Russian Federation
Russian Federation
Russian Federation
The article is devoted to the study of the effect of sewage sludge used as fertilizer on productivity, as well as on the supply with the mineral nutrition of legumes, cereals and cereal grasses. The small-scale field experiment was carried out in the educational and experimental garden of the St. Petersburg State Agrarian University. Sewage sludge was added in the form of compost mixed with acidic high-moor peat in a ratio of 1:0.25. Compost was used in two versions: independently (at a dose of 20 t/ha, 40 t/ha) and against the background of the application of mineral fertilizers. To compare the effect of compost from sewage sludge, half-rotted manure was added in similar variants. In the last two years of experiment, the application of sewage sludge had a positive effect on grass yields and also increased the content of nutrient (NPK) elements.
sewage sludge, organic fertilizers, vetch-oat mixture, perennial ryegrass, NPK in plants
Актуальность. На повышение качества растениеводческой продукции положительное воздействие оказывает различные агротехнические приёмы и одним из главных является применение минеральных и органических удобрений. Внесенный в почву удобрительный материал не только увеличивает урожайность растений, но и повышает содержание питательных элементов, входящих в состав органических соединений, аотдельные элементы питания оказывают влияние на активность ферментативных систем растения. Так, минеральный азот, поступивший из почвы, входит в состав белков, ферментов, нуклеиновых кислот, хлорофилла, витаминов, алкалоидов. Фосфор (доступная форма для растений
) обеспечивает энергетический обмен (АТФ, АДФ), ускоряя развитие всех процессов, активизирует рост корневой системы, закладки генеративных органов. Калий (К+) участвует в регуляции вязкости цитоплазмы, в повышении гидротации её коллоидов, водоудерживающей способности, является активатором многих ферментных систем, участвует в транспорте углеводов, а также служит основным противоионом для нейтрализации отрицательных зарядов неорганических и органических анионов [1, 2].
В связи с этим, актуальной является цель работы, заключающаяся в оценке влияния компоста из осадка сточных вод на урожайность, а также на обеспечение минеральным питанием бобово-злаковых и злаковых трав на фоне применения навоза и органических удобрений в комплексе с минеральными.
Условия, объекты и методы исследования. Полевой мелкоделяночный опыт был заложен в 2021 году в учебном саду Санкт-Петербургского государственного аграрного университета. Схема опыта состояла из 7 вариантов:1. Контроль; 2. Навоз - 20 т/га; 3. Компост ОСВ - 20 т/га; 4. Навоз - 20 т/га + N30P30K30 ; 5. Компост ОСВ - 20 т/га + N30P30K30; 6. Навоз - 40 т/га; 7. Компост ОСВ - 40 т/га. Повторность опыта 3-х кратная. Размер делянки составлял 5,06 м2. Исследуемые бобово-злаковые, злаковые культуры: вико-овсянная смесь Vicia sativa, Avena sativa L. (2021 год опыта), райграс пастбищный Lolium perenne (2022 год опыта).
В качестве традиционного органического удобрения использовали навоз подстилочный крупного рогатого скота, полуперепревший. Компост из ОСВ приготовлен по следующей технологии: осадки сточных вод смешивали с золой, полученной при сжигании каменного угля в соотношении 1:0,3. Полученная смесь характеризовалась щелочной средой, показатель рН в начале приготовления достигал 13. Для нормализации кислотности смесь компостировали с кислым верховым торфом (рН 3,2) в соотношении торф: ОСВ с золой – 1: 0,25. В результате компостирования кислотность была отмечена на уровне 6,8 рН, содержание тяжелых металлов в компосте не превышало нормативов, установленных ГОСТ Р 54651-2011.
В качестве минеральных удобрений применялись: аммиачная селитра (NH4NO3) – 34 %(N); калимагнезия (K2SO4·MgSO4) – 29 % (K); суперфосфат простой (Ca(H2PO4)2·H2O + CaSO4) – 26 % (P). В 2021 году минеральные удобрения в дозе N30P30K30 были внесены при посеве в соответствии с рекомендациями агрохимических исследований. На следующий год была внесена подкормка в виде азофоски с содержанием действующего вещества 16:16:16 в дозе N30P30K30.
Полевой опыт был заложен на дерново-слабоподзолистой среднесуглинистой глеевой на моренном суглинке почве. Агрохимическая характеристика, следующая: среднее содержание гумуса (Сорг=3,6 %), обменная кислотность (pHKCl=5,29) характеризуется как слабокислая. Почва высоко обеспечена подвижными соединениями фосфора и калия (339 мг P2O5/кг, 440 мг K2O/кг). [3-4]
После внесения удобрений в 2021 году агрохимическая характеристика почвы опытных делянок была следующая: органическое вещество – 4,73%(ниже среднего) контрольный вариант, 6,24–6,89% с удобрениями(среднее), рНKCl 4,57–5,50 (среднее, слабокислые), подвижный Р2О5= 375 – 832 мг/кг (очень высокое), K2O=337 – 561 мг/кг (очень высокое)[5].
В 2022 году: органическое вещество – 4,11 % (ниже среднего) контрольный вариант, 6,28 – 8,19% с удобрениями(среднее-высокое) [6], рНKCl 5,00 – 5,34 (средне, слабокислые), подвижный Р2О5= 450 – 830 мг/кг (очень высокое), K2O=405 – 622 мг/кг (очень высокое).
