Меню
Головна
Авторизація/Реєстрація
 
Головна arrow Екологія arrow Вплив складного компосту на фізико-хімічні властивості чорнозему звичайного

Вплив складного компосту на фізико-хімічні властивості чорнозему звичайного


Вплив складного компосту на фізико-хімічні властивості чорнозему звичайного

З урахуванням своєрідності фізичних і хімічних властивостей різних відходів (органічних і мінеральних) розглядали можливості їх використання в якості складного компосту для сільськогосподарського виробництва. З цією метою були проведені лабораторні, вегетаційні та польові дослідження з поліпшення фізико-хімічного стану грунту на основі застосування складних компостів з використанням органічних (гній ВРХ, ОСВ та інші) і мінеральних відходів (фосфогіпс, відходи виробництва калійних добрив та інші), властивості яких вивчаються на кафедрі загальної біології та екології КубГАУ протягом ряду років [1, 2, 4].

Методика досліджень . Досліди проводилися в господарстві ВАТ «Заповіти Ілліча» Ленінградського району Краснодарського краю. Восени 2007 р. був виділений досвідчений ділянку під посів озимої пшениці: досвід внесли напівперепрілий гній ВРХ (50 т/га), фосфогіпс (5 т/га) та відходи вирощуваних культур (15 т/га), площа дослідних ділянок становила 7 га в сівозміні агроландшафту і на пойменном ділянці річки Середня Челбаска. На дослідній ділянці застосовувався наступний сівозміни: озима пшениця - озима пшениця - соняшник - озима пшениця. На контрольному ділянці вносили азотні і фосфорні добрива (NP) відповідно до вимог агротехнології протягом 2008-2011 рр. Щорічно проводили відбір ґрунтових зразків на глибину 0-20 см [3, 4, 5]. Зміст польової вологи визначали ваговим методом, гранулометричний і микроагрегатный склад - пипеточным методом Качинського, агрегатний склад (сухе і мокре просіювання) - за допомогою звт, щільність ґрунту - з допомогою сталевого циліндра, щільність твердої фази - пикнометрическим методом, загальна пористість, пористість аерації, питома обсяг пір, повна вологоємність і запаси вологи - розрахунковим методом. Для визначення органічної речовини в ґрунті використовували метод Тюріна в модифікації ЦИНАО, загального азоту - за методом К'єльдаля. Оцінка розвитку рослин проводилась загальноприйнятими спососбом. Статистична обробка даних проводилася за допомогою програми Microsoft Offis Excel [6, 7, 12].

Результати досліджень

1. Складний компост і властивості чорнозему. Визначення гранулометричного складу ґрунту виконували щорічно з серпня 2008 р. через рік після внесення складного компосту. В ході відбору проб у верхньому шарі грунту в досвіді були відзначені включення фосфогіпсу, внесеного в 2007 р., що вказує на слабку розчинність цього відходу і його тривалого за часом впливу на властивості ґрунту [9].

За гранулометричним складом ґрунт відрізняється переважанням фракцій крупного пилу і мулу. Гранулометричний аналіз складу ґрунтових зразків у всі роки досліджень виявив слабке збільшення фракції фізичної глини у варіанті з внесенням складного компосту [10, 11] (табл. 1).

Таблиця 1. Гранулометричний склад чорнозему звичайного (2008-2011 рр..)

Варіант

Розмір ЭПЧ (мм) та їх зміст (%)

Фізична глина, %

1-0,25

0,25-0,05

0,05-0,01

0,02-0,003

0,004-0,001

< 0,001

1-й рік після внесення складного компосту

Контроль

2,73 ±

0,20

18,70±

1,69

26,35±

2,12

11,56±

1,07

14,07±

1,20

26,75±

2,02

52,30 ±

1,62

Компост

2,42 ±

0,18

15,42±

2,15

25,10±

2,63

13,32±

1,18

16,20±

1,17

28,20±

2,22

57,65±

2,10

4-й рік після внесення складного компоста

Контроль

2,13±

0,05

18,61±

2,29

22,11±

3,36

13,93±

1,05

15,48±

1,94

28,09±

1,28

57,41±

2,35

Компост

2,25±

0,07

18,20±

2,22

21,52±

3,80

13,82±

1,59

15,08±

1,56

29,29±

1,48

58,29±

2,82

Фізична глина досліджуваної грунту в основному складається з фракцій мулу, зміст якого на контролі відповідає 27-28 %. Зміст мулу зростає на 4-5 % у варіанті з внесенням складного компосту. У наступні роки відзначається менш значне збільшення частки цих двох фракцій. Фізична глина і мул сприяють більш активному утриманню в грунті елементів живлення, збільшення сорбції грунту і бактерій, обмеження міграції забруднювачів (табл. 2). Збільшення маси гранулометричного складу при внесенні складного компосту сприятливо відбилося на властивостях ґрунту і забезпечило сприятливі умови для життєдіяльності живих організмів. Фізичний склад ґрунту з внесенням складного компосту в усі роки досліджень мав гарне агрегатний стан і високий вміст органічно цінних агрегатів [13, 14, 16].

Таблиця 2. Агрегатний склад чорнозему звичайного (2008-2011 рр..)

Варіант

Розмір агрегатів (мм) та їх зміст (%)

