688

фата аммония или мочевины из расчѐта 1,0-1,5 кг д.в. по азоту на 1 т органических отходов с естественной влажностью, проводить полив 4-6 л на 1 м2 через 3-4 дня. По сравнению с традиционным компостированием переработка органических веществ червями повышает коэффициент гумификации в 1,5-2 раза.

Соотношение С : N – 20 : 30

Из одной тонны сырья получают 400-600 кг биогумуса (в пересчѐте на 50 % влажность) с содержанием 12-15 % гумуса, что превосходит навоз и компосты в 4-8 раз.

Особенности биогумуса:

–количество микрофлоры в 100 раз больше, чем в навозе и оно считается наилучшим натуральным удобрением;

–хорошая сбалансированность макро и микроэлементами, что позволяет уменьшить нормы внесения в 8-10 раз, эффективен в течение 2-3 лет;

–хорошая рассыпчатость и сочетаемость с минеральными удобрени-

ями;

–рН(КСL) 6,8-7,2, что затрудняет развитие болезней;

–отсутствие патогенной микрофлоры.

Химический состав зависит от вида органических отходов, наполнителей, используемых при составлении субстратов, технологии их подготовки и других факторов. Химический состав биогумуса, приготовленного на основе навоза крупного рогатого скота: сухая органическая масса – 40-60 %; гумус – 10-12 %; рН – 6,5-7,2; влажность – 45-55 %; валовое содержание элементов питания в %: N – 0,8-3,0; Р2О5 – 1,4-2,5; К2О – 1,2-3,0; СаО – 4,5-

8,0; МgО – 0,6-2,3; Fe2O3 – 0,5-2,5; минеральные формы, мг/кг: – N – 16,37; Р2О5 – 470; К2О – 156; СаО – 46,8; Cu – 1,1-5,1; Fe – 140; Мn – 60-80; Zn – 28-35; остаток после прокаливания – 60,18 %; потери при прокаливании – 39,82 %; С – 17,9 %; С : N = 14,8; бактериальная флора – 2×1012.

Ассоциацией «Биоконверсия» были разработаны технические условия на биогумус в зависимости от состава субстрата (табл. 8.47).

271

Таблица 8.47

Химический состав биогумуса в зависимости от субстрата

Для характеристики качества биогумуса большое значение имеет степень обеспеченности азотом и соотношение С : N. Если это соотношение < 4, то качество очень высокое, 4-10 – высокое, 10-14 – среднее, 14-17 – низкое и > 17 – очень низкое. По отношению Сгк : Сфк в биогумусе определяют его тип: гуматный если отношение Сгк : Сфк - 1,5 : 2,5; фульватногуматный – 2,5 : 1,5; гуматно-фульватный – 1,0 : 0,9-0,5, 3-4 т биогумуса дают 1,5-2,0 т гумуфицированного органического вещества, 75-140 кг СаО и МgО. Он имеет высокую ѐмкость поглощения. 1 кг биогумуса способен поглощать и прочно удерживать до 40 г тяжѐлых металлов, 50 % которых не извлекается никакими экстрагентами.

8.9.2 Применение биогумуса и его эффективность

Согласно исследований многих учѐных биогумус оказывает высокое положительное действие при внесении под озимую рожь, картофель, овощи. Оптимальные дозы биогумуса при основном внесении 3,0- 3,5 т/га. Аналогичные данные получены в опытах А.П. Филипповой (2000) на дерново-мелкоподзолистых тяжелосуглинистых почвах Пермского края (табл. 8.48).

Таблица 8.48

Удобрения и урожайность озимой ржи, ц/га (среднее за два года)

Биогумус можно вносить локально под зерновые 250-300 кг/га, намачивая семена овощных культур в растворах удобрений перед посадкой из расчета по объѐму 1 : 10 (экспозиция 24 часа), в лунки при посадке 0,2-0,3 кг, в качестве мульчи под корнеплоды, лук, чеснок, салат, укроп, редис 1,0,- 0,5 кг на 1 м2. В защищѐнном грунте под огурцы, томаты 0,3-0,4 кг в лунку. Биогумус рекомендуют вносить под овощные в виде 2-3 подкормок за вегетационный период по 0,3-0,4 кг/м2 или поливать настоѐм по 200-300 мл на одно растение. Выход продукции увеличивается на 30 %, ускоряется созревание плодов на 10-15 суток (Косолапова А.И., 1992).

