Нетрадиционные природные и техногенные удобрения-мелиоранты и их возможности

Введение. Некоторые иностранные ученые указывают на глобальные последствия землепользования и катастрофические изменения в экосистемах [10, 11]. В этих условиях необходимы новые решения по агротехнической мелиорации земель, что особенно важно в острозасушливых условиях и бедных почв юго-востока России. Одним из направлений в решении этих проблем является создание и внедрение нетрадиционных и высокоэффективных удобрений-мелиорантов.

Основу предлагаемых удобрений-мелиорантов составляют: техногенный продукт - иловые осадки после биологической очистки городских (канализационных) сточных вод - это отходы производства, которые накапливаются в крупных городах и на отдельных объектах. Известны многочисленные попытки, например [5], по использованию осадков (после их сушки) в качестве удобрений преимущественно для технических и кормовых культур.

Физико-химические свойства и эффективность осадков сточных вод (как удобрений) зависят от исходного «сырья», технологии и продолжительности их обра ботки в технологическом цикле биологических стоков. В частности, на главных очистных сооружениях г. Волгограда осадки по существу не обрабатываются из-за огромного объема поступающих сточных вод. Более качественные осадки фиксируются на станции очистки г. Волжский Волгоградской области.

Свойства осадков зависят от сроков их хранения на иловых картах - после выгрузки. В таблице 1 показаны некоторые показатели свежевыгруженного осадка и осадка после 5 лет хранения. «Свежий» осадок - это гелеобразная, экологически неблагоприятная консистенция влажностью до 98,5%. После 5 лет хранения все показатели «старого» осадка снижаются -это следствие уменьшения влагоемкости до 76,7%.

В таком осадке фиксируется до 46,3% органического вещества, но это неперара-ботанная органика, которая разлагается уже в почве под действием в основном почвенной биоты. В осадке присутствуют и ионы тяжелых металлов - в Волжском превалирует цинк, но его количество не превышает ПДК.

Таблица 1 - Некоторые показатели осадков сточных вод на станции очистки г. Волжского

Наименование показателей	Свежий осадок	Осадок через 5 лет
Влажность, %	98,5	76,7
Массовая доля органических веществ, %	63,8	46,3
pH, единиц	8,0	7,1
Массовая доля общего азота, %	3,4	2,5
Массовая доля общего фосфора, %	2,8	1,8
Массовая доля общего калия, %	о,з	0,27
Сера подвижная, мг/кг	223	123

Методика исследования. В Волгограде разработан новый ферментнокавитационный метод биологической очистки городских и иных сточных вод и обработки образующегося при этом илового осадка [4]. После обработки на протяжении 8-10 часов осадок переходит в наноструктурированное состояние, в нем органическое вещество составляет всего 12-15%. Но это подлинная органика, легко доступная корням растений и почвенной биоте. В таком осадке количество общего фосфора достигает 4,2%, калия - до 1,3%, серы 1800-2000 мг/кг.

Однако станции очистки, работающие по новому методу, исчисляются еди- ницами. Поэтому наши полевые исследования базируются на серийные осадки г. Волжского, главной особенностью которых являются повышенные адсорбционные свойства. Это означает, что после внесения в качестве удобрения-мелиоранта осадок способен (даже в условиях острой засухи) аккумулировать из атмосферы и удерживать воздух и влагу.

К числу природных сыпучих мелиорантов-сорбентов относятся цеолитсодер-жащие породы, бентонитовые глины, глауконитовые пески и другие местные сырьевые ресурсы и нетрадионные агроруды [3, 6]. Наряду с этим с нашим участием проводится изучение хвалынских глин Прика-спия на предмет их использования в качестве мелиорантов [8]. Экономическая целесообразность применения природных мелиорантов зависит от наличия соответствующих месторождений в данном регионе.

Комплексное нетрадиционное удобрение-мелиорант в составе осадка сточных вод и глауконитового песка (в соотношении 20:1-10:1) предусматривается при возделывании технической масличной культуры на бедной гумусом светлокаштановой почве в засушливых условиях Волгоградской области. Использовали названный осадок г. Волжского и глауконитовый песок (глауконит) из месторождения Саратовской области. В Волгоградской области имеются месторождения глауконита, но его добыча пока не организована.

Основу глауконитов (как и цеолитов и бентонитов) составляют кремнеземы 8Юг и глиноземы АІ2О3 [3, 6]. Состав и физикохимические свойства природных мелиорантов существенно зависят от месторождения; даже в пределах одного месторождения возможны варианты. В таблице 2 представлен химический состав глауконитов трех месторождений - в Татарстане, Челябинской и Саратовской областях.

