АГРОНОМИЯ

Г.Ю. Рабинович, доктор биологических наук, профессор

Е.А. Подолян

Т.С. Зинковская, кандидат сельскохозяйственных наук

ФИЦ «Почвенный институт им. В.В. Докучаева»

РФ, 119017, г. Москва, Пыжевский пер., д.7, стр. 2

Е-mail: 2016vniimz-noo@list.ru

УДК 631.86

DOI: 10.30850/vrsn/2020/4/61-65

ПРОДУКТИВНОСТЬ ЗВЕНА СЕВООБОРОТА

И КАЧЕСТВО СЕЛЬСКОХОЗЯЙСТВЕННОЙ ПРОДУКЦИИ

ПРИ ИСПОЛЬЗОВАНИИ СМЕСИ ОСАДКА СТОЧНЫХ ВОД

С ОРГАНИЧЕСКИМИ СУБСТРАТАМИ

Обоснована целесообразность внесения осадка сточных вод (ОСВ) в свежем виде совместно с наполнителями

(торф, опилки, солома). Полевой опыт проведен в 2015-2017 годах с использованием ОСВ станции очистных соору-

жений г. Тверь на дерново-подзолистой супесчаной почве. Осадок вносили один раз при закладке опыта совместно

с органическими субстратами в разном соотношении, общая норма внесения - 60 т/га. Для сравнения в экспери-

мент включен вариант с компостом, заготавливаемым на станции очистных сооружений на основе ОСВ и опи-

лок. Выявлено влияние нетрадиционных видов органических удобрений на урожайность полевых культур (ви-

ко-овсяная смесь, озимая рожь, яровой ячмень), качество полученной продукции и на накопление в ней тяжелых

металлов. Наибольший эффект наблюдался при внесении ОСВ с торфом и ОСВ с опилками. Изучение соотношения

компонентов смесей с ОСВ показало, что самую высокую продуктивность и прибавку урожая обеспечивало при-

менение ОСВ: субстраты = 1:1. Дальнейшее увеличение доли участия опилок, торфа и соломы приводило к сниже-

нию продуктивности и качественных показателей. ОСВ, внесенный в разных соотношениях совместно с органи-

ческими субстратами, не вызывал избыточного накопления тяжелых металлов в растениеводческой продукции.

Установлена последовательность тяжелых металлов: Zn>Cu>Co>Pb>As>Cd, отражающая степень аккуму-

ляции их в зеленой массе вико-овсяной смеси, зерне озимой ржи и ячменя. Влияние исследуемых норм внесения ОСВ

на урожайность и качество культур сохраняется в течение всех трех лет звена севооборота.

Ключевые слова: осадок сточных вод, торф, опилки, солома, тяжелые металлы.

G.Yu. Rabinovich, Grand PhD in Biological sciences, Professor

E.A. Podolyan

T.S. Zinkovskaya, PhD in Agricultural sciences

FRC V.V. Dokuchaev Soil Science Institute

RF, 119017, g. Moskva, Pyzhevskij per., d.7, str. 2

E-mail: 2016vniimz-noo@list.ru

PRODUCTIVITY OF CROP ROTATION ELEMENT

AND QUANTITY OF AGRICULTURAL PRODUCTION WHEN USING SEWAGE

AND ORGANIC COMPONENTS MIXTURE

The expediency of introducing wastewater sediment (WWS) in fresh form together with additional fillers (peat, sawdust, straw) is

justified. Field experience was conducted in 2015-2017. using WWS station of treatment facilities in Tver on sod-podzolic sandy loam

soil. WWS was applied once during the laying of the experiment together with organic substrates in different proportions with a general

application rate of 60 t/ha. For comparative characteristics, the experiment included a variant with compost harvested at the treatment

plant, based on WWS and sawdust. The influence of non-traditional types of organic fertilizers on the yield of field crops (vetch-oat

mix, winter rye, spring barley), the quality of the resulting product, including the accumulation of heavy metals in it, was revealed. The

greatest effect was observed when applying WWS with peat and WWS with sawdust. The study of the ratio of the components of mixtures