Агрохимические свойства почвы определяли в соответствии со следующими методиками: органическое вещество почвы – ГОСТ 262213 – 2021, обменная кислотность – ГОСТ 26483-85, подвижные формы фосфора и калия - ГОСТ Р 54650-2011. Биохимический анализ полученного растительного материала осуществляли методом мокрого озоления по Гинзбургу. Данные эксперимента обработаны методами дисперсионного и корреляционного анализа компьютерными программами Excel, Diana.
Обсуждение результатов. Результаты, полученные в первый год полевого опыта, показали эффективность всех используемых удобрений, в том числе и компоста из осадка сточных вод (рис. 1). Заметна тенденция повышения урожайности зеленой массы растений при одностороннем использовании органических удобрений в дозе 20 т/га. На фоне данной насыщенности органическими удобрительными материалами внесение полного минерального удобрения привело к достоверному повышению продуктивности вико-овсяной смеси только в варианте с применением компоста из ОСВ. С последующим увеличением доз навоза и компоста ОСВ до 40 т/га продуктивность биомассы растений значительно увеличилась по сравнению с контролем. При этом наибольшим выходом зеленой массы характеризовался вариант с внесением навоза в дозе 40 т/га (прибавка составила 38,08 %).
Рисунок 1 - Урожайность зеленой массы вико-овсяной смеси, райграса пастбищного, ц/га НСР05= 20,60; 16,28 соответственно
Урожайность райграса в целом по опыту была невысокой. Это объясняется биологической особенностью злаковых газонных трав, которые в первый год пользования формируют в основном корневую систему и узел кущения. Тем не менее, имеются достоверные различия урожайности этого года по вариантам. Наибольшая достоверная прибавка к урожайности наблюдалась в вариантах с внесением навоза и компоста в дозе 40 т/га (прибавка к контролю составила 77,30 – 69,23 %). В вариантах с внесением навоза и компоста 20 т/га и в комплексе с минеральными удобрениями урожайность райграса на одном уровне.
В составе травостоя вико-овсяной смеси преобладал овес. В процентном соотношении на данную культуру приходилось 80%. Содержание сухого вещества в растениях варьировало от 18 до 24%. Концентрация основных питательных элементов представлена на рис. 2.
Рисунок 2 - Содержание азота, фосфора и калия в соломе вико-овсянной смеси, %
Применение удобрений способствовало увеличению поступления азота в растения овса и вики. Максимальное его количество в соломе бобово-злаковых трав (более 0,8%) обеспечило применение компоста ОСВ в дозе 40 т/га. Растения отличались высоким содержанием зольных элементов (фосфора и калия). Анализ содержания калия в надземной массе свидетельствует о достаточно высокой усвояемости культурой данного элемента, вместе с тем процентное содержание калия в изучаемых вариантах было на уровне контрольного варианта, за исключением варианта 2 (навоз 20 т/га). Применение компоста, обогащенного ОСВ, в сравнении с подстилочным навозом, мало отразилось на поступлении фосфора в растения. Доза его в 40 т/га способствует увеличению поступления фосфора в травы на уровне навоза в дозе 20 т/га.
Содержание азота и зольных элементов в соломе райграса свидетельствует о доступности основных элементов питания органических удобрений в последействии (рис. 3).
Рисунок 3 - Содержание азота, фосфора и калия в соломе райграса пастбищного, %
Большая часть макроэлементов в соломе райграса приходится на долю калия. Содержание его колеблется от 1,3% в контрольном варианте до 1,9% в варианте с использованием компоста ОСВ в дозе 20 т/га. Концентрация фосфат-ионов в травах не зависела от фосфатного уровня в почве находилась в пределах среднестатистических величин для злаковых луговых трав. Следует отметить тенденцию накопления азота в биомассе злаковых трав при внесении органических удобрительных материалов.
Выводы. На основании приведенных данных можно утверждать, что внесение компоста из ОСВ оказало положительное действие на урожайность исследуемых культур в год внесения и в последействии. Во всех вариантах с применением органических удобрений происходило накопление азотсодержащих соединений в растениях по сравнению с контролем. Применение компоста, обогащенного ОСВ, повышало содержание фосфора в соломе трав независимо от дозы применяемых удобрений.
1. Titova V.I. Agroekologiya: uchebnoe posobie. N.Novgorod. Nizhegorodskaya GSHA, 2018. 201 s.
2. Tret'yakov N.N. Fiziologiya i biohimiya sel'skohozyaystvennyh rasteniy. M: Kolos, 2000. 640 s. EDN: https://elibrary.ru/VXYWIB
3. Vorobeykov G.A., Carenko V.P., Lunina N.F. Polevye i vegetacionnye issledovaniya po agrohimii i fitofiziologii. SPb: Prospekt Nauki, 2014. 144 s. EDN: https://elibrary.ru/UEFEDX
4. Dospehov B.A. Metodika polevogo opyta. – 6-e izd., stereotip. – M: ID Al'yans, 2011. 352s.
5. Efremova M.A., El'shaeva I.V., Pinaeva A.S. Vliyanie organicheskogo veschestva pochvy na nakoplenie kadmiya sel'skohozyaystvennymi rasteniyami // Izvestiya Sankt-Peterburgskogo gosudarstvennogo agrarnogo universiteta. - 2023. - № 4 (73). S. 33-45, doihttps://doi.org/10.24412/2078-1318-2023-4-33-45. EDN: https://elibrary.ru/BZLNYT
6. Orlov D.S. Dopolnitel'nye pokazateli gumusnogo sostoyaniya pochv i ih geneticheskih gorizontov / D.S. Orlov, O.N. Biryukova, M.S. Rozanova // Pochvovedenie. - 2004. № 8. S. 918 – 923. EDN: https://elibrary.ru/OWPLCP