8.10 САПРОПЕЛЬ

Сапропель – это органические и минеральные донные отложения пресноводных водоѐмов (прудов, рек, озѐр). Внешне это однородная масса влажностью от60 до 97 % с содержанием органического вещества 12-80 % и зольностью 19-88 % в расчѐте на сухую массу. В зависимости от содержания золы их делят на малозольные с содержанием золы до 30 %, среднезольные – 30-50 %, повышенной зольности – 50-70 % и высокозольные – 70-85 %. Сапропелевые отложения с зольностью более 85 % называют илом. Объѐмная масса сапропелей 1,0-1,08 т/м3. Перед употреблением их промораживают, они быстро высыхают до влажности 18-20 % и становятся рыхлыми.

Цвет сапропелей может быть голубоватый обусловленный вивианитом, серый обусловленный известью, розовый – каротином, зелѐный – хлорофиллом, чѐрный – восстановленным железом. Химический состав сапропелей: N от 1.3 до 2.9 % в органической форме, подвижные формы азота составляют 0,2-0,3 %; общее содержание Р2О5 0,18-0,43 %, подвижного фосфора 0,14-0,18 %; К2О 0,12-0,22 %, подвижного 0,04-0,15. Микроэлементы в 1 кг сухой массы сапропеля, мг: Mn – 200-1000, Zn – 10-400, B – 10-200, Cu – 2-60, Mo – 2-20 и Co – 2-15.

Приготовление сапропелей. В специальных отстойниках, куда массу подают насосом, еѐ фильтруют, ворошат и складывают в штабеля. По ГОСТу сапропель первой категории должен иметь рН не менее 5,0, зольность более 50 %, второй категории рН до 5,0, зольность не более 50 %, и третьей категории рН не менее 5 зольность 50-70 %. Содержание воды должно быть не более 50 %, частиц размером более 10 мм не более 10 %. Сапропель, ис-

273

пользуемый для известкования кислых почв, содержит воды не более 40 %, СаСО3 для первой категория не менее 70 %, второй категории – 50 - 70 %, и третьей категории 30 - 50 %.

Дозы внесения 30-40 т/га под зерновые культуры, 50-100 т – под пропашные под вспашку или культивацию, 80 т сапропеля по действию равноценны 40 т навоза. Целесообразно использовать на расстоянии не более 30 км от образования, окупаемость при применении на расстоянии до 30 км высокая.

Контрольные вопросы

1.Понятие органических удобрений, их перечень, значение в круговороте питательных веществ в земледелии, понятие насыщенности органическими удобрениями в хозяйстве, в севообороте.

2.Виды навоза по способу получения, их состав, доступность элементов питания для растений.

3.Подстилочный навоз, его состав, получение. Расчет выхода навоза, способы хранения.

4.Виды подстилочного навоза по степени его разложения, применение. Дозы внесения под основные с/х культуры. Техника для внесения навоза.

5.Процессы, происходящие при разложении навоза в период его хранения, подготовки. Мероприятия по сокращению потерь азота из навоза.

6.Бесподстилочный навоз, его получение, состав, соединения азота, фосфора и калия, расчет выхода навоза в год, применение.

7.Влияние степени разложения навоза на его состав. Использование

вхозяйстве навоза разной степени разложения.

8.Дозы, сроки, способы внесения подстилочного и бесподстилочного навоза под с/х культуры разных севооборотов. Техника для внесения.

9.Птичий помет, его состав, виды, получение, свойства и примене-

ние.

10.Торф, его виды, состав, свойства и применение.

11.Компосты, понятие, их виды, свойства. Применение торфонавозных и торфожижевых компостов в севооборотах.

12.Техника приготовления разных компостов на основе торфа.

13.Использование навоза и торфа в защищенном грунте. Сравнительная оценка их удобрительных свойств.

14.Что такое сидеральные культуры, их перечень. Формы зеленого удобрения, их значение.

15.Роль торфа и сидератов в балансе гумуса и питательных веществ

вземледелии.

16.Влияние органических удобрений на свойства почв и урожайность с/х культур.

17.Солома и отходы с/х производства как органические удобрения.