with WWS showed that the highest productivity and yield increase was ensured by the use of WWS: substrates = 1: 1. A further increase

in the participation of sawdust, peat and straw led to a decrease in productivity and quality indicators. WWS, introduced in different

ratios together with organic substrates, did not cause excessive accumulation of heavy metals in crop production. The sequence of heavy

metals was established: Zn> Cu> Co> Pb> As> Cd, which reflects the degree of their accumulation in the green mass of the vetch-oat

mix, winter rye and barley grain. The influence of the studied norms for introducing WWS on the yield and quality of crops is maintained

during all three years of the crop rotation link.

Key words: sewage sludge, peat, sawdust, straw, heavy metals.

Известно, что осадок сточных вод (ОСВ) пред-

ный оборот на данном этапе слабо осуществляется,

ставляет собой сложный органоминеральный ком-

в частности, из-за избыточного содержания в нем

плекс, содержащий биогенные элементы - азот,

тяжелых металлов. Страны Европейского союза на-

фосфор и калий, в количествах, позволяющих рас-

копили значительный опыт по применению ОСВ

сматривать его как потенциальное удобрение. [1-3, 5]

с соблюдением стандартов, которые снижают не-

Тем не менее, введение ОСВ в сельскохозяйствен-

благоприятные экологические последствия от его

АГРОНОМИЯ

применения. Так, многие государства используют

страта (опилки, торф, солома) к ОСВ. Так, если на

45...60 % образующихся осадков сточных вод для

фоне ОСВ: торф - 1:1 было получено 495 ц/га зеле-

сельскохозяйственных целей. [9, 10]

ной массы, то при соотношении 1:3 - только 445 ц/га.

В условиях современной экономики значение

Такая же тенденция отмечена при включении дру-

нетрадиционных органических удобрений, к кото-

гих видов органических наполнителей.

рым относят ОСВ, возрастает, а разработка техно-

В первый год последействия (2016) удобрений

логий и приемов их использования в земледелии

в вариантах опыта, где вносили ОСВ с органиче-

способствует обеспечению экологической безопас-

скими субстратами, прибавка урожая озимой ржи

ности сельскохозяйственного производства.

к контрольному варианту без удобрений (34,8 ц/га)

Цель работы - изучить возможность применения

была несколько ниже и варьировала от 21 до 53 %.

полученного в г. Тверь осадка сточных вод в земле-

При этом закономерность распределения между

делии Нечерноземной зоны РФ и оценить его влия-

вариантами сходна с той, что была в год прямо-

ние на продуктивность звена полевого севооборота

го действия. Максимальная урожайность получе-

и содержание тяжелых металлов в растениеводче-

на при внесении осадка сточных вод и всех видов

ской продукции.

дополнительных органических субстратов в со-

отношении 1:1. Рост урожайности озимой ржи,

МАТЕРИАЛЫ И МЕТОДЫ

как и других культур севооборота, во всех случаях

связан с разложением высокомолекулярных со-

В 2015-2017 годах на экспериментальном поле

единений, присущих соломе, опилкам и торфу,

Тверской государственной сельскохозяйственной

и с высвобождением химических веществ, улучша-

академии проведен полевой мелкоделяночный

ющих питательный режим растений.

опыт с ОСВ со станции очистных сооружений. По-

Эффект от применяемых удобрений прослежи-

чва опыта дерново-подзолистая супесчаная. До за-

вался и во второй год последействия (2017). При-

кладки опыта пахотный горизонт имел слабокислую

бавка урожайности к контрольному варианту опыта

реакцию (рН_KCl 5,7), высокую обеспеченность под-

(11,7 ц/га) составила 56…98 %. Тенденция снижения

вижным фосфором (241 мг/кг почвы) и среднюю -

урожайности по мере увеличения соотношения ком-

обменным калием (124 мг/кг почвы). Содержание

понентов смесей с ОСВ сохранялась. Полученные

гумуса в данной почве не превышало 1,3 %, а сте-

данные убедительно свидетельствуют о преимуще-

пень насыщенности основаниями достигала 60 %.

