Использование фильтрационного осадка (дефеката) в растениеводстве

Размещено на http://www.allbest.ru/

Размещено на http://www.allbest.ru/

Использование фильтрационного осадка (дефеката) в растениеводстве

Экономическая целесообразность возделывания каждой сельскохозяйственной культуры определяется почвенным плодородием. Важнейшим свойством дерново-подзолистых почв Нечерноземной зоны, определяющим их плодородие, является кислотность. Дерново-подзолистые почвы, составляющие основу пахотного фонда Московской области, характеризуются низким естественным плодородием, неудовлетворительными физико-химическими свойствами, повышенной кислотностью. По данным агрохимической службы, в настоящее время в Московской области доля сильно-, средне- и слабокислых почв составляет 31%. Устранение избыточной кислотности путем внесения кальцийсодержащих материалов (известковых удобрений) является одним из главных факторов повышения плодородия почв, увеличения урожайности и улучшения качества продукции. Необходимость проведения известкования кислых почв подчеркивали в своих работах Д.Н. Прянишников, H.С.Авдонин, М.Ф. Корнилов, И.А. Шильников, В.Г. Минеев и другие [1-5].

Перспективным направлением восстановления и поддержания плодородия дерново-подзолистых почв в земледелии считается использование известьсодержащих отходов промышленности и, особенно, отхода сахароперерабатывающей промышленности - дефеката. По данным Всесоюзного научно-исследовательского института сахарной свеклы, внесение 4,5 тонны дефеката на 1 гектар обеспечивает прибавку урожая до 30 центнеров. Н.П. Юмашев установил, что внесение дефеката под озимую пшеницу на черноземе типичном (рН _KCl - 5,3) в дозе 16,2 т/га дало прибавку к контролю 18,9 ц/га или 53,6% [6].

Свеклосахарное производство России - одна из главных сфер обеспечения населения продовольствием. Благодаря особенностям технологии переработки свеклы свеклосахарное производство является крупным источником образования вторичных сырьевых ресурсов и отходов. Основными отходами сахарного производства являются: свекловичный жом, фильтрационный осадок (дефекат) и меласса. Эти отходы представляют большую ценность и используются на корм скоту, для удобрения полей или как сырье для выработки других видов продукции. При среднем выходе сахара 10-12% к массе переработанной свеклы образуется около 12% фильтрационного осадка. Утилизация отходов - это одна из важнейших проблем современной промышленности. Лучшим способом утилизации дефеката является использование его в сельском хозяйстве для нейтрализации кислых почв. Кроме того, использование побочных продуктов и многотоннажных отходов сахароперерабатывающей промышленности позволяет возвратить для использования в земледелии тысячи гектаров земель, занятых отвалами.

Дефекат образуется при очистке диффузионного сока, включающей процессы предварительной и основной дефекации, I и II денатурации, сульфитации и фильтрации сока. Количество дефеката составляет 9-11% массы перерабатываемой сахарной свеклы. Фильтрационный осадок (дефекат) содержит, в основном, углекислый кальций CaCO₃ (60-75% на сухое вещество), 10-15% органических веществ, в том числе белков и углеводов, кальциевые соли щавелевой, лимонной, яблочной кислот и др. Элементный состав осадка включает углекислый магний, азот (0,2-0,7% N), фосфор (0,2-0,9% Р₂O₅), калий (0,3-1,0% К₂O). В свежем дефекате содержится до 60% влаги, но после подсушивания на заводе влажность падает до 20-30% [7]. Содержание тяжелых металлов не превышает ПДК (мг/кг): свинец - 12,96, кадмий - 0,83, медь - 14,32, цинк - 39,63, ртуть > 0,1 [8]. Поэтому дефекат может быть отнесен к допустимой по степени загрязнения категории веществ, вносимых в почву. По влиянию на почву, растения и качество сельскохозяйственной продукции фильтрационный осадок равноценен стандартной известковой муке (ГОСТ Р 50261-92) [9]. Внесение дефеката в почву способствует улучшению ее структуры, повышает активность ферментов, увеличивает количество поташа, кальция и магния. Дефекат содержит в достаточных количествах цинк и медь, которые являются необходимыми микроэлементами для развития сельскохозяйственных растений, но, в основном, он используется в сельском хозяйстве для устранения избыточной кислотности почв.

Цель исследования

Одной из основных производственных культур, традиционно возделываемых в Московской области, является картофель. Некоторые исследователи считают, что картофель не нуждается в известковании, т.к. относится к группе культур, удовлетворительно переносящих кислотность почв [1, 10]. Однако для выращивания картофеля оптимальным является слабокислая реакция среды (рН 5,0-6,5) [1, 11]. В связи с этим мы решили проверить реакцию картофеля на известкование дефекатом дерново-подзолистых почв. Таким образом, целью настоящих исследований являлось изучение влияния дефеката и его совместного использования с минеральными удобрениями на урожайность картофеля на дерново-подзолистой культурной почве.

