facebook
twitter
vk
instagram
linkedin
google+
tumblr
akademia
youtube
skype
mendeley
Wiki
Global international scientific
analytical project
GISAP
GISAP logotip

ЗОЛА ОТ ТЕРМИЧЕСКОГО ОБЕЗВРЕЖИВАНИЯ БИОЛОГИЧЕСКИХ ОТХОДОВ – АЛЬТЕРНАТИВА ФОСФОРНЫМ УДОБРЕНИЯМ

Автор Доклада: 
Мудрых Н. М., Субботина М. Г.
Награда: 
ЗОЛА ОТ ТЕРМИЧЕСКОГО ОБЕЗВРЕЖИВАНИЯ БИОЛОГИЧЕСКИХ ОТХОДОВ – АЛЬТЕРНАТИВА ФОСФОРНЫМ УДОБРЕНИЯМ

УДК 631.41:631.423 + 631.852

ЗОЛА ОТ ТЕРМИЧЕСКОГО ОБЕЗВРЕЖИВАНИЯ БИОЛОГИЧЕСКИХ ОТХОДОВ – АЛЬТЕРНАТИВА ФОСФОРНЫМ УДОБРЕНИЯМ

Мудрых Наталья Михайловна, канд. с.-х. наук, доцент
Субботина Мария Георгиевна, аспирант
 Пермская государственная сельскохозяйственная академия имени академика Д.Н. Прянишникова

Изучено действие золы, получаемой от термического обезвреживания биологических отходов на фракционный состав фосфора в почве. По изменению содержания фракций минеральных фосфатов в почве, вариант с применением золы, занимает промежуточное положение между суперфосфатом и фосфоритной мукой. Отход может быть использован в качестве альтернативного источника фосфора для гороха.

Ключевые слова: дерново-подзолистые почвы, отходы, удобрение, фракционный состав фосфора, горох

The effect of ash obtained from thermal treatment of biological waste in the fractional composition of phosphorus in the soil was studied. To modify the content of fractions of mineral phosphates in the soil the option of using the ash falls between superphosphate and phosphate flour. The waste can be used as an alternative source of phosphorus for peas.
Keywords: sod-podzol soil, waste, fertilizer, fractional composition of phosphorus, peas.

В России накопилось около 5 млрд. тонн бытовых и промышленных отходов. По статистике вывозится и захоранивается до 95 % вновь образующегося мусора. Складирование несортированных отходов подобным образом привело к загрязнению почвогрунтовых, поверхностных и подземных вод и воздушного бассейна прилегающих территорий. После 1991 года в России начали предприниматься попытки решить мусорный вопрос более цивилизованно. Активнее стали применять технологию мусоросжигания [2].

К приоритетам в сфере обращения с отходами относят в первую очередь предотвращение образования отходов. На предотвращение образования отходов выделяется менее 1 % бюджета, а на захоронение и сжигание без использования энергии этих отходов – 90-95 % [6].

Сжигание является более предпочтительным методом переработки отходов, нежели вывоз на свалку, а утилизацию материалов следует рассматривать как дополнительный, а не конкурентный метод переработки отходов. В подтверждение сказанному в странах ЕС принята директива № 75/442 ЕС, ст.5, согласно которой 2010 год – последний год выдачи разрешений на захоронение отходов на полигонах. Поэтому, использование золы то термического обезвреживания биологических отходов в качестве альтернативного фосфорного удобрения под культуры является актуальной темой.

Недостаточная обеспеченность пахотных почв России усвояемым фосфором является одной из существенных причин низкой продуктивности отечественного земледелия, что обусловливает ведущую роль фосфорных удобрений в формировании высоких и устойчивых урожаев сельскохозяйственных культур на основных типах почв страны. Низкий коэффициент использования посевами фосфора из удобрений в год внесения (10-20 %) и связанное с этим накопление в почве значительной доли остаточных фосфатов в форме минеральных соединений, легкодоступных растениям, определяет высокую эффективность последействия фосфорных удобрений [5].

Цель работы – изучить эффективность использования золы от сжигания биологических отходов в качестве фосфорного удобрения под горох, выращиваемый на дерново-мелкоподзолистой тяжелосуглинистой почве.