стве удобрительных смесей ОСВ с органическими

Звено полевого севооборота имело следующую по-

субстратами в соотношении 1:1, которые обеспечили

следовательность культур: вико-овсяная смесь, ози-

продуктивность ячменя 22,1…23,2 ц корм. ед./га.

мая рожь, яровой ячмень.

Пролонгирующий эффект воздействия ОСВ на

ОСВ вносили один раз при закладке опыта одно-

урожайность сельскохозяйственных культур опи-

временно с органическими наполнителями (еловые

сывают многие авторы. Так, Куликова А.Х., Заха-

опилки, низинный торф, ржаная солома) в раз-

ров Н.Г. отмечают продолжительное последействие

ном соотношении. Общая норма внесения 60 т/га.

ОСВ при дозе внесения 30 т/га до 12 лет. Показано,

Схема опыта включала в себя варианты: 1) кон-

что одна из наиболее отзывчивых культур на при-

троль - без удобрений; 2) компост, заготавливаемый

менение ОСВ в качестве удобрения - вико-овсяная

на станции очистных сооружений на основе ОСВ и

смесь с прибавкой урожайности до 107 ц/га. А этот

опилок; 3) ОСВ: опилки 1:1; 4) ОСВ: опилки 1:2;

показатель при использовании ОСВ в дозе 40 т/га

5) ОСВ: опилки 1:3; 6) ОСВ: торф 1:1; 7) ОСВ: торф

в среднем за ротацию у зерновых культур повышает-

1:2; 8) ОСВ: торф 1:3; 9) ОСВ: солома 1:1; 10) ОСВ:

ся на 4,7…6,3 ц/га, тем самым не уступая действию

солома 1:2; 11) ОСВ: солома 1:3. Опыт проводили,

навоза КРС в эквивалентной дозе. [2] Как за время

в четырехкратной повторности с рендомизирован-

ным размещением вариантов.

Таблица 1.

В конце каждого вегетационного сезона учиты-

Влияние удобрений на основе ОСВ на урожайность культур

в звене севооборота (2015-2017)

вали урожайность и рассчитывали окупаемость 1 кг

азота, фосфора и калия, содержащихся в смесях на

Урожайность культур, ц/га

Продуктив-

Прибавка

основе ОСВ, прибавкой урожая. Анализировали по-

Вариант

вико-

ность звена

чву и растительные образцы по стандартным, сер-

озимая

ц корм.

опыта

овсяная

ячмень

севооборота,

тифицированным методикам. [6] Внесение ОСВ в

рожь

ед. /га

смесь

ц корм. ед./га

звене севооборота оценивали с учетом его продук-

Контроль

275

34,8

11,7

40,7

тивности.

Компост

360

45,8

21,1

56,5

15,8

38,8

ОСВ: опилки 1:1

480

53,4

22,1

68,1

27,4

67,3

РЕЗУЛЬТАТЫ И ОБСУЖДЕНИЕ

- / -

1:2

473

49,3

19,5

64,2

23,5

57,7

Данные по урожайности культур звена севообо-

- / -

1:3

445

43,8

18,3

59,0

18,3

45,0

рота представлены в таблице 1. В первый год дей-

ОСВ: торф

1:1

495

50,0

23,2

67,8

27,1

66,6

ствия ОСВ (2015) урожайность зеленой массы ви-

- / -

1:2

462

47,2

19,8

62,6

21,9

53,8

ко-овсяной смеси в вариантах с применением ОСВ

- / -

1:3

445

42,3

19,0

58,6

17,9

44,0

и органических наполнителей возросла в целом на

ОСВ: солома 1:1

442

52,2

22,8

65,6

24,9

61,2

31…80 %. Наибольший эффект наблюдался при вне-

- / -

1:2

420

49,8

20,5

61,8

21,1

51,8

сении ОСВ с торфом и ОСВ с опилками. Выявлено

- / -

1:3

380

43,1

19,0

55,2

14,5

35,6

четкое снижение урожайности по мере расширения

НСР_0,5

21,3

2,3

1,0

3,5

соотношения дополнительного органического суб-

ВЕСТНИК РОССИЙСКОЙ СЕЛЬСКОХОЗЯЙСТВЕННОЙ НАУКИ • № 4-2020

АГРОНОМИЯ

исследования, так и в среднем за три года большую

ре получаемой прибыли. Проведенный нами опыт

продуктивность обеспечивало использование ОСВ

позволил установить, что все варианты удобритель-

и органических компонентов в соотношении 1:1.