До ст

> 10

10-5

5-2

2-1

1-0,5

0,5-0,25

< 0,25

? 0,25-10 мм

1-й рік після внесення складного компоста

Контроль

25,25±

2,45

15,06±

2,33

15,12±

1,22

17,38±

1,35

11,42±

1,58

10,50±

0,91

6,38±

0,35

69,08±

1,73

2,20±

0,16

Компост

14,51±

2,15

14,03±

1,57

14,23±

1,67

18,47±

1,42

14,26±

1,42

9,98±

0,75

4,27±

0,20

71,42±

1,84

2,54±

0,19

4-й рік після внесення складного компоста

Контроль

33,11±

3,25

15,48±

2,45

15,48±

1,74

13,27±

1,20

14,29±

1,20

7,29±

1,24

1,59±

0,94

63,59±

1,55

1,75±

0,19

Компост

30,69±

3,14

14,28±

2,15

17,24±

1,43

15,17±

1,41

13,25±

1,39

7,65±

0,98

1,71±

0,96

68,59±

1,47

2,20±

0,18

Внесення складного компосту сприяє посиленню агрегації грунту, створення сприятливого грудкувато-зернистої структури, оптимізує умови росту і розвитку сільськогосподарських рослин. Грунт зберігає унікальний грудкувато-зернистий складу після рясних опадів і водостійкість після подальшого легкого підсушування. У досліді з внесенням складного компосту зміст водопрочних агрегатів вище, ніж на контролі [15]. В останній рік досліджень на контролі нехарактерно наявність водоустойчивых агрегатів розміром > 5 мм, а при внесенні складного компосту цей показник склав 0,5 % від маси ґрунтового зразка. При взаємодії з водою грунт на контролі розпорошувалася інтенсивніше, ніж з внесенням складного компосту (табл. 3).

Таблиця 3. Водостійкість чорнозему звичайного (2008-2011 рр..)

Варіант

Розмір агрегатів (мм) та їх зміст (%)

? 0,25 - 10 мм

> 5

5-2

2-1

1-0,5

0,5-0,25

< 0,25

1-й рік після внесення складного компоста

Контроль

0,10±

0,01

1,93±

0,70

6,70±

1,22

18,32±

1,74

22,14±

1,99

50,72±

1,08

49,31±

1,08

Компост

0,99±

0,02

3,46±

0,67

9,27±

2,63

23,25±

2,15

17,15±

1,44

46,05±

1,36

53,96±

1,34

4-й рік після внесення складного компоста

Контроль

-

1,75±

0,20

5,45±

1,30

23,16±

3,26

15,68±

3,14

53,91±

1,30

46,18±

1,30

Компост

0,45±

0,05

2,76±

0,51

7,97±

3,55

30,30±

1,51

14,31±

2,48

44,36±

1,87

55,75±

1,84

Водостійкість перевіряється по кількості агрегатів розміром >0,25 мм Чим більше часток крупніше 0,25 мм, отриманих у результаті просівання ґрунту, тим вище її водостійкість; на контролі частка часток крупніше 0,25 мм змінювалася за роками від 44,5 до 49,7, а при внесенні складного компосту цей показник коливався від 53 до 56 %, що вказує на високу стійкість ґрунтових агрегатів проти впливу води [17, 18, 20]. грунт чорнозем компост антропогенний

Внесення складного компосту підвищує вміст обмінного кальцію і органічних речовин. Кальцій складного компосту виступає в якості каталізатора, що підтримує зчеплення органічних і мінеральних частин, впливає коагулятивно на зниження ширини іонно-електростатичного бар'єру між грунтовими частинками і сприяє утворенню мікро-, а потім і макроагрегатів. Кількість обмінного кальцію в ППК грунту підвищується до 15 % при внесенні складного компосту. У сумою обмінних основ у ґрунті на контролі кальцій в середньому становить 86,5, а в досвіді - 92,0 % [19, 21].

Щільність складення орного шару ґрунту відрізняється оптимальним діапазоном для даного типу, і на контролі вона вище в порівнянні з досвідом; даний показник по роках на контролі варіював у межах 1,23-1,27, а з внесенням складно компосту - 1,12-1,20 г/см 3 . Питома обсяг пір грунту (Ф) характеризує відношення об'єму пор до маси твердої фази ґрунту [22]. У варіанті із застосуванням складного компосту він підвищується (табл. 4).

Таблиця 4. Щільність складання і питомий об'єм пір чорнозему звичайного (2008-2011 рр..)

Варіант

Щільність ( q в ), г/см 3

Щільність твердої фази ( q s ), г/см 3

Питомий об'єм пор ( Ф ), см 3

1-й рік після внесення складного компосту

Контроль

1,23±0,02

2,36±0,09

0,39±0,02

Компост

1,14±0,02

2,25±0,08

0,43±0,02

4-й рік після внесення складного компосту

Контроль

1,18±0,02

2,06±0,04

0,36±0,02

Компост

1,12±0,01

2,16±0,05

0,43± 0,03

Порозность ґрунту знаходиться в залежності від щільності будови і щільності твердої фази; в дослідних варіантах з внесенням складного компосту відзначено її збільшення. Загальна пористість в ґрунті на контролі по роках коливається від 0,43 до 0,49, а з внесенням складного компосту відмічається її збільшення до 0,61, що оптимізує водно-повітряні умови вегетації рослин. При внесенні складного компосту повна вологоємність - це максимальна кількість води, накапливаемое грунтом - збільшується: за роками на контролі цей показник коливається від 35,4 до 39,1 відповідно, а при внесенні складного компосту підвищується до 43,9 %. Збільшення влагонакопленія у варіанті зі складним компостом сприятливо позначилося на поліпшенні зростання всіх видів рослин, подовження тривалості вегетації посівів і підвищення їх врожайності. Агрегація грунту і зміна її складу є важливим процесом для скорочення втрат органічної речовини, оскільки утворюються агрегати виконують роль основного зберігача органічного вуглецю та азоту в грунті [23, 25, 26].

Використання мінеральних та органічних відходів сприяє дисоціації сірчанокислого кальцію (СаЅО 4 ) і взаємодії його кислотного залишку SO 4 з іоном амонію, що призводить і утворення сульфату амонію і сприяє консервації азоту в амонійній формі за рахунок стримування процесу нітрифікації і особливо денітрифікації. Фосфогіпс визначає обмін катіонів субстрату на катіони ППК і активно бере участь у формуванні складного компосту, механічна частина якого більш пориста в порівнянні з ґрунтом і легко затримує частинки інших речовин в своїх порах (глина, органічна речовина). Складний компост є передумовою збереження і накопичення органічної речовини в ґрунті [24, 28, 29].