274

ГЛАВА IX

ЭКОЛОГИЯ ПРИМЕНЕНИЯ УДОБРЕНИЙ

Изложенный материал по минеральным и органическим удобрениям показывает, что они основа количества и качества продукции, могут повышать урожайность сельскохозяйственных культур в 1,5-2,0 раза, значительно изменяя их качество. Удобрения – основа воспроизводства плодородия почв, положительного баланса элементов питания и гумуса в системе «почвы – растение - удобрение». Однако некоторые удобрения могут оказывать отрицательное действие на свойства почв и окружающую среду. К причинам загрязнения окружающей среды следует отнести:

–нарушения в технологии транспортировки, хранения, тукосмешения и внесения удобрений;

–химический состав минеральных удобрений, наличие в них примесей токсических веществ, таких как фтор, хлор, кадмий, свинец, мышьяк и другие;

–при систематическом внесении повышенных доз удобрений они могут накапливаться в почве в значительных количествах, отрицательно влиять на еѐ свойства и плодородие, урожайность культур, их качество, мигрировать в водоѐмы, грунтовые воды;

–нарушения соотношения элементов питания при внесении под отдельные культуры, которые обуславливают дисбаланс питательных веществ при формировании урожая;

–нарушение сроков и способов внесения удобрений;

–использование различных промышленных отходов, городских и бытовых отходов без учѐта их химического состава и специальной подготовки;

–использование удобрений без учѐта водной эрозии почв.

9.1ТРАНСПОРТИРОВКА И ХРАНЕНИЕ УДОБРЕНИЙ

Минеральные удобрения получают на туковых заводах, расположенных на значительном расстоянии от потребителей. Их транспортируют железнодорожным, водным и автотранспортом, иногда не соблюдая герметичность вагонов, барж, машин. Это приводит к потерям физической массы удобрений. По данным агрохимслужбы они составляют от 10 до 20 %, а иногда и до 50 %.

Минеральные удобрения в хозяйствах должны храниться в специальных складских помещениях, соответствующие определѐнным техническим условиям.

1.Склад должен быть деревянным, кирпичным, бетонным, хорошо проветриваемый, с въездом и выездом.

2.Пол в складах может быть глинобитный или бетонный.

275

3.Размещать следует на возвышенности с глубоким залеганием грунтовых вод, на расстоянии не менее 200 м от населѐнных пунктов, ферм.

4.Внутри склада территория должна быть поделена на секции, в центре проезд для машин. Каждый вид удобрений следует размещать в отдельной секции.

5.Крыша склада может быть деревянной, бетонной или из шифера, ни в коем случае не железной. Выделения из удобрений в период хранения вызывают коррозию металла.

6.При наличии малогабаритной техники для загрузки минеральных удобрений в машины при их внесении можно покупать удобрения в специальных контейнерах и хранить в поле.

7.Нельзя хранить удобрения в поле насыпью или в мешках. Основная часть удобрений – воднорастворимые соли. При хранении таких удобрений в поле за счѐт атмосферных осадков резко ухудшаются физические свойства, снижается содержание действующего вещества. По данным Пермской ЗАЛ (в настоящем агрохимического центра «Пермский») при неправильном хранении суперфосфата количество усвояемого фосфора может снижаться до 2-3 %. Минеральные соли любит скот, при употреблении в больших количествах они могут стать ядом для него. За счѐт вымывания

анионов (Сl, SО4, NО3) наблюдается загрязнение водоѐмов и грунтовых вод. Нормальная минерализация речных вод – 0,1-0,5 г/л. В конце XX века количество растворѐнных соединений в водах рек возросло до 0,5-2,0 г/л (Ко-

вда В.А., 1981).

9.2 ХИМИЧЕСКИЙ СОСТАВ УДОБРЕНИЙ

Минеральные удобрения, получаемые на туковых заводах, в своѐм составе содержат основной элемент питания и некоторые примеси, которые могут загрязнять почву и отрицательно влиять на развитие растений (табл. 9.1).

Таблица 9.1

Содержание в удобрениях тяжѐлых металлов, мг/кг сухой массы

(ЦИНАО, 1992)

Наибольшее количество цинка, свинца, марганца, меди и хрома в сточных водах; фтора, цинка и мышьяка в фосфорсодержащих; в известковых материалах значительные примеси марганца, фтора, свинца и цинка.

Согласно действующему ГОСТу 17.1.02-83 химические элементы, попадающие в почву с удобрениями, бытовыми отходами, сточными водами, мелиорантами делят на 3 класса.

1.Высокоопасные: Pb, Hg, As, Cd, Se и F.

2.Умеренноопасные: В, Со, Ni, Zn, Мо, V, Mn, Cu, Cr.

3.Малоопасные: Ва, W, St.

Все элементы с атомной массой больше 40 относят к тяжѐлым металлам: Pb, Hg, As, Cd, Со, Zn, Cu и другие. При накоплении в почве их поглощают растения (табл. 9.2).