ных смесей и вариант с компостом способствовали

При этом наибольшая прибавка, близкая к 27 ц

улучшению качества культур звена севооборота.

корм. ед./га, отмечена при подготовке смесей с тор-

В год прямого действия самые высокие показатели

фом либо опилками. В варианте с соломой продук-

качества зеленой массы вико-овсяной смеси были

тивность достигла 24,9 ц корм. ед./га. Отмеченная

отмечены при внесении ОСВ и дополнительных

закономерность спада урожайности культур с уве-

субстратов в соотношении 1:1.

личением доли участия органических наполните-

Результаты оценки качества зерна озимой ржи,

лей (опилки, торф, солома) оказала влияние и на

полученные во второй год исследований, в вари-

снижение продуктивности звена севооборота. Наи-

антах с применением ОСВ и опилок в сравнении

меньшая прибавка (14,5 ц корм. ед./га) к контролю

с контролем (без удобрений) и компостом представ-

была получена при использовании ОСВ с соломой

лены на рис. 1.

в соотношении 1:3. Применение компоста, приго-

В зерне в вариантах, где вносили смеси на ос-

товленного на очистных сооружениях, увеличивало

нове ОСВ, по сравнению с контролем, сырого про-

продуктивность на 15,8 ц корм. ед./га. Для сравни-

теина было больше на 0,24…0,88 %, зольных эле-

тельной оценки эффективности смесей на основе

ментов - 0,19…0,28, клетчатки - 0,40…0,75, фос-

ОСВ и варианта опыта с компостом, заготовлен-

фора - 0,02…0,07, кальция - 0…0,02, нитратного

ным на станции очистных сооружений, рассчи-

азота - 0,001…0,004 %. Концентрация последнего

тывали окупаемость удобрений, обеспечивающих

также важный показатель, так как высокое содер-

рост урожая (табл. 2), она варьировала от 1,8 до 4,3 кг

жание данного соединения негативно сказывается

корм. ед. на 1 кг NPK. Наибольший эффект был обе-

на здоровье потребителя. Однако его увеличение по

спечен при применении смесей ОСВ с опилками -

сравнению с контрольным вариантом опыта было

3,8…4,3 кг корм. ед., меньший отмечен в смесях

намного ниже ПДК. [7] Регулярное использова-

ОСВ с соломой - 1,8…2,8 кг корм. ед. Окупаемость

ние ОСВ в виде удобрений должно сопровождать-

компоста была на уровне окупаемости ОСВ, вноси-

ся обязательным мониторингом его содержания

мого с торфом в соотношении 1:3…2,1 кг корм. ед.

в растительной продукции. Тщательной проверке

Установлена эффективность совместного внесения

подлежит как содержание нитратного азота, так и

ОСВ с опилками и ОСВ с торфом.

других элементов, которые способны снижать ка-

Прибавку продуктивности определяли при ис-

чественные показатели. Поскольку ОСВ - главный

пользовании ОСВ в свежем виде с органическими

поставщик азотных составляющих в удобрительных

субстратами в относительном выражении - она

смесях, основным регулирующим моментом долж-

изменялась по вариантам опыта от 35,6 до 67,3 %,

но быть ограничение либо временное прекращение

от внесения компоста - 38,8 %. Наилучший резуль-

внесения в почву таких удобрений.

тат получен при внесении ОСВ: торф и ОСВ: опилки

На третий год проведения эксперимента вариан-

в соотношении 1:1 - 27,1 и 27,4 ц корм. ед./га.