Важливою основою для виробництва складного компосту є властивість окремих відходів, здатних при їх змішуванні з іншими субстратами формувати досить стійкі гранули. При внесенні в грунт полуперепревшего гною великої рогатої худоби (ВРХ), фосфогіпсу та відходів вирощування сельхозкульур (цукрових буряків, соняшнику, полови зерна, залишків кормових сумішей для тварин тощо) в таких сумішах активно проходять процеси структуроутворення, і при зміні їх фізико-хімічних властивостей поліпшується водний і повітряний режим, хімічний склад і різні властивості для росту і розвитку бактерій, грибів, інших живих організмів [27, 30, 32].

У першу чергу це стосується верхнього шару грунту, в якому утворюються досить активно (влітку до трьох місяців) стійкі гранули діаметром до 3 мм В таких умовах при змішуванні свинячого гною, пташиного посліду, полуперепревшего гною ВРХ, рослинної золи, відходів, одержуваних при виробництві калійних добрив і інших з'єднань швидко формується складний компост. При розрахунку співвідношення окремих складових у складному компості і його внесення в ґрунт у ній підвищується вологість і вміст повітря на 12-15 % більше, ніж на контрольній ділянці. У літній період при створенні таких умов у верхньому шарі ґрунту утворюється пухка подсохшая маса з стійких гранул розміром до 3-4 мм [31, 33, 34].

Вдале поєднання різних відходів при їх змішуванні з грунтом покращує її стан внаслідок збагачення водою за рахунок формування гранульованої системи верхнього шару грунту і знижує її щільність. Змішування різних відходів, що відрізняються великою варіацією хімічного та фізичного складу, сприяє збагаченню верхнього шару грунту органічними і мінеральними сполуками.

При значному вмісті в рослинних залишках органічних речовин і великому різноманітті хімічних елементів в мінеральних відходів у процесі розвитку в суміші нових фізико-хімічних сполук утворюються суміщені органо-мінеральні гранули. Наприклад, при внесенні фосфогіпсу або відходів виробітку калійних добрив валового складу включає до 30-35 елементів зі значним вмістом заліза, титану, натрію, лантану, церію, стронцію та інших речовин [36, 38].

Вміст окремих елементів у складі домішок різних відходів коливається досить суттєво, і тому їх необхідно враховувати при змішуванні з іншими відходами. Для чорнозему звичайного найбільш відповідним співвідношенням різних відходів буде включення 50 т/га полуперепревшего гною ВРХ, 7 т фосфогіпсу і в середньому по 2 т таких відходів, як залишки годівлі тварин, відходи очищення зерна, кормових і цукрових буряків, соняшнику, сої, кукурудзи, переробки овочів, фруктів і інших культур, що вирощуються в господарстві. У процесі підготовки складного компосту ми періодично додавали по 2 т/га відносно свіжої рослинної маси для поліпшення живлення мікроорганізмів, що сприяло скороченню мінералізації органічних речовин і посилення утворення сульфату амонію: CaSO 4 + 2H 2 O + 2NH 3 = Ca(OH) 2 + (NH 4 ) 2 SO 4 . Сірчанокислий кальцій складного компосту пов'язує виділяється аміак з полуперепревшего гною і утворює сульфат амонію. На утворення 1 кг амонійного азоту потрібно 6,14 кг CaSO 4 * 2H 2 O, або 8 кг фосфогіпсу [37].

У всіх мінеральних добрив, внесених у ґрунт для поліпшення його родючості, в значних кількостях міститься мідь, свинець, цинк, кадмій та інші забруднювачі, особливо це стосується фосфорних і калійних добрив, вапна і стічних вод. Іншими словами, із впровадженням в господарське виробництво хімічних добрив чоловік почав насичувати грунт поруч полютантів, включаючи ТМ.

Внесення в грунт відходів вапна і відходів виробництва фосфорних і калійних добрив також сприяє надходженню в грунт значної кількості ряду ТМ. Наприклад, у вегетаційному досліді з додаванням фосфогіпсу в ґрунті зросло валове кількість ванадію, заліза, стронцію та інших металів. Природно, що з включенням в складну суміш відходів виробництва фосфору, калію і вапна підвищується вміст рухомих форм важких металів, особливо міді, кобальту та свинцю. Мінеральні відходи у складі складного компосту потрапляють під вплив комплексу екологічних факторів (перепади температури і вологості, активність мікроорганізмів і т. д.), що помітно змінює їх взаємовідношення з грунтом, живими організмами та фізичним середовищем [39, 41].

Вивчення різних трофічних груп мікроорганізмів у грунті показало, що додавання мінеральних відходів, наприклад фосфогіпсу, послаблювало активність нітрифікуючих, аммоніфіцірующіх і аминоавтотрофных груп і помітно посилювало активність мікроміцетів. Зниження чисельності нітрифікуючих і аминоавтотрофных груп мікроорганізмів з додаванням в складний компост мінеральних відходів відбувається в результаті уповільнення процесів нітрифікації і більш ефективного використання мікроорганізмами і рослинами амонійних форм азоту і зниження активності їх денитрифицирующей групи (табл. 5).

Вплив мінеральних відходів на активність денитрификаторов з додаванням їх у складний компост помітно проявилося в польовому досліді в ВАТ «Заповіти Ілліча» Ленінградського району в 2011-2012 рр. В польових дослідах враховувалася інтенсивність денітрифікації азоту [42].

Таблиця 5. Активність денітрифікації азоту в польовому досліді, 2011-2012 рр.

Варіант

Рівень розбавлення

2011

2012

Багаторічна поклад

10 -2

10 -2

Звичайна технологія

10 -6

10 -5

Складний компост

10 -4

10 -3

Внесення складного компосту у верхній шар грунту помітно стримує розвиток процесу денітрифікації азоту і порівняно із звичайною технологією скорочує його втрати в 1,4 рази. Такі дані є важливими з практичної точки зору: якщо вдається знизити втрати азоту всього на 10 %, то легко розрахувати екологічний і економічний ефект застосування такого заходу [39, 41].

