» нетрадиционные удобрения, сохранив определенное количество питательных, в том числе биогенных веществ, а также серы, микроэлементов и часть ионов металлов. Сохраняется в несколько нарушенном виде и мульчирующий слой из нетрадиционных удобрений. Возделывание сои производили в 2010 г. на том же опытном орошаемом поле.
Для полевых исследований были использованы семена районированных сортов сои: очень скороспелый ВНИИОЗ 86 и скороспелый ВНИИОЗ 76. На использованных участках опытного орошаемого поля никаких удобрений ни осенью 2009 г. (после уборки картофеля), ни в 2010 г. не вносили - изучали последействие нетрадиционного удобрения, внесенного осенью 2008 г. под семенной картофель.
В Нижнем Поволжье, на орошаемых полях нарастают посевы этой ценной бобовой культуры. Высокое содержание белка (до 56 %) в зерне сои с уникальным аминокислотным составом подчеркивает необходимость возделывания этой культуры. Развитие капельного орошения способствует этому.
Основные исследования и по новым сортам сои, и по технологии их возделывания в Нижнем Поволжье сосредоточены во ВНИИОЗ. Главным специалистом по этой культуре (для условий Нижнего Поволжья) является В.В. Толокон-ников, который занимается селекцией адаптированных сортов сои [124] и их возделыванием в условиях орошения: смотри, например, [125] и [40, в соавторстве].
Современные технологии возделывания сои в Волгоградской области при орошении обеспечивают урожайность названных сортов: ВНИИОЗ 86 до 1,91 т/га, ВНИИОЗ 76 до 2,25 т/га. В процессе специальных исследований на светло-каштановых почвах ОПХ «Орошаемое» вносили минеральное питание в дозе N90P90K6Q а также комбинацию навоза (30 т/га) и 7У30 49 и варьировали водным режимом почвы 70...80...70 % НВ. В этих условиях урожайность сорта ВНИИОЗ 76 на отдельных участках находилась в пределах 2,29...3,40 т/га. Средняя урожайность различных сортов сои в хозяйствах Волгоградской области (не считая Госсортучастков) в условиях орошения составляет 0,1... 1,5 т/га, в передовых хозяйствах — 1,0.. .2,1 т/га (также в условиях орошения).
О.А. Велик в своей диссертации [8] утверждает: при возделывании сои на семена при капельном орошении, на светло-каштановых почвах Нижнего Поволжья под планируемую урожайность 4,0 т/га для сорта ВНИИОЗ 76 необходимо внесение дозы минеральных удобрений №П5Р80КШ , поддержание порога предполивной влажности 80 % НВ, полостное рыхление почвы и проведение 29 поливов поливной нормой 140 м /га (оросительная норма - 4152 м /га). Для 70 % НВ и той же дозе минерального питания и полостным рыхлением почвы, необ-ходимо провести 19 поливов поливной нормой 200 м /га; в этом варианте ороси-тельная норма составит 3950 м /га, а урожайность сои — 3,2 т/га.
В.В. Бородычев и его соавторы установили [13, 14]: для того же сорта сои, при минеральном питании Л оЛбо но 70 % НВ урожайность составляет 3,18 т/га, а для сорта ВНИИОЗ 86 - 2,5 т/га.
А.А. Бекмаметов [11] декларирует возможность реализации урожайности сои 2; 3; 4 т/га на светло-каштановых почвах при капельном орошении. Однако выбор сортов для исследования (ВНИИОЗ 86 и ВНИИОЗ 11), на наш взгляд, не обоснован.
Возможности увеличения урожайности сои взаимоувязываются с внесением минеральных удобрений до N188P1QQK2QQ (0 при наличии орошения [30]. В Краснодарском крае средняя урожайность сои «возросла» до 1,44 т/га, дальнейшее повышение урожайности предлагается осуществить за счет агротехнических резервов [7].
При наших полевых исследованиях — возделывании двух названных сортов сои — общая площадь участка на опытном поле (с учетом защитных полос) составила 1255 м (16,3 х 77 м), рабочая площадь 922 м , размеры одной делянки 3,2 х 12 м (руководствовались рекомендациями [44]). Схема размещения вариантов и повторений опытов представлена на рис. 3.12, где делянки «а» были отведены под сорт ВНИИОЗ 86, а делянки «б» - под сорт ВНИИОЗ 76. Контрольные варианты la и 16 были расположены на прошлогоднем варианте 1 (с минеральными удобрениями). Ширина защитных боковых полос принята 0,5 м, концевых защитных полос -1м. Схему размещения делянок с защитными полосами см. нарис. 3.13.
