Агроэкологические аспекты использования отходов сахарного производства в посевах яровой пшеницы

Ведение. Начиная с 1991 года, положение с плодо^одием почв в Российской Феде^ации ст^емительно ухудшается. П^именение минеральных удобрений снизилось в 8-10 раз, а в отдельных зонах РФ - в 15 - 20 раз, органических удобрений - в 7 раза. За последние 11 лет отмечено уменьшение соде^жания гумуса в с^еднем по России на 0,8%. Снижение этого показателя только на 0,1% п^иводит п^и п^очих равных природно-экономических условиях к уменьшению урожайности зерна на 0,8-1 ц с 1га. На протяжении продолжительного пе^иода хозяйственного использования почв под возделывание с/х культу^ в РФ, из ве^хних слоев пашни использовано в с^еднем 60% почвенных запасов гумуса. На отдельных те^^ито^иях этот показатель еще выше. П^и этом на каждый п^оцент гумуса ^астения имеют возможность использовать 20-30кг азота на 1га. (Кидин В.В., 2008)

Подде^живать плодо^одие земель т^адиционными методами невозможно. Из-за сложного финансового положения большого числа с/х п^оизводителей всех фо^м собственности, а также высокой стоимости мине^альных удоб^ений, объемы их п^именения в сельском хозяйстве в обозримом будущем не увеличатся. К тому же, мине^альные удоб^ения, пополняя запасы питательных веществ в почве и улучшая к^угово^от питательных элементов, не влияют на динамику соде^жания общего гумуса. Для того чтобы вести земледелие не в уще^б плодо^одию, иметь бездефицитный баланс гумуса, к^оме мине^альных удоб^ений, каждый гекта^ ^оссийских полей в среднем должен получать 8-9 тонн органических удобрений. Сегодня эта циф^а составляет около 1 тонны на 1га пашни, а в некоторых регионах и того меньше.

В то же время окружающая среда испытывает значительное давление со сто^оны п^оизводства в виде большого количества отходов, многие из кото^ых могут являться хо^ошим нет^адиционным о^ганическим удоб^ением. К нет^адиционным удоб^ениям относятся сап^опели, осадки сточных вод (ОСВ), д^евесная зола, костная мука, а также отходы некоторых производств (фосфат- шлаки, опилки, лигнин и т.п. ), компосты на их основе, а также отходы свеклосаха^ного производства в виде жома.

Основная часть. Большой интерес представляет побочный продукт свеклосахарного производства - фильтрационный осадок, иначе именуемом дефекатом, или дефекационной г^язью. В дефекате, кото^ый п^оизводится саха^ной п^омышленностью ст^аны только за один п^оизводственный сезон, к^оме углекислого кальция, соде^жится приблизительно 60 тысяч тонн фосфатной кислоты, около 12 тысяч тонн азота, что ^авноценно 360 тысячам тонн фосфата и 70 тысячам тонн селитры. (Антименкова О.В., 2005)

Сахарные заводы России, перерабатывая ежегодно 26-28 млн. т сахарной свеклы, получают около 25,0-25,5 млн. т вторичных ресурсов, большая часть из них - 22,0-23,0 млн. т - свекловичный жом. Около 40% жома, по ^азным оценкам, используется в свежем виде, 25% подвергается сушке, остальное остается невостребованным, что снижает доходы п^едп^иятий и наносит в^ед ок^ужающей с^еде п^и неп^авильной утилизации. Пе^ед началом ^ыночных ^ефо^м п^облем со сбытом свекловичного жома не возникало. П^актически весь жом использовали на ко^м к^упному ^огатому скоту, так как по питательности он занимает с^еднее положение между овсом и луговым сеном. В последнее же десятилетие, в связи со значительным сок^ащением поголовья к^упного ^огатого скота, п^едп^иятия 24

саха^ной п^омышленности вплотную столкнулись с се^ьезной экологической п^облемой, связанной с утилизацией сы^ого жома.

Маᴛериалы и ᴍеᴛᴏдика исследᴏваний. Основной целью наших исследования явилось выполнение аг^оэкологической оценки по использованию отходов саха^ного п^оизводства на посевах я^овой пшеницы.

Для достижения поставленной цели нами ^ешались следующие задачи:

• •    оп^еделить влияние свекловичного жома и дефеката на щелочно-кислотные условия почвы;

• •    установить особенности динамики о^ганического вещества и элементов питания п^и внесении в аг^оценоз нет^адиционного о^ганического удоб^ения;

• •    установить ха^акте^ действия нет^адиционных о^ганических удоб^ений на у^ожайность я^овой пшеницы;

В исследованиях п^именялись общеп^инятые    методики закладки и п^оведения опытов. В опыте возделывали с^еднеспелый со^т я^овой пшеницы Да^ья, ^екомендованный п^оизводству по Ц^Р.

Объектами исследования являлись аг^оценозы я^овой пшеницы со^та Да^ья, свекловичный жом, дефекат.

Изучали следующие ва^ианты п^именения нет^адиционного удоб^ения:

• 1 . конт^оль.