ты опыта с применением ОСВ и опилок, ОСВ и тор-

Усиление пролонгирующего действия ОСВ на

фа в соотношении 1:1 сохраняли наиболее сильное

продуктивность культур проявляется из-за посте-

влияние на биохимический состав зерна ярового

пенного разложения органических соединений,

ячменя. Отметим, что все варианты с участием ОСВ

входящих в состав осадка, что подтверждается и

демонстрировали существенное повышение каче-

другими исследователями. [4]

ственных показателей относительно контрольного

Важный показатель производства растениевод-

варианта опыта.

ческой продукции - ее качество, что сказывается

Определяли содержание тяжелых металлов в по-

на цене реализации и, в конечном счете, на разме-

лученном урожае, чтобы предотвратить опасность

Таблица 2.

Окупаемость вносимых удобрений

прибавкой урожая (2015-2017)

Внесено NPK с

Прибавка

Окупаемость

№

Вариант

удобрениями,

продуктивности,

1 кг NPK,

п/п

опыта

кг/га

ц корм. ед./га

кг корм. ед.

Контроль

Компост

742,8

15,8

2,2

ОСВ: опилки 1:1

638,4

27,4

4,3

- / -

1:2

493,4

23,5

4,0

- / -

1:3

420,9

18,3

3,8

ОСВ: торф

1:1

922,5

27,1

2,9

- / -

1:2

872,2

21,9

2,5

- / -

1:3

847,1

17,9

2,1

ОСВ: солома 1:1

900,3

24,9

2,8

- / -

1:2

842,6

21,1

2,5

- / -

1:3

813,9

14,5

1,8

Рис. 1. Качество зерна озимой ржи

НСР_0,5

5,3

0,8

(второй год исследований, 2016).

АГРОНОМИЯ

дуктивность всех культур. ОСВ, внесенный с орга-

ническими субстратами в соотношении 1:1 (30 т/га :

30 т/га), 1:2 (20 т/га : 40 т/га), 1:3 (15 т/га : 45 т/га), не

вызывал избыточного накопления тяжелых метал-

лов в растениеводческой продукции.

СПИСОК ИСТОЧНИКОВ

Арефьев, А.Н. Содержание тяжелых металлов в зер-

не сельскохозяйственных культур при совместном

внесении осадков сточных вод и других удобрений /

А.Н. Арефьев, В.М. Дурандин // Известия Орен-

бургского государственного аграрного университета.

2005. - № 2. - С. 20-23.

Васбиева, М.Т. Влияние длительного применения

осадков сточных вод в качестве удобрения на продук-

тивность зернотравяного севооборота и качество сель-

скохозяйственных культур / М.Т. Васбиева // Агрохи-

мия. - 2016. - № 1. - С. 44-51.

Гуляева, И.С. Утилизация осадков сточных вод с полу-

Рис. 2. Содержание тяжелых металлов в зерне ярового ячменя,

чением продуктов, обладающих товарными свойства-

мг/кг (третий год исследований, 2017).

ми / И.С. Гуляева, М.С. Дьяков, И.С. Глушанкова,

М.Б. Беленький // Защита окружающей среды в не-

производства растениеводческой продукции, не со-

фтегазовом комплексе. - 2012. - № 7. - С. 43-49.

ответствующей показателям СанПиН 42-123-4089-

Косолапова, А.И. Изменение плодородия дерново-

86. [8] Полученные результаты анализа подтверди-

подзолистой почвы Предуралья при внесении отходов

ли, что внесение ОСВ в объеме, не превышающем

промышленности органического происхождения

30 т/га (состав смеси с органическими субстратами

А.И. Косолапова, М.Т. Васбиева // Доклады Россий-

в соотношении 1:1) не приводит к избыточному на-

ской академии сельскохозяйственных наук. - 2010. -

коплению тяжелых металлов. Отмечена прямая за-

№ 4. - С. 33-35.

