Степная зона в резко континентальном климате имеет дефицит органического вещества в почве. Процесс гумусообразования затруднен малым поступлением влаги и биомассы. В связи с этим актуально насыщение агроценозов дополнительными источниками органического происхождения. Длительное использование черноземов стало причиной существенного снижения в них органического вещества и как следствие ухудшения агрохимических, агрофизических и биологических свойств почв, снижения их продуктивности. Одним из путей решения этих проблем является внесение осадков сточных вод (ОСВ). Осадки бытовых сточных вод содержат до 60 % органического вещества. В России образуется порядка 30 млн. тонн в год ОСВ, из которых перерабатывается около 10 %, а используются в качестве удобрений лишь 4 - 6 %.
Цель работы состояла в изучении влияния осадков сточных вод для поддержания бездефицитного баланса гумуса и повышения почвенного плодородия. Характер эффекта от внесения осадков сточных вод зависел от их качественных показателей. По тяжелым металлам данный осадок подходил под ГОСТ Р 17.4.3.07-2001.
Методы исследования.
В наших исследованиях оценке подвергались осадки бытовых сточных вод Павловских очистных сооружений Оренбургской области.
Исследования по использованию ОСВ были проведены на индикаторных растениях Capsicum annuum с дозами внесения ОСВ 40, 60 и 80 т/га. Опытные участки ежегодно менялись, с учетом требований по использованию осадков сточных вод (СанПиН 2.1.7.573-96), но закладывались на однородной по почвенно-климатическим условиям территории чернозема обыкновенного.
Определение химического состава осадков сточных вод проводили в лабораторных условиях общепринятыми методами: содержание органического вещества - по методу Тюрина; валового азота - фотометрическим методом; общего фосфора -спектрофотометрическим методом; калий - пламенно-эмиссионным методом; реакцию почвенного раствора - потенциометрическим методом на рН-метре. Определение содержания тяжелых металлов в ОСВ и почве проводили атомно-абсорбционным методом. Определение агрофизических показателей проводили следующими методами: агрегатный состав ОСВ и почвы методом сухого просеивания по Н. И. Саввинову; удельную массу с помощью пикнометра; влажность термостатно - весовым методом; водопрочность структуры почвенных агрегатов определялась методом Д. Г. Виленского; максимальную гигроскопичность почвы по методу А. В. Николаева.
Результаты исследований.
Изучаемые осадки сточных вод отличает содержание
повышенного количества азота и фосфора. В традиционно применяемом органическом
удобрении - навоз содержится общего азота на 46,4 % меньше, общего фосфора - на
80,0 %, а органического вещества меньше в 2,79 раз. Анализ состава изучаемых
ОСВ показал их высокую удобрительную ценность как органического удобрения, не
уступающую навозу, а по некоторым показателям превосходящую его (таблица 1).
При сухом фракционном просеивании осадков сточных вод мы определили, что 66,9% составляют агрономически ценные фракции, которые к тому же имеют водопрочную структуру, что говорит о хороших агрофизических свойствах исследуемых осадков.
Результаты определения водопрочности агрегатов осадков по фракциям показали, что наиболее устойчивы к размыву фракции 2 - 3 - 5 мм, а слабо устойчивые 10 и 0,5 мм. Среднеустойчивой к размыву можно отнести фракции 7 и 1 мм.
При внесении осадков сточных вод в опытные делянки изменились агрофизические показатели почв. Так, в контрольном варианте общее количество агрономически ценных фракций составило 69,78 %, а при дозе внесения ОСВ 40 т/га количество агрегатов увеличилось и составило 70,85 %. Агрофизические свойства почвы значительно улучшились при внесении ОСВ в дозах 60 и
80 т/га. В варианте с дозой ОСВ 60 т/га количество агрегатов размером 1 - 5 мм составило 72,80 %, а в варианте с дозой ОСВ 80 т/га общее количество этих фракций было максимальным - 73,08 %. При внесении ОСВ в дозе 40 т/га произошло увеличение агрономически ценных комочков по сравнению с контролем на 1,53 %, процентное соотношение водопрочных агрегатов на 0,51 %.
В варианте с дозой ОСВ 60 т/га превышение фракций 1 - 5 мм над контролем составило 4,32 %, водопрочность агрегатов тех же фракций превысила на 3,62 %. При дозе внесения изучаемых ОСВ 80 т/га количество ценных агрегатов было больше, чем в контроле на 4,72 %, а водопрочность на 4,14 %.
В целом, агрофизические показатели почв опытных делянок с внесением доз ОСВ позволили повысить общий запас влаги и улучшили показа-т ели пористости почвы (таблица 2).
Максимальная гигроскопичность увеличивается в слое 10-15 см по всем вариантам опыта. Прослеживается аналогичная закономерность увеличения значения в варианте с дозой внесения ОСВ 60 т/га, показатель которой составляет в слое 0-10 см 9,07 %, в слое 10-15 см - 9,21 %.
Наибольшего значения МГ достигает в опытной делянке с дозой ОСВ 60 т/га, и составляет в среднем 9,14%. В контроле МГ в среднем имеет значение равное 8,33 %, в варианте с дозой ОСВ 40 т/га величина МГ составляет 8,31 %, а с дозой 80 т/га - 8,47 %.
Влажность устойчивого завядания (ВУЗ) максимальна, при дозе внесения осадка сточных вод 60 т/га и составляет в среднем 12,25 %. При дозе внесения ОСВ 40 т/га, значение ВУЗ в среднем составляет 11,13 %, а при дозе осадка 80 т/га -11,35 %.
Удельная масса почв в контрольном варианте имеет среднее значение 2,3 г/см3, с увеличением дозы ОСВ удельная масса снижается и составляет в дозах внесения ОСВ 40, 60 и 80 т/га - 2,25, 2,15 и 2,05 г/см3, соответственно.
При адаптивном природопользовании большое значение имеет бездифицитный баланс гумуса. Внесение дополнительного органического вещества за счет ОСВ позволило снизить потери гумуса при выращивании высокопродуктивных растений (таблица 3).
В процессе изучения изменения количества гумуса по изучаемым вариантам уменьшение гумуса наблюдалось в основном, в контрольном варианте и дозой ОСВ 40 т/га. Отрицательный баланс гумуса наблюдается в варианте ОСВ с дозой 40 т/га, в слое 40 - 60 см. Увеличение гумуса в течение вегетации при внесении ила ОСВ в доза 60 и 80 т/га распространяется на пахотный слой до 40 см. К моменту окончания вегетации, происходило достоверное увеличение органического вещества в варианте с дозами 60 и 80 т/га. По фону ОСВ - 40 т/га происходит снижение содержания гумуса в слое 0-20 и незначительное снижение в слое - 20-40 см. Таким образом, за счет внесения ОСВ созданы оптимальные условия для повышения продуктивности почвы.