Агрохимия, 2020, № 6, стр. 64-68

ВВЕДЕНИЕ

При очистке сточных вод вне зависимости от их происхождения и состава неизбежно возникает проблема утилизации образующихся осадков. Осадки городских сточных вод (ОСВ) содержат значительное количество органического вещества, азота и зольных элементов, в первую очередь фосфора. Это обусловливает необходимость разработки агроэкологических основ их использования в качестве органических удобрений как в сельском хозяйстве, так и в городском озеленении [1]. Целесообразность данного подхода обусловлена также и тем, что одним из основных условий сохранения экосистем в устойчивом состоянии является использования отходов как сырьевого ресурса с целью уменьшения негативного воздействия на окружающую среду [2]. Использование ОСВ на удобрение в исходном состоянии или же в составе компоста с органическими наполнителями – один из приемов утилизации ОСВ [3]. При этом по эффективности ОСВ не уступают традиционным органическим и минеральным удобрениям [4].

В частности, ОСВ и удобрения на их основе благодаря высокому содержанию органического вещества улучшают плодородие почвы и ее агрофизические свойства и повышают урожай сельскохозяйственных культур. Внесение компостов в почву проявляется во влиянии на ее агрохимические свойства, увеличении запасов органического вещества, усилении нитрификации в пахотном слое, возрастании биологической активности почвы, количества целлюлозоразлагающих бактерий и уменьшении доли плесневых грибов. Особенно отчетливо почвоулучшающие свойства компостов проявляются на песчаных, супесчаных и малоплодородных деградированных почвах [5].

Одним из наиболее важных вопросов в исследованиях с органическими удобрениями, является изучение трансформации азота в почве, и его потерь. В то же время при использовании в качестве удобрений ОСВ со слабощелочной или нейтральной реакцией среды важным является анализ их влияния на кислотно-основные свойства почвы. С их помощью можно улучшать деградированные песчаные почвы. Исследования по биологической активности почвы выявили, что применение ОСВ и удобрения на его основе увеличивает общую численность почвенных микроорганизмов, повышает каталазную активность и создает благоприятные условия для развития основных физиологических групп микробиоты почвы [6].

Цель работы – изучение последействия мелиоративных доз ОСВ на азотный режим дерново-подзолистой супесчаной почвы и продуктивность зерновых культур.

МЕТОДИКА ИССЛЕДОВАНИЯ

Исследование проводили в длительном опыте (заложен в 1984 г.) Географической сети длительных опытов с удобрениями, изучая влияние систематического применения осадка городских сточных вод и доломитовой муки на агроэкологические свойства почвы и урожайность культур. Осадки сточных вод с очистных сооружений г. Владимира вносили с 1984 по 1995 г. ежегодно, с 2000 г. – каждые 5 лет, в сочетании с периодическим известкованием доломитовой мукой в дозах 3, 6, 9 т/га в 1984, 1990, 1995, 2006 гг. За весь период исследования суммарные дозы ОСВ составили 180–1440 т/га (50%-ная влажность). Повторность шестикратная. Размер делянки 1.5 × 2.0 м. Учетная площадь 3 м². Исследование вели в звене севооборота озимая рожь – яровое тритикале – овес. Подробно условия проведения опыта описаны в работе [1].

Почвенные образцы для исследования отбирали в слое 0–20 см в основных фазах развития зерновых культур для изучения динамики содержания минерального азота. Биологическое состояние почвы оценивали по следующим показателям: содержанию углерода микробной биомассы (С_микр), определенного методом регидратации–экстракции [7], и целлюлозолитической активности – по интенсивности разложения целлюлозы [8].

РЕЗУЛЬТАТЫ И ИХ ОБСУЖДЕНИЕ

В течение вегетационного периода 2016 г. при изучении действия ОСВ на озимую рожь определяли динамику содержания минеральных форм азота в пахотном слое почвы (0–20 см). Показали, что в течение вегетации озимой ржи содержание минерального азота в пахотном слое почвы при последействии возрастающих доз ОСВ превышало контроль в среднем на 108–149% в зависимости от величины доз ОСВ и уровня известкования. При этом, если содержание аммиачного и нитратного азота, углерод микробной биомассы находились в пропорциональной зависимости от доз ОСВ, то целлюлозолитическая активность в климатических условиях вегетационного периода 2016 г. находилась в обратной зависимости от доз ОСВ и доломитовой муки (табл. 1).