Враховуючи великі відмінності хімічного складу окремих відходів, особливо мінерального виробництва, за вмістом в них фосфору, кальцію, сірки і низки важливих мікроелементів, неважко переконатися про можливості варіювання реакції середовища (рН). Зокрема, при змішуванні свинячого гною і відходів мінерального виробництва (наприклад, фосфогіпсу) в літній період помітно змінюється рівень рН. Свинячий гній підтримує рівень рН до 9, а мінеральні сполуки (наприклад, фосфогіпсу), як правило, знижують рН 4 і нижче. При певному співвідношенні свинячого гною, курячого посліду та інших форм органічних відходів з високим рівнем рН і відходів мінеральних сполук рН знижується в складному компості до нейтрального рівня. На перших стадіях формування складного компосту кисла реакція фосфогіпсу за рахунок значної кількості таких окислювачів, як фосфор, фтор та сульфати, хоча і в невеликих кількостях, викликає мацерацію верхніх тканин яєць різних паразитів і їх загибель за досить короткий термін [35, 40].

Природно, взаємодії хімічної основи складного компосту і життєвості паразитів при переробці свинячого гною потребу в подальшому дослідженні. У дослідах 2011-2012 рр. були отримані дані, що підтверджують прискорення в системі складного компосту переробки свинячого гною, полуперепревшего гною ВРХ і пташиного посліду. Встановлено оптимальне співвідношення між гноєм і фосфогіпсу для чорнозему звичайного [41].

2. Складний компост та його вплив на розвиток озимої пшениці . Внесення складного компосту посилює біологічну активність верхнього шару ґрунту, підвищуючи чисельність мікроорганізмів, що використовують органічні форми азоту, до 10 % до 12 % - ассимилирующих мінеральний азот. Внесення складного компосту підвищує чисельність популяцій актиноміцетів до 10-11, а целлюлозоразрушающих (в основному рід Pseudomonas ) - до 15,1 % при підвищенні чисельності азотобактера до 9,3 %. Складний компост посилює ферментацію верхнього шару грунту і сприяє активному розкладання свіжого рослинного речовини. Такий підхід можна прослідкувати на прикладі розкладання післяжнивних решток кукурудзи, що, очевидно, викликано збільшенням чисельності мікроскопічних грибів і підвищенням концентрації P 2 O 5 у поверхневому шарі грунту [42].

Складний компост у верхньому шарі грунту активізує її можливості поглинати розчинені речовини, гази, рідини, утримує в дощовій воді тверді речовини, покращуючи її загальну активність через посилення біологічної поглинальної здатності ґрунтової мікрофлори (азотофіксуючі організми, актиноміцети, мікроскопічні гриби) і вищих рослин, усваивающих з ґрунтового розчину, мінеральні речовини і включаючи їх в органічні сполуки. Фтор і ТМ вступають в реакцію з кальцієм і формують важкорозчинні сполуки з переведенням їх в тверду фазу ґрунту, що посилює її хімічну поглинальну здатність. Складний компост багатий колоїдами і посилює в ґрунті фізико-хімічну поглинальну здатність, збагачуючи її колоїдними системами Fe 3+ , Al 3+ , Ca 2+ та інших елементів. Посилюється фізична поглинальна здатність ґрунту, оскільки багато системи складного компосту при зволоженні адсорбують на своїй поверхні дрібнодисперсні частинки грунту (в основному органічні). Це позначається на зміні концентрації ґрунтового розчину і його хімічного складу, підвищується поглинання грунтом газоподібних сполук (ЗІ 2 та ін), підвищується пористість ґрунту, сприяють задерживанию механічних частинок, що знаходяться в зваженому стані в стоках дощових вод, а також в повітрі [43].

З внесенням складного компосту в урожаї зерна озимої пшениці накопичується більше білків (15-20 %), вуглеводів (до 25 %), протеїну А (до 12 %), вітамінів групи В (до 17 %), корисних амінокислот (до 20 %), розчинних полісахаридів (до 16 %), покращують роботу кишечника; біотину (вітамін Н), покращує імунну систему організму; клітковини, містить розчинне волокно (бетаглюкан) і знижує в крові концентрацію холестерину, а в золі - марганцю (до 18 %), кальцію (до 20), сірки (до 30), заліза (до 20), фтору (до 12), калію (до 12), цинку (до 12) і йоду (до 16 %).

Для встановлення впливу деяких відходів на проростання насіння озимої пшениці були проведені лабораторні досліди: насіння замочували 4-5 хв у дистильованій воді, потім їх обвалювали в подрібненою грунті, гною, фосфогипсе і в їх сумішах і поміщали в чашки Петрі на змочену звичайною водою, фільтрувальний папір. Сходи з'являлися на 3-4-й день. Через 2 тижні після сходів оцінювали стан проростків і визначили загальну масу утворилися їх основних частин [43].

Досліди показали, що у варіанті з фосфогіпсом у проростків пшениці сформувалася найбільша маса коренів, частка яких склала 52 %, перевершуючи за цим показником водний варіант, грунт, суміш і навіть перегній. Відношення маси проростків до масі кореня склало 2:3. Разом з тим маса листових утворень у варіанті з фосфогіпсом була найменшою (34 %), тоді як у водному варіанті склала 53 %, у ґрунті - 47 %, а в суміші - 46 % . Звертає на себе увагу той факт, що насіння у варіанті з фосфогіпсом після проростання зберігають певний запас енергії (оцінка дається за середньої маси сухої речовини насіння), за рахунок якої йде розвиток коренів і листя. Загальна маса проростків з ще залишилася здоровою частиною насіння у варіанті з фосфогіпсом була максимальною (табл. 6).

На початковому етапі розвитку проростків пшениці (проростання, освіта перших 2-3 листків, а також коренів з використанням в основному енергії насіння) найбільш раціонально витрачаються запасні речовини насіння у варіанті з фосфогіпсу (на 41,8 % економніші порівняно з водою, на 26,2 % ефективніше в порівнянні з перегноєм). Крім того, маса залишилася частисемени пшениці у варіанті з фосфогіпсом була на рівні ґрунтового варіанти і помітно вище варіанту з перегноєм. Отримані відмінності за характером використання запасу поживних речовин у насінні пшениці при їх обваливании перед посівом в різних дисперсійних середовищах вказують на можливість розробки способів прискорення проростання та інтенсифікації розвитку посівів цієї культури на початковому етапі формування врожаю [44].