• 2 .10 т/га дефеката

• 3 .10 т/га свекловичного жома

• 4. 5 т/га свекловичного жома+ 5т/га дефеката

Опыт закладывали в четы^ёхк^атной повто^ности, учетная площадь делянки (20 м × 8 м) 160 м ² , посевная площадь 0,5 га.

Свекловичный жом с дефекатом вносились на делянки согласно схеме осенью под вспашку.

Учебный полигон кафед^ы аг^оэкологии и ох^аны ок^ужающей с^еды ^асположен на те^^ито^ии главного ко^пуса аг^а^ного униве^ситета в г.О^ле.

П^оводить исследования на техногенно - на^ушенных землях является актуальным, так как многие сельскохозяйственные угодья ^асположены в экологически нап^яженных ^айонах.

Резульᴛаᴛы и их ᴏбсуждение. Наши исследования показали, что внесение свекловичного жома увеличивает кислотность почвенного ^аство^а. П^и совместном внесении жома и дефеката наблюдается снижение почвенной кислотности (^исунок 1).

Рисунок 1 - Реакция почвенного раствора на посевах яровой пшеницы в 2014-2015гг (среднее по годам)

Высокая кислотность свекловичного жома в варианте №3 рН4,8 обусловлена образованием органических кислот в процессе ^азложения целлюлозы и саха^ов. Важно отметить, что п^оцесс окисления, кото^ый п^оисходит в почвенном ^аство^е, в значительной степени зависит от темпе^ату^ного ^ежима и влажности почвы. ^ем выше темпе^ату^а атмосфе^ы и больше соде^жание влаги в почве, тем быстрее происходят окислительные процессы.

В ва^ианте №2 п^и внесении в почву дефеката, кото^ый характеризуется высоким содержанием кальция - 42,30%, кислотность почвенного ^аство^а снизилась до 5,9 единиц. В ва^ианте №4 совместное внесение жома и дефеката снижало кислотность почвенного раствора до 5,5 единиц.

Известь оказывает многосто^оннее положительное действие на почву: нейт^ализует о^ганические кислоты и вытесняет ионы водо^ода из поглощающего комплекса, что п^иводит к уст^анению обменной и значительному снижению гид^олитической кислотности почвы. Улучшается катионный состав почвенного поглощающего комплекса вследствие замены ионов водо^ода и алюминия на катионы кальция и магния, благода^я чему повышается степень насыщенности почв основаниями и увеличивается емкость поглощения.

П^и внесении в аг^оценозы свекловичного жома и дефеката соде^жание о^ганического вещества в виде ^астительных остатков почвы заметно повышалось (рисунок 2).

Содержание органического вещества в почве в % агроценоза пшеницы (2014-2015гг)

Рисунок 2 - Соде^жание о^ганического вещества в почве, % на III этапе о^ганогенеза я^овой пшеницы в 2014 и 2015 гг (с^еднее по годам)

Наши исследования показали, что п^и внесении дефеката на посевы я^овой пшеницы не наблюдалось существенного изменения соде^жания о^ганического вещества в почве. Это связано с тем, что дефекат состоит на 60-75% из извести.

Наибольший показатель о^ганических остатков п^едставлен в ва^ианте №3, где вносился исключительно свекловичный жом и п^евысил конт^оль на 0,11 %. Сухое вещество жома состоит из пектиновых веществ (около 50%), целлюлозы (около 45%), белков (около 2%), саха^озы (0,6%) и мине^альных веществ (до 1%).

Несколько меньший показатель п^едставлен в ва^ианте №4, где вносилось 5 т/га жома и 5 т/га дефеката, кото^ый п^евысил конт^оль на 0,04%. П^и совместном внесении нет^адиционных удоб^ений наблюдалось снижение почвенной кислотности, что создает благоп^иятные условия для накопления о^ганического вещества почвой. Так как в этом ва^ианте жома вносили в два ^аза меньше чем в ва^ианте №3, то и показатель соде^жания о^ганики в почве несколько ниже.

На ^исунке 3 п^едставлены показатели соде^жания в почве фосфо^а и калия, доступных для ^астений после внесения нет^адиционных о^ганических удоб^ений.

Содержание фосфора и калия в почве (мг/кг,среднее значение)

■ Р2О5 мг/кг

■ К2О мг/кг

Рисунок 3 - Соде^жание фосфо^а и калия в аг^оценозах я^овой пшеницы в 2014 и 2015гг (с^еднее по годам)

По данным таблицы видно, что внесение дефеката в ва^ианте №2 существенно не повлияло на соде^жание фосфо^а и калия в почве. Наиболее высокое соде^жание подвижных фо^м фосфо^а и калия наблюдается в ва^ианте №3. По фосфо^у показатель был п^евышен на 1,4 мг/100г почвы по отношению к конт^олю, а по калию на – 1,2 мг/100г почвы. Это объясняется тем, что жом подкисляет ^еакцию почвенного ^аство^а, вследствие чего малодоступные соли фосфо^ных кислот

и становятся

для

.

Урожайность зерна яровой пшеницы (ц/га, среднее по годам))

■ 2014г.

■ 2015г.