Для решения поставленной цели необходимо решить основные задачи:

  • -     проследить изменения содержания форм фосфора в почве под влиянием вносимых удобрений;
  • -     определить возможность использования золы в качестве фосфорного удобрения на горохе посевном.

Объектом наших исследований является – зола, получаемая при сжигании биологических отходов. В её составе в большом количестве содержится фосфор в доступных для растений формах.

Для достижения поставленных цели и задач был заложен вегетационный опыт с горохом по стандартной методике изложенной З.И. Журбицким [3] по следующей схеме: 1 – суперфосфат простой; 2 – зола; 3 – фосфоритная мука. Опыт проводили в 4-кратной повторности, удобрения внесены при набивке вегетационных сосудов. Действие фосфорных удобрений изучали на фоне азотно-калийных (N0,10K0,10). Не смотря на азотфиксирующую деятельность клубеньковых бактерий, под горох в начальный период необходимо вносить азотные удобрения, так как фиксация атмосферного азота начинается примерно через 3-4 недели, поэтому нами спланирована стартовая доза азота (N0,10).

Формы фосфорных удобрений были выбраны по признаку растворимости и доступности для гороха различных солей фосфорной кислоты. В результате проведенных анализов образца золы выявили, что она содержит одно-, двух- и трехзамещенные фосфаты кальция и магния. Поэтому возникла необходимо установить эффективность золы в сравнении с водорастворимыми и труднорастворимыми формами фосфорных удобрений, в качестве которых выбрали двойной суперфосфат и фосфоритная мука. Доза фосфора 0,10 г/кг абсолютно сухой почвы является средняя рекомендуемая для выращивания гороха в вегетационном опыте [3].

Для фона выбраны аммонийная селитра с содержанием азота 34,4 %, калий хлористый с содержанием калия 60 %, которые в почвенных условиях будут дополнительным фактором растворения фосфатов. В качестве фосфорных удобрений использовали простой суперфосфат с содержанием Р2О5 21 %, зола – 23 % и фосфоритная мука – 20 %.

Посев гороха поводили проросшими семенами с длиной корешков не более 0,2-0,4 см на глубину 1,5-2,0 см. Из сортов был выбран районированный с 2001 года сорт Губернатор. В уход за посевами входило прореживание растений, прополка, полив. Учет урожая гороха проводили в фазу полной спелости зерна прямым методом. Почвенные пробы отбирали до и после внесения удобрений. Анализ почвенных проб проводили с использованием стандартных методик. Извлечение фракций фосфора проведено по методу Гинзбург-Лебедевой.

Почва, на которой проводили исследования дерново-мелкоподзолистая тяжелосуглинистая, характеризующаяся низким содержанием гумуса 2,3 %, среднекислой реакцией среды 5,0. Содержание подвижного фосфора среднее (112 мг/кг почвы), а калия повышенное(129,6 мг/кг почвы). По комплексу агрохимических показателей данную почву можно охарактеризовать как среднеокультуренную.

Исследователями было выделено и идентифицировано около 200 различных минеральных соединений фосфора, устойчивость которых зависит от различных почвенных условий, в частности от рН, активности различных катионов (особенно кальция, магния, алюминия, железа) применяемых удобрений. Поэтому одна и та же форма фосфорных соединений в различных почвенных условиях может иметь различную ценность для питания растений [1].

В ходе проведенных анализов почвенных образцов были получены следующие данные. Содержание валового фосфора до закладки опыта составляет 2420 мг/кг почвы, водорастворимого фосфора повышенное (0,18 мг/л). На вариантах с фосфорными удобрениями содержание однозамещенных фосфатов кальция к уборке гороха снижается, за исключением варианта с фосфоритной мукой (таблица).