Таблица 9.2

ПДК тяжѐлых металлов в некоторых видах продовольственного сырья и пищевых продуктов для России в мг/кг сырой массы

(Медико-биологические требования № 5061-89)

Способность живых организмов переносить неблагоприятное влияние того или иного фактора среды носит название толерантность. Концентрация элемента, превышающая оптимальный диапазон считается толерантной, снижающей урожайность, – чувствительность к концентрации проростков, вегетативных и генеративных органов. Летальная концентрация вызывают гибель растений и накопительная выше ПДК. Загрязнение почв тяжѐлыми металлами за счѐт удобрений при современной насыщенности минеральными удобрениями 20-22 кг/га и органическими 1,5 т/га маловероятно. Оно возможно только на землях с очень высокой насыщенностью и без надлежащего контроля.

Потенциальными и опасными загрязнителями могут быть отходы промышленности, такие как пиритные огарки, фосфогипс, осадки сточных вод, бытовые отходы, сапропель. При внесении пиритных огарков 4-5 ц/га наряду с медью поступает до 160-240 кг железа, 1,6-5,2 кг цинка и около 1,2-5,0 кг свинца. При внесении фосфогипса имеется опасность загрязнения почвы и растений фторидами, стронцием.

Особо опасным является применение в качестве удобрений осадков сточных вод (ОСВ). В.Г. Минеевым (2006) приводятся данные по содержанию микроэлементов в ОСВ и почве (табл. 9.3).

277

Таблица 9.3

Содержание микроэлементов в ОСВ и почвах Шотландии, мг/кг

При внесении 25 т/га осадков сточных вод можно резко увеличить содержание кадмия в почве (до 50 %).

9.3 ТЕХНОЛОГИЯ ВНЕСЕНИЯ УДОБРЕНИЙ

Технология внесения удобрений предусматривает:

– определение их доз (недостаточное, оптимальное и избыточное). Нельзя допускать избытка азота, это ведѐт к накоплению свободных нитратов в овощах, особенно таких как салат, петрушка, столовая свѐкла, морковь. Доля азотных удобрений в накоплении нитратов составляет 50 %. Потребление продукции, загрязнѐнной нитратами приводит к заболеванию людей «метаглобоманией». Дозы азота не должны превышать 200 кг/га. При внесении высоких доз мелиорантов, органических удобрений может происходить загрязнение почв и растений тяжѐлыми металлами.

Положительное или отрицательное действие удобрений связано и с распределением по полю при внесении. Равномерность внесения зависит от гранулометрического состава. Все удобрения можно разделить на кристаллические, аморфные, требующие хорошего контакта с почвой. Их вносят вразброс. Гранулированные формы удобрений, действующее вещество которых подвергается меньшей фиксации почвой, следует вносить при посеве. Жидкие комплексные удобрения целесообразнее применять в подкормку.

Современные машины для внесения удобрений вразброс РУМ 5, РУ- 4-10, 1-РМГ-4 несовершенны. По данным Войтова (1976) при внесении NРК 80 кг/га в совхозе “Малеевский” Клинского района Московской области их распределение происходит по ширине захвата РУМ-5следующим образом: на расстоянии двух метров -1756 кг; четырѐх метров – 565; шести метров – 128; восьми метров – 61 кг. Урожайность ячменя соответственно составляла 24,8; 16,5; 9,0 и 5,0 ц/га. Недобор урожая картофеля из-за неравномерности внесения удобрений достигает 15 % и особенно возрастает при использовании высококонцентрированных удобрений, извести. Известь вносят в высоких дозах машинами АРУП-8 и РУП-8 ещѐ менее равномерно, чем РУМ-5.

Неравномерное внесение извести в производственных посевах ячменя в учхозе “Кылысово” Пермского СХИ в 1973 г. приводило к недружному созреванию урожая. Потери урожайности зерна за счѐт задержки сроков уборки составили 7,6 ц/га.

ВГермании выделены группы культур по степени чувствительности

кнеравномерному внесению удобрений. К первой группе отнесены карто-

278

фель и озимый ячмень – снижение урожайности достигает 8-10 ц/га зерн. ед.; ко второй группе – озимые пшеница и рожь, кукуруза на силос. Потери урожайности этих культур составляют 4,5 ц/га зерн. ед. Менее чувствительными считают злаковые травы и свѐклу.

Допустимая неравномерность внесения минеральных удобрений составляет ± 10-15 %, мелиорантов ± 15-25 %.