Методика

Исследования проводили на территории землепользования учебно-опытного почвенно-экологического центра МГУ имени М.В. Ломоносова, расположенного в Солнечногорском районе. Опыты были заложены в 2009-2010 гг. на дерново-подзолистой культурной среднесуглинистой на моренных отложениях почве в агроценозе картофеля в звене севооборота вика+овес - ячмень - картофель - яровая пшеница. В качестве содержащего известь мелиоранта применяли дефекат Золотухинского сахарного завода по переработке сахарной свеклы со следующими характеристиками: рН_kcl 9.7, влажность - 18,3%, СаСО₃ -76%, органического вещества - 15%, общего азота - 0,5, фосфора - 1,1 и калия - 1,0%). Картофель возделывали по общепринятой в Нечерноземной зоне технологии [12]. Схема опыта включала следующие варианты:

минеральный удобрение мелиорант дефекат

1. Фон - N₁₀₀Р₁₂₀К₁₂₀ (контроль).

2. Фон(N₁₀₀P₁₂₀K₁₂₀)+дефекат(3 т/га).

Общая площадь делянки - 48 м², учётная площадь - 7,5 м². Повторность - 4-кратная. Схема посадки - 70 см на 35 см. Варианты опыта располагались последовательно. Минеральные удобрения N₁₀₀Р₁₂₀К₁₂₀ вносили из расчета на получение урожая картофеля 300 ц/га. Расчёт дозы необходимого дефеката CaCO₃ (т/га) проводили, исходя из величины гидролитический кислотности (H_г), с учетом величины pH солевой вытяжки и степени окультуренности почв. Дефекат вносили «адресно» - в лунку. Посадку картофеля (сорта Брянский деликатес, Брянская новинка, Удача, Сантэ - 1 репродукция) проводили в начале второй декады мая в предварительно нарезанные гребни.

Результаты и обсуждение

Метеорологические условия в годы проведения исследований были контрастными: от избыточного увлажнения до сильной засухи. Они отличались как по количеству осадков и их распределению в период вегетации, так и по температуре воздуха, что отразилось на количественных и качественных показателях продуктивности сортов.

Так, 2009 год характеризовался повышенной увлажненностью (ГТК = 1,7), особенно в первую половину вегетации растений (рис. 1). Наиболее близким к среднемноголетним значениям можно назвать август: в среднем за месяц осадков выпало 72,5 мм - чуть меньше нормы (среднемноголетнее значение - 77 мм), но избыточные осадки в первой и второй декаде августа привели к переувлажнению почвы и к частичному задыханию клубней (рис. 2). А, как известно, понижение температуры воздуха и избыток влаги в период бутонизации задерживают процесс развития растений, поглощение питательных веществ из почвы, что негативно отражается на урожае клубней [12].

А

Б

Рис. 1. Среднее значение температуры воздуха (А) и количества осадков (Б) за вегетационный период 2009-2010 гг. (УОПЭЦ «Чашниково»)

Метеорологические условия 2010 года отличались меньшим количеством осадков и повышенной температурой по сравнению со среднемноголетней за весь вегетационной период. Значение ГТК за период вегетации составило 1,0. Пик засухи пришёлся на фазы бутонизации и цветения картофеля - критический период потребления влаги у данной культуры.

Следовательно, по данным метеонаблюдений, вегетационный период 2009 года можно охарактеризовать как влажный и холодный, а 2010 года - как сухой и жаркий, с большим дефицитом влаги.

Содержание гумуса в пахотном горизонте дерново-подзолистой культурной почвы составляет (по Тюрину) 6,00%, рНсол - 5,8 (табл. 1). Внесение дефеката в дерново-подзолистую культурную почву улучшило её физико-химические свойства, повысило величину рНсол с 5,8 до 6,3 единиц, привело к уменьшению гидролитической кислотности с 2,10 до 1,62 мг-экв/100г почвы, увеличению степени насыщенности почв основаниями (с 92,3 до 95,6%), увеличило содержание обменных оснований в почве до 33,15 мг-экв/100 г.

Рис. 2. Урожайность сортов картофеля в зависимости от применения дефеката (2009-2010 гг.)

Таблица 1. Агрохимическая характеристика дерново-подзолистой культурной почвы (УОПЭЦ «Чашниково», среднее значение за 2009-2010 гг.)