Таблиця 6. Вплив деяких субстратів на формування проростків озимої пшениці

Варіант

Маса проростка

Семя

Росток

Корень

мг

%

мг

%

мг

%

мг

%

Почва

163±7,9

115,6

28±1,2

18

77±3,5

47

58±2,3

35

Перегной

171±8,4

121,2

20±0,9

12

76±3,7

44

75±3,1

44

Фосфогипс

200±9,7

141,8

28±1,3

14

68±3,5

34

104±5,1

52

Смесь

160±7,8

113,5

26±1,2

16

74±3,8

46

60±3,0

38

Вода

141±6,3

100

26±1,1

19

75±3,2

53

40±1,9

28

Установлено, що суміш різних відходів, включаючи і фосфогіпс, подовжує період розвитку рослин на початковому етапі (особливо до фази кущіння) за рахунок посилення росту підземних структур, а у вегетативний період - за рахунок посилення кущіння і формування більшого числа додаткових пагонів, що в подальшому позначається на збільшенні тривалості генеративної фази. Така особливість розвитку рослин озимої пшениці у відповідь на внесення складного компосту подовжила процес їх вегетації до двох тижнів і більше. Було встановлено, що завершення дозрівання насіння озимої пшениці при внесенні складного компосту настає значно пізніше, ніж у варіанті з внесенням азотно-фосфорних добрив [45].

Коріння рослин озимої пшениці на початку її кущіння в дослідному варіанті були в середньому на 5-7 см довший, ніж на контролі. Крім того, число додаткових пагонів на одну рослину у варіанті зі складним компостом збільшилася в середньому до 3-4. У дослідному варіанті у 71 % проростків в зоні колеоптильной нирки утворилося 3 придаткових кореня; відзначено також розвиток і перехід до зростання нирки колеоптиля (9 %) та освіта нею бічного пагона. В кінці 3-го тижня після сходів рослини пшениці перейшли до кущіння і по довжині прикореневих листків вийшли на рівень контрольного варіанту. Відзначені деякі особливості зовнішнього вигляду рослин: у дослідному варіанті рослини пшениці відрізнялися більш темним забарвленням і порівняно раннім переходом до активного кущіння і до кінця осіннього періоду вегетації до настання мінусових температур сформували на 1-2 втечі більше, ніж на контролі [44].

У зимовий період рослини озимої пшениці в обох варіантах добре перезимували, випадів не зазначено; з настанням плюсових температур навесні в дослідному варіанті рослини пшениці продовжували кущитися і додатково утворили в середньому ще по 1-2 втечі. На контролі також відзначено утворення окремих додаткових пагонів, але не у всіх рослин, і не більше одного пагона на особину. Навесні з початком активної вегетації міжряддя озимої пшениці швидше зімкнулися в дослідному варіанті, що вельми сприятливо позначилося на стані посіву в наступний період: грунт під досвідченим посівом накопичила на 15 % більше вологи, рівень якої протягом всієї вегетації на 4-5% був вище, ніж на контролі [40].

Внесення складного компосту позитивно позначилося і на відносно рідкісною зустрічальності бур'янистих рослин, які спостерігалися в основному в тих місцях, де були допущені просіву. У контрольному варіанті відмічено від 61 до 83 екз/га бур'янистих рослин, а в дослідному їх кількість не перевищувала 23. Зниження забур'яненості посівів в дослідному варіанті ми пов'язуємо з більш високим ступенем кущіння пшениці, яка в середньому була на 21±1,02 % вище, ніж на контролі.

В польових умовах при закладенні насіння на глибину 4-6 см утворюють проростки колеоптильное міжвузля завдовжки до 3 см, у вузловій частині якого у деяких особин формуються коріння, а також придатковий втечу. Зона пагоноутворення у рослин пшениці характеризується формуванням потужного сайту придаткових коренів, при цьому значно більшу кількість додаткових пагонів зазначається у варіанті з внесенням складного компосту в розріджених посівах (на одну особину їх число доходить до 12 шт. при висоті пагонів 22-25 см). Придаткові коріння у окремих особин озимої пшениці проникають на глибину до 34 см, з яких 2-3 кореня утворюються в колеоптильном вузлі і до 20 коріння - в зоні кущіння. У варіанті з мінеральними добривами (NP) коренева система рослин озимої пшениці у фазі кущіння менш розвинена і розміщується в основному у поверхневому шарі ґрунту на глибині 15-20 см; в зоні кущіння формується до двох, рідше - чотирьох пагонів і до семи придаткових коренів [32]. Вплив складного компосту помітно позначилося також на характері формування пагонів і їх генеративних структур (табл. 7).

У варіанті зі складним компостом кількість пагонів у розрахунку на одиницю площі значно перевищило варіант з NP (малюнок) і становило відповідно 585 та 396 шт. на 1 м 2 . Порівняння стану пагонів озимої пшениці у фазі молочно-воскової стиглості за варіантами досвіду показує, що при внесенні складного компосту рослини зберігають у значної частини пагонів більше зелених листків, ніж у варіанті з NP; забарвлення листя у варіанті зі складним компостом більш темна, і починають жовтіти тільки верхівки середніх і верхніх листків, а у варіанті з NP всі верхні листки до цього часу вже мають жовте забарвлення [23].