Из всех минеральных удобрений существенное негативное действие на биосферу оказывают азотные удобрения. Аммонийные, амидные, аминные формы азота при доступе кислорода в почве подвергаются процессу нитрификации до НNО3 с образованием водорастворимых селитр. Нитратный азот в почве перемещается вместе с водой по профилю почвы. С током воды в тяжелосуглинистых почвах Пермского края он опускается до 60 см, а на легкосуглинистых и супесчаных – до 1,0 м. В полевых условиях вносимый азот минеральных удобрений усваивается растениями на 40-50 %, 15-25 % улетучивается в воздух, 10-15 % вымывается за пределы почвенного профиля, в среднем потери составляют от 10 до 25 кг/га в год. Основная часть азота вымывается в осенний период при внесении под зяблевую вспашку. Если учесть, что основным полевым культурам азот необходим сразу после посева в фазе всходовкущение, азотные удобрения целесообразно вносить весной перед посевом.

Значительный ущерб окружающей среде наносит неравномерность внесения подстилочного и бесподстилочного навоза, навозной жижи, птичьего помета. В процессе получения и хранения навоза, навозной жижи, птичьего помета идѐт разложение азотсодержащих органических соединений до минеральных с образованием (NН4)2СО3, соединения быстро разлагаемого на аммиак, воду и углекислый газ. Аммиак – сильный яд, при высокой концентрации поглощения растения погибают. Для того, чтобы выделяющийся аммиак не улетучивался в воздух необходимо добавлять при хранении органических удобрений небольшое количество (10 %) фосфоритной муки или суперфосфата, торфа.

При большом разрыве между внесением и заделкой органических удобрений в атмосферу помимо аммиака выделяется сероводород, органическая пыль, которые, попадая в воздух, распространяются в радиусе 3-4 км. Продукты распада органических удобрений вызывают аллергические и сердечные заболевания, воспаление слизистых оболочек у людей и животных.

Загрязнение окружающей среды также происходит при неравномерном внесении навоза такими техническими средствами как бульдозеры, волокуши и другие приспособления. Органические удобрения длительного действия, поэтому при неравномерном внесении плодородие почв нарушается, травостой культур бывает неравномерный, созревание их растянуто, что ведѐт к недобору урожая.

279

Причиной загрязнения окружающей среды при крупных животноводческих комплексах с получением бесподстилочного навоза является отсутствие ирригиционно-подготовительных площадей, техники для его использования, отсутствие трубопроводов, полевых навозохранилищ. Попросту, когда строят крупные животноводческие комплексы недостаточно хорошо думают об утилизации отходов.

Пути снижения загрязнения окружающей среды бесподстилочным навозом и жижей:

–при использовании необходимо знать химический состав и вносить

вгод не более 200 кг/га азота;

–в хозяйствах, имеющих животноводческие комплексы, в севооборотах планировать промежуточные культуры на корм;

–использование навоза, жижи для приготовления торфосодержащих компостов;

–внесение бесподстилочного навоза, жижи с соломой убираемых осенью культур. Азот подвергается иммобилизации, за счѐт чего сокращаются потери;

–использовать для приготовления компостов с бытовыми отходами, листьями, корой на приусадебных участках.

9.4 ЭРОЗИЯ ПОЧВ

Степень эрозии почвы, ущерб от неѐ зависит от абиотических и антропогенных факторов: рельефа местности, гранулометрического состава почвы, количества осадков, развития корневой системы культур, обработки почвы. Наиболее четко водная эрозия выражена в Кунгурском, Уинском, Осинском, Оханском, Чернушенском районах Пермского края. При слабой эродированности почв потери почвенной массы в дерново-подзолистых почвах составляют до 6 т/га в год, гумуса около 0,1 т/га; при средней – от 6 до 12 т/га, и 0,1-0,2 т/га; при сильной – более 12 т/га и более 0,2 т; на серых лесных почвах потери гумуса составляют от 0,2 до 0,3 т/га в год. За счѐт вымывания в дерново-подзолистых тяжелосуглинистых почвах теряется 1015 кг/га азота, на супесчаных 20-25 кг/га; фосфора в среднем 10 кг/га, калия 5-10 кг/га в год. Недобор урожая на слабосмытых почвах 10-12 %, на среднесмытых 30-50 % и сильносмытых – 60-80 % (Минеев В.Г., 2006).

В исследованиях А.Д. Фокина (1986) показана роль минеральных удобрений в уменьшении почвенной массы и элементов питания: потери гумуса снижаются на 23,8 %; азота – 29,8 %; фосфора 25,5 %; калия – 23,3 %. Известкование почв способствует образованию более прочных почвенных агрегатов, значительно снижает потери массы почв и элементов питания. В целях уменьшения ущерба от эрозии почв необходимо соблюдать определѐнные технологические приѐмы.

280