Динамика форм фосфатов в дерново-мелкоподзолистой тяжелосуглинистой почве, мг/кг почвы

Вариант

Ca-PI

Ca-PII

Ca-PIII

Al-P

Fe-P

Сумма

Ca-PI+II

Ca-PI+II+III

до посева

41,7

52,9

54,4

39,0

28,8

216,7

94,5

148,9

после уборки

зола

35,8

19,8

53,0

54,7

66,5

229,9

55,7

108,7

суперфосфат

33,7

14,5

56,8

66,3

71,8

243,1

48,2

105,0

фосфоритная мука

49,3

10,5

45,9

65,0

13,3

184,1

59,8

105,8

НСР01

10,3

7,4

13,4

19,6

7,4

 

 

 

Например, при внесении золы количество данной фракции уменьшилось с 41,7 до 35,8 мг/кг почвы. Однако эти изменения математически оказались недостоверными.

Достоверное снижение наблюдается только в отношении фракции Ca-PII, которая является источником фосфорного питания растений. В отношении содержания двухзамещенных фосфатов кальция отмечено, что до посева количество Ca-PIIзначительно превышает над содержанием их в вариантах после уборки гороха с применением фосфорных удобрений. Так, до посева содержание двухзамещенных фосфатов кальция составило 52,9 мг/кг почвы, а к уборке снизилось в варианте с золой на 33,1 мг/кг, суперфосфате – 38,4 и фосфоритной муке – 42,4 мг/кг почвы, при НСР01 = 7,4 мг/кг почвы. Данное уменьшение можно связывать с тем, что растения гороха, способные усваивать как легко доступные формы фосфора, так и труднодоступные, использовали их в качестве источника питания. Часть фосфатов кальция и магния перешла в состав фракции Al-P.

После внесения удобрений наблюдается увеличение Al-Pи Fe-P. Достоверные прибавки в отношении фракции Fe-P отмечены на вариантах с золой и суперфосфатом, они соответственно составили 37,6 и 43,0 мг/кг почвы, при НСР01 = 7,4 мг/кг почвы. Одновременно на фосфоритной муке наблюдается снижение содержания данной фракции 15,5 мг/кг почвы. Что касается содержания Al-фосфатов, то достоверно увеличение наблюдается на вариантах с суперфосфатом и фосфоритной мукой. Прибавки составили соответственно 27,3 и 26,0 при НСР01 = 19,6 мг/кг.

П.М. Смирнов и А.Н Кулюкин также отмечали, что при длительном применении фосфоритной муки около половины оставшегося фосфора находилось в форме фосфатов алюминия, а другая половина в форме основных фосфатов кальция. При внесении суперфосфата также наблюдается быстрое увеличение содержания Al- и Fe-фосфатов. Одновременно в почве уменьшается количество Ca-фосфатов[7].

Аналогичное подтверждение можно найти и в данных А.И. Косолаповой [4] через 1 и 3 месяца взаимодействия суперфосфата с почвой наблюдается уменьшение этой фракции соответственно на 11,2 и 39,6 %, а через 6 месяцев количество фосфатов алюминия снова увеличивается по сравнению с первоначальным сроком.

Анализируя изменения по фракциям фосфора, можно сделать следующие выводы. Достоверно увеличение содержания фосфатов щелочных металлов и аммония (Ca-PI) в почве на варианте с фосфоритной мукой. Прибавки по отношению к золе и суперфосфату соответственно равны 13,5 и 15,7 мг/кг почвы, при НСР01 = 10,3 мг/кг почвы. Такое изменение, по-видимому, связано с тем, что в вариантах с золой и суперфосфатом, фосфор перешел в подвижную форму в начале вегетации и был поглощен растениями гороха, а в варианте с фосфоритной мукой высвобождение фосфора произошло позже, когда его потребление было не так интенсивно. При внесении золы наблюдается достоверное увеличение фракции разноосновных фосфатов кальция и магния (Ca-PII), которое составляет 9,3 мг/кг при НСР01 = 7,4 мг/кг. Достоверных изменений, связанных с содержанием форм фосфора в виде варисцита и вавеллита фракции и высокоосновных фосфатов кальция типа апатита не выявлено. Фосфаты железа в минимальном количестве содержатся в варианте с фосфоритной мукой – 13,3 мг/кг почвы. Значительно выше Fe-P на 53,2 и на 58,5 мг/кг в почве на вариантах с золой и суперфосфатом (НСР01 = 7,4 мг/кг почвы).

