Проблемы и перспективы повышения плодородия почв лесных питомников
Пентелькин С.К., Кураев В.Н., Ячменев М.С., Пентелькина Н.В. (ВНИИЛМ, г.Пушкино, М.о., РФ)
The results of studying the new organic manure from sediments leather industry. This manure improves properties of the soil and may be use in forest gardens.
В государственной лесной службе МПР России лесопитомническая база представлена постоянными и временными питомниками общей площадью около 24,0 тыс.га. Постоянных лесных питомников насчитывается около 1350 шт. (21,5 тыс.га). Большая часть питомников находится в зоне экстремального земледелия и низкого почвенного плодородия и эксплуатируется более 15 лет.
По данным почвенно-химических лабораторий из общей площади постоянных питомников 50-60% имеют недостаточный уровень плодородия почв. Так, например, низкое содержание гумуса (менее 2%) имеют 31%, фосфора и калия 35% площадей этих питомников. Площади третьей части питомников нуждаются в известковании. Помимо низкого естественного плодородия часть питательных веществ почвы расходуется на рост и развитие самих сеянцев и саженцев при выращивании посадочного материала. Часть плодородного слоя почвы выносится на корнях растений при выкопке из посевного и школьного отделений питомников и может достигать до 10 т/га. Кроме того, в питомниках в течение вегетационного периода при ливневых дождях нередко наблюдается смыв верхнего плодородного слоя почвы. Поэтому, несмотря на принимаемые меры, в лесных питомниках в целом по Российской Федерации плодородие почв снижается, ухудшаются ее водно-физические и химические свойства, и это отрицательно сказывается на качестве и выходе стандартного посадочного материала с единицы площади.
В связи со сложившейся ситуацией при выращивании посадочного материала необходимо предусматривать систему мер по повышению плодородия почв лесных питомников или улучшению их состояния. Основным мероприятием является внесение органических удобрений. При этом большую часть их составляют торф, опилки, кора и навоз с животноводческих ферм. В настоящее время для поддержания плодородия на поля питомников ежегодно вывозится около 72 тыс. тонн органических удобрений. Минеральные удобрения из-за их удорожания вносятся на площади 3247 га или на 15% от общей площади постоянных питомников, известкование почв проводится на площади 278 га, а посев сидератов на 880 га.
Одним их выходов из сложившейся ситуации может являться использование в качестве органических удобрений осадков сточных вод (ОСВ). В 13 индустриально развитых странах Европы и США более 30% их используется в качестве удобрений. При этом в Люксембурге в сельском хозяйстве применяют 90% годового выхода ОСВ, в Швейцарии – 70%, Германии – 30%, США – 26%, Франции – 23%. Широко используются осадки в Канаде, Великобритании, Японии, Финляндии, Швеции, Польше, Болгарии и ряде других стран. В Российской Федерации используется менее 10% осадков, из них 4-6% в сельском хозяйстве. Следствием этого явилось скопление огромного количества ОСВ вокруг большинства городов России на иловых площадках, что наносит вред окружающей среде и приводит к обострению экологической и санитарно-гигиенической ситуации.
Как свидетельствуют литературные источники, осадки сточных вод являются ценными органическими удобрениями. Их химический состав весьма разнообразен. Основными компонентами являются органические вещества – углеводы, жироподобные и белковые вещества сложного состава, которые наряду с микроэлементами определяют удобрительную ценность осадков. Содержание в них азота - от 1 до 7%, фосфора – от 1 до 4%, калия – от 0,2 до 3%. ОСВ характеризуются близкой к нейтральной реакцией среды (рНксl), высокой степенью насыщенности основаниями и влажностью 50-85% в зависимости от механического обезвоживания и времени подсушивания (1).
Под влиянием ОСВ в почве повышается содержание гумуса, улучшаются водно-физические свойства и обеспеченность основными элементами питания (азот, фосфор, калий).
В лесном хозяйстве утилизация осадков сточных вод наиболее перспективна при лесовосстановлении и лесовыращивании, т.к. вероятность попадания тяжелых металлов и болезнетворных микроорганизмов в пищевые цепи небольшая (2). Внесение осадков на одни и те же площади при создании лесных культур или плантационном лесовыращивании будет проводиться раз в 30-80 лет, а в лесных питомниках один раз в 4-5 лет.
Как показали исследования, отзывчивыми на внесение органических удобрений являются большинство древесных растений: лиственница сибирская, сосна обыкновенная, ель европейская и лиственные породы. В большинстве случаев наблюдается усиление роста многих древесных пород, увеличение их биомассы, а так же формирование мощной корневой системы. Различие по высоте опытных и контрольных сеянцев и саженцев составляет 50-70%. Выход стандартных сеянцев сосны и ели увеличивается на 70-75%.
Наиболее эффективно и экологически безопасно использовать органические удобрения на основе осадков сточных вод, приготовленных путем компостирования с органическими наполнителями, такими как торф, опилки, древесная кора, солома, земля. При этом обеспечивается получение эпидемиологически и экологически безопасного продукта, т.к. в процессе компостирования происходит гибель гельминтов и болезнетворных микроорганизмов, а также разбавление металлов за счет наполнителей и перевод их из легко растворимых в трудно растворимые формы. Содержание Сu , Са, Ni , Сr , Zn снижается в 1,8 – 3,6 раза.
В лесном хозяйстве разработаны и рекомендованы в питомническое производство документы, детально описывающие приготовление широкого спектра органических удобрений из различных компонентов отходов промышленности, коммунального и сельского хозяйства (3,4).
В 2002 году во ВНИИЛМе начато изучение возможности использования осадков сточных вод Рязанского кожевенного завода в лесных питомниках. Осадки характеризуются следующими свойствами (табл. 1).