висимость между количеством внесенного осадка

Куликова, А.Х. Последействие осадков сточных вод,

и содержанием тяжелых металлов в полученной

применяемых в качестве удобрения сельскохозяй-

продукции (рис. 2). Снижение доли осадка в сме-

ственных культур, в зависимости от систем основной

си ОСВ (15 т/га) к торфу (45 т/га) до 1:3 привело

обработки почвы / А.Х. Куликова, Н.Г. Захаров //

к уменьшению содержания тяжелых металлов в зер-

Вестник Ульяновской государственной сельскохозяй-

не ярового ячменя относительно соотношения ОСВ

ственной академии. - 2015. - № 6. - С. 6-13.

(30 т/га) к торфу (30 т/га) - 1:1. Так, количество

Муравин, Э.А. Практикум по агрохимии / Э.А. Мура-

мышьяка снизилось на 0,02 мг/кг; меди -1,8; цин-

вин, Л.В. Обуховская, Л.В. Ромодина. - М.: Колосс. -

ка - 12,0; свинца - 0,08; кадмия - 0,01; кобальта -

2005. - 288 с.

0,28 мг/кг. Схожая тенденция наблюдается и при

Нормы предельно допустимой концентрации (ПДК)

применении смесей ОСВ с опилками и ОСВ с соло-

нитратов и нитритов в кормах для сельскохозяйствен-

мой. Компост из-за длительной заготовки содержал

ных животных и основных видах сырья для комбикор-

меньшее количество токсичных элементов по срав-

мов. - 1989. - 1 с.

нению со свежим ОСВ, что отразилось на показате-

СанПиН 42-123-4089-86 Предельно допустимые кон-

лях концентрации тяжелых металлов в продукции.

центрации тяжелых металлов и мышьяка в продо-

В первый и второй годы последействия наблю-

вольственном сырье и пищевых продуктах. - 1986. -

далось некоторое повышение концентрации тяже-

91 с.

лых металлов в зерне озимой ржи и ярового ячме-

Sousa, G. Reuse of treated wastewater and sewage sludge

ня, ввиду изменения агрохимических показателей

for fertilization and irrigation / G. Sousa, D. Fangueiro,

почвы, связанных, вероятно, с переходом тяжелых

E. Duarte, E. Vasconcelos // Water Science & Technology.

металлов из труднодоступных форм в подвижные,

UK: IWA Publishing. - 2011. - p. 184.

которые неизбежно включаются в обмен веществ

10. Vigneswaran, S. Recycle and Reuse of Domestic Waste-

растений. Тем не менее, их концентрация в продук-

water / S. Vigneswaran, M. Sundaravadivel // Wastewater

ции не превысила ПДК. [8] Исходя из полученных

Recycle, Reuse and Reclamation (eds. Saravanamuthu Vi-

нами данных, установлена последовательность тя-

gneswaran). UK: EOLSS Publishers/UNESCO. - 2009. -

желых металлов: Zn>Cu>Co>Pb>As>Cd, отражаю-

p. 79-81.

щая степень аккумуляции их в растениеводческой

продукции.

LIST OF SOURCES

Таким образом, влияние норм внесения ОСВ на

1. Aref'ev, A.N. Soderzhanie tyazhelyh metallov v zerne

урожайность и качество культур звена севооборота

sel'skohozyajstvennyh kul'tur pri sovmestnom vnesenii

сохранялось в течение трех лет исследований. Наи-

osadkov stochnyh vod i drugih udobrenij / A.N. Aref'ev,

больший эффект наблюдался при использовании

V.M. Durandin // Izvestiya Orenburgskogo gosudarstven-

ОСВ с торфом или опилками. Большую продуктив-

nogo agrarnogo universiteta. 2005. - № 2. - S. 20-23.

ность и прибавку обеспечивало применение их в со-

2. Vasbieva, M.T. Vliyanie dlitel'nogo primeneniya osadkov

отношении 1:1. Дальнейшее увеличение в составе

stochnyh vod v kachestve udobreniya na produktivnost'

смеси доли опилок, торфа и соломы снижало про-

zernotravyanogo sevooborota i kachestvo sel'skohozyajst-

ВЕСТНИК РОССИЙСКОЙ СЕЛЬСКОХОЗЯЙСТВЕННОЙ НАУКИ • № 4-2020