Введение к работе
Актуальность проблемы. Одной из важнейших мировых проблем является всеобщее антропогенное загрязнение земель. Главной задачей мирового сообщества является проблема перехода к устойчивому развитию, один из элементов которого состоит в получении достаточного количества экологически безопасной сельскохозяйственной продукции.
Рост огромного количества отходов, складируемых в терриконах и на полях фильтрации, загрязняющих значительные площади, вызывает всё большее опасение. Одним из направлений утилизации осадков сточных вод (ОСВ) является их сельскохозяйственное использование. Осадки сточных вод имеют сложный полиэлементный состав со значительным содержанием органического вещества, азота и зольных элементов, в том числе фосфора и калия, что обусловливает возможность их использования в качестве нетрадиционных органических удобрений [Ильин В.Б., 1991].
ОСВ широко применяются для рекультивации деградированных ландшаф
тов, выращивания посадочного материала в лесных и плодовых питомниках,
закрепления грунтов в дорожном строительстве, при озеленении городов и т.д.
[Бардина Л.А., 1994]. Широкое использование ОСВ в качестве удобрения в
сельскохозяйственном производстве допустимо только при проведении соот
ветствующих агроэкологических, биогеохимических и технологических иссле
дований. - ,! .:'
Научная новизна. Научной новизной работы является выявление возможности использования осадков сточных вод в сверхнормативных дозах для выращивания семенного материала картофеля и обоснование способа их применения. Использование ОСВ позволяет получить более качественный семенной материал в течение 3-4 лет без дополнительного внесения минеральных и органических удобрений. Внесение высоких доз ОСВ, способствуя превышению ПДК ряда ТМ в почве по валовому их содержанию и концентрации подвижных форм, не приводит к превышению ПДК основной массы ТМ в клубнях картофеля. Выявлено проявление эффекта биологической рекультивации почвы независимо от доз ОСВ.
Цель работы. Целью работы являлось изучение возможности и обоснование способов применения стимуляторов роста (2-ХЭФК и Никфана) на картофеле, выращенном на почвах с внесением различных доз ОСВ, для увеличения выхода клубней семенной фракции и дальнейшего использования семенного материала при получении первой и второй экологически безопасных репродукций картофеля в системе сег» еновод«зшаия;одй^од^ Приюводства, а также ис-
.Моск. телргакоа академии
им. К. А Тиуиояз^вд
Инв. Ngj$?r;.
следование влияния удобрений на агроэкологические показатели почвы и растений.
В связи с этим в ходе исследований по комплексной оценке влияния доз ОСВ отдельно и в сочетании с 2-ХЭФК и Никфаном были поставлены следующие задачи:
изучить влияние осадков сточных вод на урожайность картофеля, его качественные показатели, структуру урожая и выход семенной фракции;
показать возможность и целесообразность выращивания семенного материала на загрязнённых агроценозах с целью повышения коэффициента их использования и снижения затрат в таком важном направлении как семеноводство картофеля;
определить эффективность применяемых препаратов: 2-ХЭФК для увеличения выхода семенной фракции картофеля и Никфана для увеличения общей урожайности при выращивании картофеля на почвах с различным содержанием тяжёлых металлов;
исследовать процессы миграции тяжёлых металлов в системе почва-растение и эффективность транслокации ТМ в клубни картофеля;
обосновать целесообразность выращивания товарного картофеля из семенного материала, полученного на почве с высокой концентрацией ТМ, а также изучить воздействие семенного материала с повышенным содержанием ТМ на агрогеохимические свойства почвы и биохимические - картофеля.
Практическая значимость. Полученные данные могут быть использованы для включения уже загрязнённых площадей в севооборот с использованием монокультуры картофеля на посевные цели, для фитомелиорации рекультивируемых площадей, для разработки рекомендаций применения ОСВ в семеноводстве картофеля. Результаты исследований позволяют предложить использовать 2-хлорэтилфосфоновую кислоту для увеличения выхода клубней семенной фракции картофеля, дающую эффект и в неблагоприятных погодных условиях. По результатам исследований разработана "Программа опытно-производственных работ по использованию механически обезвоженных осадков сточных вод Новолюберецкой станции аэрации в ОПХ «Коренево» НИИ картофельного хозяйства" в качестве удобрения для выращивания семенного картофеля
Апробация работы. По материалам экспериментальных работ сделан доклад на научной конференции аспирантов и научных работников, посвященной 135-летию образования МСХА, на кафедре экологии в 2000г и сообщение на научной конференции в ВИУА, посвященной 60-летию Геосети, в 2001г.
Публикации. По теме диссертации опубликовано 3 работы.