Применение дефеката улучшило физическое состояние почв: содержание агрономически ценных агрегатов размером 0,25-10 мм увеличилось с 64,5% на контроле до 70,7% в варианте с дефекатом. Возрос коэффициент структурности: с 1,82 (контроль) до 2,41 (с дефекатом). Важным аспектом изучения свойств дефеката и его влияния на почву является исследование взаимосвязи агрохимических показателей с численностью микроорганизмов. Внесение дефеката оказывает положительное влияние на накопление бактерий, использующих органический и минеральный азот, и уменьшает численность грибной микрофлоры в 2 раза по сравнению с контролем. Коэффициент минерализации во всех вариантах опыта - около единицы, это позволяет говорить о сбалансированности процессов минерализации, синтеза и ресинтеза органического вещества

В 2009 г., когда количество выпавших осадков было выше, а температура воздуха - ниже среднемноголетних данных, реакция сортов картофеля на внесение дефеката была положительной. Наибольшей прибавкой урожая характеризовались сорта Удача и Брянский деликатес: 31 и 29%, соответственно (рис. 2). Голландский сорт Сантэ, в отличие от российских сортов, не дал прибавки урожая при внесении дефеката в погодных условиях 2009 г. Его урожайность оказалась ниже, чем на контрольном варианте. В 2010 г. в условиях аномальной жары в опыте на дерново-подзолистой культурной почве применение дефеката позволило повысить урожайность картофеля у всех исследуемых сортов. Наиболее урожайными оказались сорта Удача и Брянская новинка. Совместное применение дефеката и минерального удобрения позволило повысить урожайность картофеля данных сортов, соответственно, на 27 и 30%.

Химический мелиорант влияет на фракционный состав картофеля. Анализ фракционного состава клубней картофеля показал, что применение дефеката значительно увеличило содержание товарной фракции картофеля по сравнению с контролем в среднем на 15-30% у всех возделываемых сортов картофеля.

Действие химического мелиоранта совместно с минеральными удобрениями оказывает значительное влияние на качество клубней картофеля. Так, содержание сухого вещества от внесенного дефеката увеличивается на 1,3-3,7% (табл. 2), а содержание крахмала - на 0,8-1,3% по сравнению с контролем. На содержание витамина С в клубнях картофеля внесение дефеката существенного влияния не оказало.

Таблица 2. Влияние дефеката и минерального удобрения на качество клубней картофеля, 2010 г.

Использование фильтрационного осадка (дефеката) на фоне минеральных удобрений позволило улучшить агрохимические показатели культурной дерново-подзолистой почвы и обеспечило повышение урожайности картофеля сортов «Удача» и «Брянский деликатес» на 28-30%.

Список использованных источников

1. Прянишников Д.Н. О влиянии реакции почв на рост растений // Удобрение и урожай. - 1931. - Т. 1. - С. 59-61.

2. Авдонин Н.С. Повышение плодородия кислых почв. - М.: Колос, - 1969. - 304 с.

3. Корнилов М.Ф. Известкование кислых почв. - Л. - 1960. - 68 с.

4. Шильников И.А. Известкование как фактор урожайности и почвенного-плодородия. М.: ВНИИА. - 2008. - 340 с.

5. Минеев В.Г. Современные тенденции в изменении плодородия почв России // Рос. хим. журнал. - 2005. - Т. XLIX. - №3. - C. 5-10.

6. Юмашев Н.П. Приемы повышения эффективности удобрений на черноземных почвах Центрально-Черноземной зоны. Автореферат диссертации на соискание ученой степени доктора с/х наук. - М. - 2011. - С. 38.

7. Славянский А.А., Кирейчева Л.В., Пузанова Л.Н. Отходы сахарного производства и их использование в сельском хозяйстве // Сахар. - 2009, №10. - С. 48-49.

8. Трофимов И.Т., Макарычев С.В., Иванов А.Н. Использование дефеката для известкования почв Западной Сибири // Плодородие. - 2006, №4 (31). - С. 16-25.

9. Кирейчева Л.В., Перегудов С.В., Шилова Е.Ю. Использование удобрительно-мелиорирующей смеси на основе отходов сахарного производства для повышения плодородия малопродуктивных почв // Агрохимический вестник. - 2010, №1. - С. 22-24.

10. Мещеряков А.И. Влияние кислотности и Al на рост растений // Тр. ВИУА. - 1937, т. 16. - С. 166-183.

11. Лорх А.Г. О картофеле. М.: Сельхозгиз. - 1960. - С. 12-22.

12. Бугера Б.И., Лисиенков И.Д. Культура производства картофеля в условиях Московской области. - М.: ЦНИИ «АСУагросервис», Всероссийский НИИ картофельного хозяйства, ВНИИСХМ. 1996. - 62 с.

Размещено на Allbest.ru