Таблиця 7. Вплив складного компосту на розвиток рослин озимої пшениці

Середнє

Стандартна помилка

Коефіцієнт варіації, %

Максимум

Мінімум

Варіант зі складним компостом

Кількість пагонів/м 2

585

27,14

31,74

647

495

Маса пагонів, м СВ

0,98

0,06

25,17

1,2

0,74

Маса коренів втечі, м СВ

0,21

0,01

29,99

0,26

0,18

Колосків у колосі, шт

17,1

0,36

11,15

20,0

15,2

Маса колосу, г СВ

1,36

0,11

23,17

1,59

1,22

Число колосків/м 2

529

27,13

32,14

554

509

Варіант з NP

Кількість пагонів/м 2

396

24,72

35,46

475

342

Маса втечі, м СВ

1,2

0,14

28,15

1,4

0,9

Маса коренів втечі, м СВ

0,14

0,01

23,25

0,16

0,11

Колосків у колосі, шт

18,9

0,39

14,17

22,0

15,80

Маса колосу, г СВ

1,73

0,12

22,74

1,98

1,57

Число колосьев/м 2

389

14,75

27,14

421

368

Складний компост надає певний вплив на накопичення у всіх структурах загального азоту, фосфору, сірки, кальцію, а також підвищує вологість ґрунту, сприяє нейтралізації її рН (табл. 8). Підвищення вмісту в грунті фосфору, сірки і кальцію обумовлено надходженням цих елементів з фосфогіпсу, а збільшення азоту пов'язано зі зниженням трансформації органічних речовин, що визначається помітним посиленням процесів їх агрегування. Рівень гумусу в грунті практично не змінився, а його мінералізація істотно знизилася внаслідок коагуляції мінеральних колоїдів складного компосту і органічних колоїдів ґрунту [27].

Таблиця 8. Вплив складного компосту на утримання основних сполук у грунті під озимою пшеницею

Варіанти досвіду

Гумус, %

рН

N заг., %

NO 3 - ,

мг/кг

P 2 O 5 ,

мг/кг

SO 4 -2 , мг/кг

CaO, %

ЅіО 2 , %

Mg, %

Контроль

3,30

7,35

0,22

39,40

78,5

71,4

0,087

0,19

0,14

Складний кеомпост

3,40

6,80

0,35

61,15

112,4

125,2

0,138

0,28

0,27

Рисунок. Розвиток рослин пшениці з 1 м2 у фазі молочновосковій стиглості

Внесення складного компосту перед посівом озимої пшениці на фоні значної норми (близько 50 т/га полуперепревшего гною ВРХ і фосфогіпсу впливає на вміст у ґрунті багатьох мінеральних елементів, особливо кальцію і сірки. Значне підвищення в складному компості рухомого кальцію справило великий вплив на переклад в нерозчинне стан фтору та стронцію і досить помітно знизило концентрації рухомих сполук [29].

Оскільки складний компост чинить значний вплив на трансформацію органічної речовини і процеси нітрифікації в ґрунті, то це позначається також на стані в ній співтовариств живих організмів - насамперед мезофауни у кореневмісному шарі посівів озимої пшениці (табл. 9). В порівнюваних варіантах було виділено 3 класу ґрунтових безхребетних: Insecta, Myriаpoda, Olygochaeta . Домінуюча група представлена класом Olygochaeta , чисельність таксонів якого склала понад 500 екз./м 2 . У варіанті без складного компосту виділені популяції цикадок і багатоніжок, які не були виявлені у варіанті зі складним компостом. Збільшення чисельності дощових черв'яків у дослідному варіанті вказує на більш сприятливі умови зволоження, а також на значні виділення органічних речовин кореневими системами рослин озимої пшениці та уповільнення процесів їх мінералізації. В цілому у варіанті зі складним компостом фауністичне співтовариство під пшеницею за чисельністю перевищує 3,0-3,5 рази варіант з NP, чому в значній мірі сприяє також краще зволоження грунту в досвіді [31, 32].

Таблиця 9. Таксономічний склад і щільність грунтової мезофауни (прим./м 2 ) у посівах озимої пшениці

№ п/п

Склад грунтової фауни

Варіант досвіду

Складний компост

NP

1

Кл. Insecta - Комахи, отр. Diptera - Двокрилі

Личинкова стадія

12,5

12,5

2

Кл. Olygochaeta, сем. Lumbricidae

537,5

112,5

3

Кл. Insecta - Комахи, отр. Raphidiodea - Верблюдки, сем. Raphidiidae - Справжні верблюдки

12,5

-

4

Кл. Insecta - Комахи, отр. Homoptera - Рівнокрилі, сем. Tettigometridae - Цикадочки

-

12,5

5

Кл. Myriapoda, отр. Geophillomorpha - Многоножки

-

12,5

ИТОГО:

562,5

150,0

Порівняння концентрації окремих речовин у різних частинах врожаю показало, що складний компост помітно вплинув на вміст у зерні азоту, фосфору, сірки, кальцію та деяких інших елементів. На контролі показники забруднення зерна фторидами знаходяться на рівні досвідченого варіанту (табл. 10). Складний компост сприяє збагаченню зерна фосфором, що, природно, покращує якість продукції.

Внесення складного компосту певним чином позначилося на маси 1000 насіння озимої пшениці, на продуктивності і врожайності зерна (табл. 11).

Таблиця 10. Вміст основних хімічних елементів у врожаї озимої пшениці, %

Частина рослини

Азот

Фосфор

Сірка

Кальцій

Складний компост

Зерно

2,38

0,54

0,18

0,75

Надземна маса (без зерна)

0,34

0,12

0,08

0,18

Корень

0,81

0,29

0,15

0,95

NP

Зерно

1,88

0,32

0,09

0,65

Надземна маса (без зерна)

0,30

0,07

0,05

0,15

Корень

0,37

0,11

0,04

0,65

Таблиця 11. Врожайність озимої пшениці на фоні складного компосту і мінеральних добрив

Показник

Середнє

Стандартна помилка

Коефіцієнт

варіації, %

Максимум

Мінімум

Складний компост

Маса 1000 насіння, р

40,4

0,17

21,84

41,8

39,6

Продуктивність, г/м 2

628,0

21,14

28,19

651

608

Урожайность, ц/га

62,8

3,47

25,83

65,1

60,8

NP

Маса 1000 насіння, р

40,0

0,16

20,9

42,6

39,9

Продуктивність, г/м 2

589,9

20,74

31,08

612,4

563,5

Урожайность, ц/га

59,0

2,95

20,94

61,24

56,35

Отримані дані вказують на схожість за варіантами досвіду такого показника, як маса 1000 насінин, але відзначені досить помітні відмінності по їх продуктивності: у варіанті зі складним компостом було отримано насіння 628 г/м 2 , а у варіанті з NP цей показник був нижчим і становив лише 590 г, що, природно, позначилося і на загальному виході продукції. У варіанті зі складним компостом врожайність зерна перевищувала контроль на 3,8 ц/га, що визначило вельми помітне збільшення в урожаї зерна порівняно з контролем [32]. Складний компост справив значний вплив на якість зерна озимої пшениці (табл. 12).