В процессе вегетации ярового тритикале в период последействия ОСВ в климатических условиях 2017 г. содержание минеральных форм азота в пахотном слое почвы достигало наибольших величин в начальный период развития культуры с максимальными показателями в условиях применения предельных в данном исследовании доз ОСВ (табл. 2). В фазах кущения и колошения содержание минеральных форм снизилось за счет потребления азота растениями в условиях избыточного почвенного увлажнения. Запасы продуктивной влаги в слое 0–20 см почвы достигали 42.5–51.3 мм. Наибольший их уровень был в вариантах с максимальными дозами ОСВ. Снижение влажности почвы в конце вегетации ярового тритикале способствовало увеличению содержания N-NO₃ в почве с минимального в фазе колошения до 1.48–2.78 мг/кг почвы в фазе полной спелости и было пропорционально дозам ОСВ. Следует отметить более высокий уровень накопления N-NO₃ в слое 0–20 см почвы при возделывании тритикале в отличии от данных, полученных в 2016 г. для озимой ржи. С одной стороны, данная закономерность была обусловлена различными климатическими условиями вегетационных периодов развития озимой ржи и тритикале, с другой стороны, – их длительностью.

Рассматривая суммарное накопление минерального азота в почве при возделывании тритикале следует отметить его пропорциональную зависимость от доз ОСВ с превышением относительно контроля на 8.5–61.7% (табл. 2). Такая же зависимость выявлена в исследовании различных биологических показателей почвы, таких как содержание углерода микробной биомассы (С_мб) и целлюлозолитическая активность почвы. В частности, при последействии возрастающих доз ОСВ содержание С_мб превышало контроль в среднем на 108–149%, а целлюлозолитическая активность – на 107–136%.

Исследование азотного режима почвы под посевом овса в климатических условиях вегетационного периода 2018 г. выявили увеличение содержания минерального азота при последействии ОСВ в дозах 180 и 1440 т/га на 19–23 и 60–79% (табл. 3). Влияние фактора известкования на суммарное содержание минеральных форм азота было невысоким. Повышение доз доломитовой муки с 3 до 6–9 т/га на фоне последействия 180 т ОСВ/га обеспечивало прирост содержания минерального азота в почве на 3.0 и 2.6%, при дозе 1440 т ОСВ/га – на 12–3%. Содержание N-NO₃ достигало максимума в фазах всходы–кущение, N-NH₄ – в фазе всходов. В дальнейшем в процессе нитрификации содержание N-NH₄ в почве снижалось. Второй пик его накопления приходился на фазу колошения. Аналогичная зависимость была выявлена при исследовании влияния ОСВ на биологические показатели почвы, такие как содержание углерода микробной биомассы, целлюлозолитическая активность дерново-подзолистой супесчаной почвы.

Оптимизация азотного режима, агроэкологических и биологических свойств пахотного слоя почвы способствовала повышению продуктивности зерновых культур. Выявленная зависимость была систематической и проявлялась в звене севооборота озимая рожь – яровое тритикале – овес в условиях действия и последействия ОСВ (табл. 4).

Показано, что продуктивность культур в зерновом звене севооборота возрастала пропорционально суммарным дозам ОСВ. В частности, продуктивность озимой ржи в вариантах применения ОСВ повышалась на 10–13, 20–24, 29–37 и 42–51% в соответствии с дозами ОСВ. Достоверно значимые прибавки получены на всех фонах известкования, достигая максимума при дозах доломитовой муки 3–6 т/га.

Продуктивность ярового тритикале возрастала в прямой зависимости от суммарных доз ОСВ на 17–22, 32–37, 46–61 и 87–94%. Достоверно значимые прибавки были получены на всех фонах известкования, достигая максимума при уровне известкования 9 т/га.

Продуктивность овса, как и для предыдущих культур звена севооборота, возрастала в прямой зависимости от суммарных доз ОСВ соответственно уровням известкования на 28–70, 19–71 и 13–70%. В целом по итогам исследования в звене севооборота, его продуктивность увеличивалась пропорционально дозам ОСВ на 15–17, 27–30, 42–46 и 64–69%. При этом продуктивность звена севооборота была максимальной при уровне известкования 6 т/га и соответствовала динамике содержания подвижных форм азота в почве.

ЗАКЛЮЧЕНИЕ

Использование нетрадиционных источников питания растений в виде осадка сточных вод (ОСВ) оказало заметное положительное влияние на азотный режим и биологические свойства дерново-подзолистой супесчаной почвы. Выявлено положительное последействие повышенных доз ОСВ и различных уровней известкования на содержание подвижных форм азота, продуктивность как отдельных культур зернового звена севооборота, так и всего звена в целом.