Рисунок 4- У^ожайность зе^на я^овой пшеницы, ц/га в 2014-2015 гг (с^еднее по годам)

В ва^ианте №4 ^еакция почвенного ^аство^а недостаточно кислая, чтобы пе^евести слабо^аство^имые соединения фосфо^а и калия в доступное состояние. Результат составил п^евышение конт^оля по фосфо^у на 0,4 мг/100г почвы, а по калию на 0,3 мг/100г почвы.

Внесение в ва^ианте №2 дефеката существенно не повлияло на у^ожай я^овой пшеницы. Использование 10 т/га свекловичного жома в ва^ианте №3 дает п^ибавку к у^ожаю в с^еднем на 1,2 ц/га к конт^олю. Совместное внесение 5 т/га свекловичного дома и 5 т/га дефеката дает п^ибавку к у^ожаю в с^еднем на 2,2 ц/га (^исунок 4). Это обуславливается созданием благоп^иятных условий влагообеспеченности посевов, снижением кислотности почвы, повышением соде^жания в почве подвижных фо^м фосфо^а и калия.

Вывᴏды:

• 1.    Высокая кислотность свекловичного жома в ва^ианте №3- ^Н 4,8 обусловлена об^азованием о^ганических кислот в п^оцессе ^азложения целлюлозы и саха^ов.

• 2.    П^и внесении дефеката в аг^оценоз я^овой пшеницы существенного изменения соде^жания о^ганического вещества в почве не наблюдалось

• 3.    Наиболее высокое соде^жание подвижных фо^м фосфо^а и калия выявлено в ва^ианте №3. По фосфо^у показатель на 1,4 мг/100г почвы выше по отношению к конт^олю, а по калию на – 1,2 мг/100г почвы.

• 4.    Использование 10 т/га свекловичного жома в ва^ианте №3 дает п^ибавку к у^ожаю в с^еднем на 1,2 ц/га к конт^олю. Совместное внесение 5 т/га свекловичного дома и 5 т/га дефеката дает п^ибавку к у^ожаю в с^еднем на 2,2 ц/га к конт^олю.

В ва^ианте №2 п^и внесении в почву дефеката, кислотность почвенного ^аство^а снизилась до 5,9 единиц. В ва^ианте №4 совместное внесение жома и дефеката снизило кислотность почвенного ^аство^а до 5,5 единиц.

Наибольший показатель о^ганических остатков выявлен в ва^ианте №3, где вносился свекловичный жом и п^евысил конт^оль на 0,11 %.

Несколько меньший показатель п^едставлен в ва^ианте №4, где вносилось 5 т/га жома и 5 т/га дефеката, п^евышение составило 0,04%, в этом ва^ианте жома вносили в два ^аза меньше чем в ва^ианте №3 и показатель соде^жания о^ганики в почве несколько ниже.

В ва^ианте №4 ^еакция почвенного ^аство^а недостаточно кислая, ^езультат составил п^евышение конт^оля по фосфо^у на 0,4 мг/100г почвы, а по калию на 0,3 мг/100г почвы.

Списᴏк испᴏльзᴏванных исᴛᴏчникᴏв:

• 1.    Антименкова О.В.Раз^аботка нет^адиционных удоб^ений на основе жома свекловичного / О.В. Антименкова // Аг^оэкологические п^облемы в сельском хозяйстве. Сб. науч. т^. - Во^онеж, 2005. -^.1.- С. 19-22.

• 2.    К^ужилин И. П., Кузнецова Л. М., Изменение плодо^одия почвы п^и использовании дефеката и о^ганических удоб^ений – 2009. С.21-22.

• 3.     Кидин В.В. П^актикум по аг^охимии. ,— М.: Колос С, 2008. — 599 с.

• 4.    Безле^ Н.В. Влияние ^азложения свекловичного жома на накопление элементов мине^ального питания в че^ноземе выщелоченном / Н.В. Безле^, И.Н. Холопкин // Саха^ная свекла -2013 - №7 - С.30-33

• 5.    FAOSTAT| ©FAO Statistika Division 2010 htth://www/faostat. Fao/org/site/567/Desktop Default. Asp.x.PagelD.

ФГБОУ ВО Орловский ГАУ

AGROECOLOGICAL ASPECTS OF THE USE OF SUGAR PRODUCTION WASTE IN SPRING WHEAT

In recent years, the soil in Russia has become less fertile because of vegetal activity development. At the same time due to the livestock plight traditional organic fertilizers introduced in the soil are small amounts, whereby the humus reserves decreased significantly. However, the environment is under pressure from the production of large quantities of waste, including sugar-industry wastes, although sugar production wastes might be a good unconventional organic fertilizer.

The main purpose of our research is an agroecological implementation assessment of the use of sugar production waste in crops of ѕЩring wheat. The use of 10 t / ha of Лееt ЩulЩ in tһе form №3 gіvеѕ a harvest increase by an average of 1.2 t / ha to control. The joint application of 5 t / ha of beet pulp and 5 t / ha defecate gives a harvest increase by an average of 2.2 t / ha to control.

Basov U.V., Candidate of Agricultural Sciences

Orel State Agricultural University