Таблиця 12. Вплив складного компосту на якість врожаю зерна озимої пшениці

Варіант

Вологість, %

Протеїн, %

Клейковина, %

Склоподібність, %

ІДК, од

Складний компост

14,0

12,8

19,7

43,4

63

NP

13,8

11,5

16,7

40,3

62

У варіанті зі складним компостом вологість зерна в період збирання була дещо вища (в середньому на 0,2 % порівняно з варіантом NP). Внесення складного компосту сприяло значному підвищенню протеїну в зерні (на 1,3 %) і клейковини (на 3,0 %). Трохи вище у варіанті зі складним компостом була склоподібність зерна і його ІДК. Внесення складного компосту справило великий вплив також на біохімічний склад зерна (табл. 13).

Таблиця 13. Вплив складного компосту на якість зерна озимої пшениці

Показник

Варіанти дослідів

Складний компост

NP

Вуглеводи, г/100 г

20,4

19,6

Розчинні полісахариди, г/100 г

6,7

3,9

Незамінні амінокислоти, г/100 г

9,8

4,9

Провітамін А, мг/100 г

0,9

-

Вітаміни групи В, мг/100 г

0,8

-

Біотин (вітамін Н), мг/100 г

0,5

0,1

Бетаглюкан (клітковина з розчинним волокном), мг/100 г

3,4

1,6

Вплив складного компосту на розвиток озимої пшениці і її врожайність пояснюється поліпшенням цілого ряду ґрунтових характеристик, включаючи вміст гумусу, фосфору, калію, кальцію і сірки. Кількість важких металів у складному компості не мало негативного впливу на врожайність озимої пшениці та її якість. Більш того, поживна цінність зерна пшениці з внесенням складного компосту істотно підвищилася, особливо це стосується збільшення концентрації вітамінів, незамінних кислот і полісахаридів [27].

Для виявлення взаємозв'язку між урожайністю зерна і найважливішими характеристиками ґрунтових умов проводився множинний кореляційно-регресійний аналіз, за результатами якого виявлено, що найбільш тісний взаємозв'язок продуктивності відзначена для гумусу, фосфору, кобальту, амонію і калієм при коефіцієнті кореляції (r = 0,809). Результати регресійного аналізу залежності врожаю озимої пшениці від агрохімічного складу ґрунту (табл. 14) показують, що у варіанті зі складним компостом найбільш істотний внесок у мінливість продуктивності культури вносить гумус і концентрація Р 2 Про 5 3 ), частка впливу якого становить 27 %, що цілком зрозуміло, оскільки зміст цього елемента в складному компості досить значно. Другим за значимістю фактором, що впливає на врожайність зерна озимої пшениці в даних умовах, є калій. Найменш значущим виявилося вплив важких металів [43].

На основі рівняння регресії між урожаєм озимої пшениці (У) і гумусом (Х 1 ), S (X 2 ), P 2 O 5 (X 3 ), Co (X 4 ), Zn (X 5 ), Mn (X 6 ), Cu (X 7 ), K 2 O (X 8 ), NН 4 -1 (X 9 ), NO 3 -1 (X 10 ), Mo (X 11 ), Pb (X 12 ) визначено коефіцієнт множинної кореляції. Досить високим виявився коефіцієнт кореляції між урожаєм зерна озимої пшениці і основними агрохімічними показниками, що характеризують особливості розвитку цієї культури у варіанті зі складним компостом (табл. 14).

У результаті регресійного аналізу отримано рівняння регресії, що відбиває тісний взаємозв'язок між рівнем урожаю і такими характеристиками, як концентрація фосфору і калію. Результати аналізу показують також помітну залежність врожаю зерна озимої пшениці від ряду інших показників, серед яких помітне місце займають азотні сполуки.

Таблиця 14. Залежність врожаю озимої пшениці від агрохімічних властивостей грунту

Показник

Рівняння регрессии

(У=Х 1 ±Х 2 ±Х 3 ±Х 4 ±Х 5 ±Х 6 ±Х 7 ±Х 8 ±Х 9 ±Х 10 ±Х 11 ±Х 12 )

Множеств. коеф. кореляції

Частка впливу (Х 1 2 3 4 5 6 , Х 7 8 , Х 9 , Х 10 , Х 12 )

Урожай зі складним компостом

=4,12736 Х 1 - 1,1534 Х 2 + 4,56896 Х 3 - 1,0506 Х 4 - 1,60736 Х 5 + 1,5694 Х 6 - 0,0740 Х 7 - 5,03780 Х 8 + 0,0955 Х 9 - 6,0314 Х 10 +0,0071 Х 11 -0,0063 Х 12

0,942

8,73; 4,22; 27,01; 3,13; 4,00; 2,73; 8,37; 15,49; 7,47; 7,53; 0,136; 0,072

Урожай з NP

=6,0052 Х 1 +0,071 Х 2 + 8,6723 Х 3 + 0,9372 Х 4 - 0,0934 Х 5 + 1,0073 Х 6 - 0,0959 Х 7 - 3,6374 Х 8 + 0,0045 Х 9 + 2,3845 Х 10 +0,0045 Х 11 -0,0943 Х 12

0,895

17,42; 5,35; 29,42; 2,17; 2,32; 1,47; 4,33; 6,24; 4,32; 5,49; 0,097; 0,089.