Структура и объём диссертации. Диссертация включает введение, обзор литературы, описание объектов и методов исследования, результаты экспериментов, выводы, рекомендации производству, список литературы и приложения. Основной материал изложен на 110 страницах машинописного текста, содержит 27 таблиц, 6 рисунков и 18 приложений. Список литературы включает 123 наименования, в том числе 19 на иностранных языках.
В этой главе было рассмотрение большое количество литературных данных, посвященных агроэкологическому значению осадков сточных вод и использованию их в России и в других странах. При значительном применении ОСВ в сельском хозяйстве мною не было обнаружено информации об использовании осадков в системе семеноводства картофеля. Отмечены достаточно разнородные данные по предлагаемым дозам внесения ОСВ в разных странах, что вызвано различиями климатических и почвенных условий, состава ОСВ и выращиваемыми растениями. Освещены проблемы загрязнения почв тяжёлыми металлами, входящими в состав ОСВ, и рекультивации загрязнённых территорий. Рассмотрено влияние осадков сточных вод на содержание ТМ в почве и накопление их сельскохозяйственными растениями.,
В литературе широко освещено открытие,. изучение и использование 2-хлорэтилфосфоновой кислоты. Однако исследователями не было предпринято попытки целенаправленно изучить способность этиленпродуцентов увеличивать выход клубней семенной фракции картофеля для использования этого регулятора роста в семеноводстве картофеля.
Количество литературы, посвященной применению Никфана, крайне ограниченно. Этот биостимулятор был создан Н.Н. Игнатьевым и Ф.Ю. Гельцер в МСХА, и проведённые исследования показали высокую эффективность этого препарата, созданного на основе грибов-симбионтов, выделенных из корней облепихи. Исследования применения регуляторов роста на культурах, выращиваемых на почвах с внесением ОСВ, не проводились.
Как известно, сельскохозяйственные культуры обладают различной способностью к накоплению тяжёлых металлов. Можно составить следующий ряд растений по снижению устойчивости к ТМ: капуста > клубни картофеля > корнеплоды моркови и свёклы > надземная часть кукурузы » петрушка, укроп, салат и надземные части картофеля и свёклы. Как видно, картофель является
одним из устойчивых видов. Поэтому целесообразно осуществлять изучение специальных приёмов именно на картофеле в условиях загрязнения почвенного ценоза осадком сточных вод для вовлечения этих территорий в систему рекультивации.
Объекты исследования - картофель сорта Невский и дерново-среднеподзолистые легкосуглинистые почвы опытного поля Всероссийского научно-исследовательского и проектно-технологического института органического удобрения и торфа (ВНИПТИОУ), расположенного в Судогодском районе Владимирской области, В почву в качестве нетрадиционного удобрения вносили термофильно-сброженный осадок сточных вод Владимирской станции аэрации. Физико-химические свойства и санитарно-гигиеническая характеристика осадка удовлетворяют требованиям к ОСВ.
Полевой опыт с целью изучения действия и последействия ОСВ (100 и 200 т/га), а также 2-ХЭФК и Никфана на картофель и агроэкологические свойства почвы заложен в 1998г. Площадь каждой делянки f^5 м2, повторность пятикратная. Перед посадкой клубни картофеля обрабатывали препаратами в течение 20 минут. Схема опыта состояла из 5 вариантов: 1 - контроль; 2 - 0,01% раствор 2-ХЭФК; 3 - 0,05% раствор 2-ХЭФК; 4 - 0,005% раствор Никфана; 5 -0,01% раствор Никфана.
В образцах почв определяли содержание органического вещества по методу Тюрина, рН, гидролитическую кислотность, обменные Са и Mg, подвижные фосфор и калий по методу Кирсанова (Агрохимические методы..., 1975).
Для выявления уровня загрязнения почв ТМ и определения подвижности их соединений проводили экстракцию проб почв ацетатно-аммонийным буферным раствором с рН=4,8. Валовое содержание ТМ определяли в 5М HNOj (Методические указания..., ЦИНАО,1992).
Для подготовки к анализу растений использовали метод сухого озоления при температуре 450С. Определение содержания металлов в растительных объектах выполнено после растворения золы в 1Н HNO3 при нагревании. Конечное определение Pb, Cd, Zn, Си, Ni, Mn, Со, Hg в почвах и растениях проводилось атомно-абсорбционным методом в воздушно-ацетиленовом пламени на спектрофотометре С-115. Результаты опыта были обработаны с помощью программы Straz.
Изучали действие этиленпродуцента 2-ХЭФК и продукта метаболизма грибов-эндофитов Никфана на рост и развитие растений картофеля, определяя линейные размеры и число стеблей биометрическими методами, ассимиляционную площадь листьев методом высечек. Был проведён учёт урожая и анализ его структуры и качества.
Изучение последействия препаратов и ОСВ на семенной материал картофеля проводилось на незагрязнённой дерново-подзолистой почве в Тверской, области.