Таблица 2 - Химический состав глауконитов

Наименование компонентов	Показатели по месторождениям
	1	2	3
Кремнезем 8іОг	29,0	52,9	68,2
Глинозем АІ2О3	6,7	И,8	14,8
Окислы железа ГегОз общ.	6,9	16,7	3.5
Окись марганца МпО	0,1	0,03	следы
Окись кальция СаО	16,5	0,8	1,8
Магниевое удобрение MgO	2,4	4,3	нет данных
Калийное удобрение К2О	2,3	8,6	И,1
Окись натрия ХагО	0,2	0,14	следы
Фосфорное удобрение Р2О5	4,9	ДО 1,0	0,02
Сера 8	до 1,0	ДО 1,0	—

1 - Сюндюковское месторождение Татарстана;

2 - Каринское месторождение Челябинской области;

3 - Саратовское месторождение (ООО «ЭкоСорбент»),

Природные мелиоранты (и глауконит в их числе) по составу и свойствам примыкают к кремниевым удобрениям [1]. Некоторые авторы [2], например, трактуют глауконит как средство для повышения эффективности традиционных минеральных удобрений, а в [3] относят глауконит к комплексным удобрениям. Весьма важно, что в некоторых месторождениях (таблица 2) суммарное количество магниевого

MgO и калийного К2О удобрений превышает 12%. Современное земледелие нуждается и в кремнии, и в магнии. При возделывании картофеля оптимальным считается сочетание [2]: глауконит в дозе 10 т/га и азотно-фосфорные удобрения в дозе NeoPeo-В наших полевых исследованиях осадок сточных вод вносили в дозе 5-10 т/га; глауконит предназначался в основном для восполнения дефицита калия в осадке и в почве. Саратовское месторождение глауконита, который используется при исследованиях (таблица 2), отличается высоким содержанием кремнеземов 81Ог ( > 68%) и глиноземов АІ2О3. В глауконите присутствует свыше 11% калия в форме К2О - это по существу разновидность калийного удобрения.

Кремнеземы и глиноземы способствуют улучшению структуры и влагоем-кости почвы; адсорбционные свойства глауконита зависят от дисперсности 81Ог и АІ2О3. Глауконит обладает свойством катионного обмена, уменьшает жесткость воды (почвенной влаги), длительно действует. Адсорбционные свойства осадка и глауконита предопределяют целесообразность их внесения на поверхность почвы -

Периодичность внесения такого удобрения-мелиоранта - один раз в 2-3 года.

По современным представлениям об агротехнической мелиорации земель [4] -по крайней мере в острозасушливых условиях - должна выполняться основная глубокая безотвальная обработка почвы. Созданы и освоены в производстве различные модификации чизельных и чизельноотвальных рабочих органов и почвообрабатывающих орудий. В наших исследованиях используется орудие с чизельными рабочими органами (см. рисунок) в виде наклонной («изогнутой») стойки, на которой монтируется съемный и переустанавливаемый по высоте отвал (отнюдь не лемех) для оборота верхнего, уже взрыхлен- в виде мульчирующего слоя - после основ- ного слоя почвы.

ной (зяблевой) обработки.

Чизельный отвально-безотвальный рабочий орган с наклонной стойкой

Зарубежные ученые установили [9], что после глубокой безотвальной обработки в почве накапливается углерод - основа жизнедеятельности растений и микроорганизмов. Это достигается за счет существенного снижения выхода в атмосферу (из почвы) углекислого газа СО2, что происходит при традиционной отвальнолемешной пахоте.

Полевые опыты проводили на светлокаштановой почве в пригороде г. Волго града. Для сравнения предусматривали два вида основной (зяблевой) обработки: 1) мелкая с помощью тяжелой дисковой бороны (БДТ), глубина обработки 10 см; 2) глубокая чизельно-отвальная обработка, глубина чизелевания - 35-40 см, глубина оборота верхнего (взрыхленного) слоя -15-20 см.

Весной (перед посевом) на поверхность поля вносили - в виде мульчирующего слоя - нетрадиционное удобрение- мелиорант - осадок сточных вод пятилетней «выдержки» из очистных сооружений г. Волжского (таблица 1). Доза внесения осадка - 5 и 10 т/га, контроль - без осадка. Реализован также локальный опыт по использованию смеси осадка (вариант 10 т/га) и глауконита в соотношении 20:1. Лишь после этого проводили посев технической (масличной) культуры - сафлора.

Целесообразность возделывания технических культур на юго-востоке России -при использовании нетрадиционных удобрений-мелиорантов - обусловлена следующими факторами:

• 1)    засушливые и острозасушливые климатические условия;

• 2)    наличие бедных гумусом светлокаштановых и иных малопродуктивных почв;

• 3)    высокие адсорбционные свойства удобрений-мелиорантов на основе осадка, которые способны аккумулировать и удерживать влагу;

• 4)    возможное наличие в осадках ионов тяжелых металлов (в пределах ПДК), что не столь существенно для технических культур;

• 5)    возможность расширения периодичности (до 2-3 лет) основной глубокой обработки почвы и внесение осадка;

• 6)    решение проблем отходов производства за счет использования «залежей» осадков.

Выявлен неизвестный ранее эффект микромелиорации и гумификации почвы при использовании (в острозасушливых условиях) переработанного осадка в дозе 10-20 т/га в сочетании с глубокой обработкой почвы [7].

Заключение. Нетрадиционные удобрения-мелиоранты на основе техногенных (осадки сточных вод) и природных (например, глаукониты) компонентов - в сочетании с глубокой чизельно-отвальной основной обработкой почвы - это одно из перспективных направлений в агротехнической мелиорации земель преимущественно в острозасушливых условиях при возделывании в основном технических, а также кормовых культур.