Розглянуті нами складні компости впливають на різні аспекти інформаційного забезпечення агроландшафтів. Відходи в цілому є гетерогенними утвореннями двома і більшим числом фаз з розвиненою поверхнею. Для мінеральних відходів властива велика гетерогенність гранулометричного складу, хімічна і фізична стабільність і тривале збереження фізико-хімічних властивостей внаслідок слабкої їх розчинності, що є підсумком тривалого геологічного періоду формування мінералів. Складний компост формується за рахунок комплексування утворення спільних сполук мінеральних і органічних колоїдів, створення нових кругообігів біогенів, посилення ферментативної активності органічної речовини, дихання живих організмів, виникнення газоподібних сполук, особливо азотних, і розширення екологічних ніш. Чисельність живих організмів оцінюється за рівнем трансформації органічної речовини та активності системи живих організмів [43, 46].

Складний компост - новий напрямок у практичній екології та землеробство, засноване на створенні комплексних сумішей різних відходів побуту, промислового та сільськогосподарського виробництва, а також природних матеріалів для збагачення грунтів, води і повітря органічними і мінеральними дисперсними і колоїдними системами з метою вдосконалення їх фізико-хімічних та біолого-екологічних функцій.

Література

1. Алифиров М. Д. Вплив посівів і органічних добрив на трансформацію азоту в чорноземі вилугуваному / М. Д. Алифиров, В. С. Белюченко, Р. В. Волошина та ін. // Тр. КубГАУ. - № 5(9). - 2007. - С. 79-85.

2. Безуглова О. С. Гумусний стан ґрунтів півдня Росії / О. С. Безуглова // Ростов-на-Дону: Изд-во СКНЦВШ, 2001. - 228 с.

3. Белюченко В. С. Рекреаційна трансформація лавровишневих спільнот на Кавказі / В. С. Белюченко, Ю. Р. Щербина, В. Р. Щербина // Екологічні проблеми Кубані. - 1999. - № 4. - С. 22.

4. Белюченко І. С .Фізико-географічна характеристика Ленінградського району / В. С. Белюченко, Е. А. Перебору,...

33. Муравйов Е. І. Закономірності латерального та вертикального розподілу важких металів у ґрунтах агроландшафту (на прикладі вивчення агроландшафту ВАТ «Заповіти Ілліча» Ленінградського району Краснодарського краю) / О. В. Мурах, К. Б. Попок, Е. В. Попок, Ст. Н. Гукалов, В. С. Белюченко // Екол. Вісник Сівши. Кавказу. - 2008. -Т. 4. - № 1. - С. 5-25.

34. Муравйов Е. І. Перспективи використання фосфогіпсу в сільському господарстві / Е. І. Мурах, В. С. Белюченко, Е. П. Добриднев // Екол. Вісник Сівши. Кавказу. - 2008. - Т. 4. - № 1. - С. 31-41.

35. Попова Т. В. Особливості розподілу важких металів у кореневмісному шарі чорнозему звичайного в різних місцях проживання / Т. В. Попова, Ст. Н. Гукалов, В. С. Белюченко // Екол. Вісник Сівши. Кавказу. - 2010. - Т. 6. - № 1. - С. 24-26.

36. Belyuchenko I. S. As to the evolutionary relationships of different level systems in the biosphere/ I. S. Belyuchenko // Екол. Вісник Сівши. Кавказу. - 2005. - Т. 1. - № 2. - С. 17-50.

37. Belyuchenko I. S. Evolutionary and ecological approaches the plants introduction in practice /I. S. Belyuchenko // Екол. Вісник Сівши. Кавказу. - 2005. - Т. 1. - № 2. - С. 104-111.

38. Belyuchenko I. S. Wastes of different production and their properties'in // Ciencia e Tecnica Vitivinicola. Printed in Portugal. - 2014. - Vol. 29. - № 9, - Р. 37-50.

39. Belyuchenko I. S., Gorchakova A. Yu. Ecological aspects of practical plant introduction in the botanical garden of Kuban Agrarian University (Russia) // Bothalia journal. Pretoria, South Africa, 2014. - Vol. 44. - № 10. - Р. 15-25.

40. Belyuchenko I. S. Complex compost and its impact on agrochemical properties of typical chernozem in Krasnodar territory // Bothalia Journal. Pretoria, South Africa. - 2014. - Vol. 44. - № 12. - Р. 14-19.

41. Belyuchenko I. S. Сolloidality of household and industrial waste and their role in the formation of complex compost / I. S. Belyuchenko, A. Yu. Gorchakova, D. A. Slavgorodskaya // Ciencia e Tecnica Vitivinicola. Printed in Portugal. - 2014. - Vol. 29. - № 12. - Р. 110-121.

42. Belyuchenko I. S. Complex compost and soil protection from heavy metals in the agrolandscape system // Bothalia journal. 2014. - Vol. 44. - № 12. - Р. 69-79.

43. Belyuchenko I. S. Living organisms in household and production wastes as functional basis of compound compost formation / I. S. Belyuchenko // Ecology, Environment and Conservation Paper. - Suppl. Issue; 2015. - Vol. 21. - P 47-56.

44. Belyuchenko I. S. Культивується Lands of Kuban and Features of Their Development / I. S. Belyuchenko // International journal of environmental & science education. - 2016. - V. 11. - №. 13. - Р. 6255-6276.

45. Belyuchenko I. S. The Role of Complex Compost in Remediation of Soils in Культивується Lands / I. S. Belyuchenko // International Journal of Applied Environmental Sciences. - 2016. - V. 11. - № 4. - p. 1007-1023.

46. Kurakov A. V. Microscopic fungi of soil, rhizosphere, and rhizoplane of cotton and tropical cereals introduced in southern Tajikistan / A. V. Kurakov, H. T. H. Than, I. S. Belyuchenko // Мікробіологія. - 1994. - Т. 63. - № 6. - С. 1101.

 
Якщо Ви помітили помилку в тексті, виділіть слово та натисніть Shift + Enter
 
Предмети
Агропромисловість
Банківська справа
БЖД
Бухоблік і аудит
География
Документоведение
Естествознание
Журналистика
Информатика
История
Культурология
Литература
Логика
Логистика
Маркетинг
Математика, хімія, физика
Медицина
Менеджмент
Недвижимость
Педагогика
Политология
Право
Психология
Религиоведение
Социология
Статистика
Страхове дело
Техника
Товароведение
Туризм
Философия
Финансы
Экология
Экономика
Етика і естетика
Інше