К концу вегетационного периода, сумма пяти фракций минеральных фосфатов в почве в вариантах с золой и суперфосфатом составила соответственно 229,9 и 243,1 мг/кг почвы, причем основную часть занимают доступные для растений фосфаты кальция. Наименьшее содержание отмечено в варианте с фосфоритной мукой – 184,1 мг/кг, что можно объяснить большим, чем в вариантах с золой и суперфосфатом, вовлечением, внесенного в почву фосфора, во фракцию трудногидролизуемых фосфогумусовых комплексов.

Таким образом, оценивая суммарное содержание фракции минеральных фосфатов, следует отметить, что вариант с золой занимает промежуточное положение между суперфосфатом и фосфоритной мукой.

Литература:

  • 1.    Агрохимические методы исследования почв / Под ред. А.В. Соколова. – М.: Наука, 1975. – С. 121-157.
  • 2.    Есина, Е.А. ТБО: особенности России / Е.А. Есина // ЭВР. – 2008. – № 7. – С. 18-22.
  • 3.    Журбицкий, З.И. Теория и практика вегетационного метода / З.И. Журбицкий. – М.: Наука, 1968. – 266 с.
  • 4.    Косолапова, А.И. Влияние удобрений и возделываемых культур на динамику минеральных фосфатов в почве / А.И. Косолапова // Агрохимия. – 1973. – №1. – С.24-29.
  • 5.    Никитишен, В.И. Доступность растениям остаточных фосфатов в последействии фосфорного удобрения / В.И. Никитишен, В.И Личко, Л.А. Овсепян // Плодородие. – 2006. – № 4. – С. 17-19.
  • 6.    Пашаян, А.А. Комплексно-целевая утилизация отходов / А.А. Пашаян, В.П. Гамазин, С.В. Лукашов // ЭКиП. – 2003. – № 2 – С. 33-37.
  • 7.    Смирнов, П.М. Эффективность разных форм фосфорсодержащих удобрений, их влияние на фосфатный режим дерново-подзолистой почвы и баланс Ca и Mg в лизиметрическом опыте / П.М. Смирнов, А.Н. Кулюкин, А.П. Чернышов // Агрохимия. – 1984. – № 9. – С. 15-20.
8.4
Ваша оценка: Нет Средняя: 8.4 (5 голосов)

Уважаемая Нататья Михайловна,

Уважаемая Нататья Михайловна, Вы затронули очень интересную и актуальную тему использования золы от термического обезвреживания биологических отходов, как альтернативного фосфорного удобрения. Однако возникает вопрос насколько это экологически оправдано, ведь зола в качестве примесей бкдет содержать токсические элементы, к примеру, те же тяжелые металлы.

Уважаемая Татьяна Федоровна,

Уважаемая Татьяна Федоровна, спасибо за проявленный интерес. Да, действительно, этот продукт содержит тяжелые металлы, но их количество находится в пределах установленных норм, по показателям безопасности зола относится к 4 классу опасности, т.е. мало опасные отходы.

Актуальная тема исследований,

Актуальная тема исследований, так как почвы любой природной зоны бедны фосфором, доступным для питания растений. Производство фосфорных удобрений дорогое и, в связи с этим, в современных экономических условиях использование золы от сжигания биологических отходов в качестве фосфорного удобрения является несомненным. Проблема видимо будет состоять в том, чтобы знать качественный состав золы и соответственно, действующее вещество удобрения. Удачи, коллеги, в решении насущных проблем в сельском хозяйстве!

Данное исследование имеет

Данное исследование имеет огромную практическую ценность. Проблема актуальна во всем мире, в том числе для стран ЕС.

Уважаемая Ирина Владимировна.

Уважаемая Ирина Владимировна. Спасибо за проявленный интерес к данной проблеме. Да, я с Вами полностью согласна.
Партнеры
 
 
image
image
image
image
image
image
image
image
image
image
image
image
image
image
image
image
image
image
image
image
image
image
image
image
image
image
image
image
image
image
image
image
image
image
image
image
image
image
image
image
image
image
image
image
image
image
image
image
image
image
image
image
image
image
image
image
image
image
image
image
Would you like to know all the news about GISAP project and be up to date of all news from GISAP? Register for free news right now and you will be receiving them on your e-mail right away as soon as they are published on GISAP portal.