Таблица 1- Свойства осадка сточных вод Рязанского кожевенного завода (по данным санитарно-эпидемиологической станции г. Рязани)
|
Показатель |
Размерность |
Данные анализов |
|
Влажность |
% |
8,1±0,3 |
|
Зольность |
% |
43,8±0,8 |
|
Содержание органического вещества в пересчете на углерод (С орг.) |
% |
28,1 |
|
Содержание общего азота (N общ.) |
% |
3,0 ±0,2 |
|
Содержание общего фосфора (Р общ.) |
% |
0,9± 0,05 |
|
Содержание общего калия (К общ.) |
% |
0,9 ±0,03 |
|
Величина рНкс1 |
|
7,4± 0,2 |
|
Величины зольности и содержания С орг., N общ., Р общ, К общ. приведены в процентах на сухое вещество, влажности – на сырое вещество. |
||
Как видно из приведенных данных, осадки характеризуются высокой зольностью и содержанием питательных веществ, особенно общего азота. Выполненные в институте анализы показали, что в осадке содержится 238-264 мг/кг аммонийного азота и 3,0-50,8 мг/кг нитратного азота.
Осадок сточных вод не загрязнен токсичными веществами. Содержание тяжелых металлов в осадке по данным санитарно-эпидемиологической станции г. Рязани приведено в табл.2.
Таблица 2- Содержание тяжелых металлов в осадке сточных вод Рязанского кожевенного завода
|
Наименование металлов |
Содержание металлов в осадке, мг/кг |
Предельно допустимая концентрация (ПДК), мг/кг |
|
Медь (Сu) |
22,8±4,10 |
132 |
|
Цинк (Zn) |
69,5±11,8 |
220 |
|
Свинец (Pb) |
26,7±4,54 |
130 |
|
Кадмий (Cd) |
1,6±0,27 |
2 |
|
Хром |
25,2±3,26 |
1200 |
Как показывают данные табл.2, содержание тяжелых металлов в осадке сточных вод Рязанского кожевенного завода ниже ПДК (5,6).
В лесных питомниках Куровского, Виноградовского ОЛХ и Правдинского лесхоза-техникума Московской области заложены мелко-деляночные полевые опыты по повышению плодородия почв с помощью осадка заводских сточных вод на общей площади около 1,0 га.
В результате внесения в почву питомников ОСВ в дозах от 3 до 53 т/га (по сухому веществу) отмечено увеличение в ней содержания органического вещества (Cорг — на 0,1-0,2%), минерального азота и обменного калия (на 20-50 мг/кг и более). Вследствие щелочной реакции осадка в удобренных почвах величина pHKCl повышается на 0,5-2,0 единицы. Отмечено снижение плотности почвы на 0,05-0,1 г/см3 и увеличение пористости и общей влагоемкости на 5-10%.
Высеянные на опытных делянках семена овса, люпина и календулы показали лучший рост травянистых растений. На удобренных делянках опытные растения были выше контрольных на 20-50%, а в вариантах с внесением максимальной дозы 53 т/га — в 1,5-2 раза.
В 2003 году исследования были продолжены. На опытные площадки с внесенным в 2002 г. осадком в дозах 25 и 50 т/га были высеяны семена сосны. В конце сезона учет количества сеянцев на 1 п.м. показал, что на опытных площадках сеянцев было больше, чем в контрольных вариантах на 60 и 15% соответственно. Максимальное количество их (250 шт./п.м) было в варианте с дозой 25 т/га.
Линейные показатели размеров сеянцев с опытных и контрольных вариантов также различались. Длина корней опытных растений была в среднем 12,7 и 13,7 см при минимальной и максимальной дозах ОСВ, и 9,3 см в контроле. Высота - 4,1 и 4,3 см при 3,7 см в контроле. Таким образом, различие по длине корней и высоте составило соответственно 37 и 47% и 11 и 16%. Опытные растения отличались от контрольных и по массе в 1.5 раза, причем за счет увеличения массы корней.
Таким образом, полевые исследования в питомниках Московской области показали эффективность применения осадков сточных вод и отсутствие негативного влияния их на травянистые и древесные растения. После детальных исследований и получения данных по лесохозяйственной эффективности и экологической безопасности, их можно будет признать пригодными для применения в качестве органо-минерального удобрения на лесохозяйственных объектах.
1. Воробьева Р.П., Додолина В.Т., Мерзлая Г.Е. и др. Экологически безопасные методы использования отходов. Монография. Министерство сельского хоз-ва и продовольствия РФ.- Барнаул, 2000.- 555 с.
2. Романов Е.М. Экологические аспекты утилизации осадков сточных вод в лесных питомниках //Проблемы охраны окружающей среды от промышленных, бытовых, биологических и медицинских отходов, осадков сточных вод. Матер.междунар.науч.-практ.конф.-Пенза, 1997.-С.147-150.
3. Утилизация осадков сточных вод г.Пензы в лесных и декоративных питомниках: Рекомендации для опытно-производственной проверки /Сост. Е.М.Романов.-Йошкар-Ола: МарГТУ, 1997.-44с.
4. Рекомендации по применению местных удобрений и мелиорантов в лесных питомниках на дерново-подзолистых почвах/Сост. В.И.Кураев, Н.М.Климчук, Н.Ф.Маврина, И.Б.Риджал.-М.:ВНИИЛМ,-2001.-54с.
5. ГОСТ Р 17.4.3.07-2001. Охрана природы. Почвы. Требования к свойствам осадков сточных вод при использовании их в качестве удобрений. -Госстандарт России, М., 2002.- 5с.
6. Гигиеническая оценка качества почвы населенных мест (Методические указания МУ 2.1.7.730-99).-Минздрав России, М., 1999. -39с.