Использование активного ила в качестве удобрения сельскохозяйственных культур в условиях радиоактивного загрязнения территории

Введение



Актуальность проблемы

Научно-технический процесс создает человечеству не только различные материальные блага, но и экологические проблемы. Среди них следует особенно отметить накопление отходов и радиоактивное загрязнение поверхности Земли [1,3,9].

Значительные площади сельхозугодий агросферы загрязнены радиоцезием Чернобыльского следа и для получения нормативно «чистой» продукции требуется проведение определенных защитных, достаточно дорогостоящих мероприятий [2,3,4]. На иловых площадках очистных сооружений канализации городов накоплено огромное количество активного ила, образующегося в ходе многоступенчатой обработки городских сточных вод. Почвенный путь утилизации активного ила в качестве удобрения является в мировой практике наиболее приоритетным. [32]. Эффективность активного ила в условиях радиоактивного загрязнения сельскохозяйственных угодий изучена в настоящее время крайне недостаточно. В научной литературе есть сведения об очистке почв от нефтепродуктов с использованием препаратов на основе активного ила (17,32).

Использование активного ила в качестве удобрения сельскохозяйственных культур в условиях радиоактивного загрязнения территории может позволить решить сразу несколько эколого-агрохимических проблем за счет их взаимодействующего синергизма: утилизация активного ила, повышению устойчивости культур и плодородие почв, снижение содержания радиоцезия в продуктах растениеводства. Однако, при использовании активного ила следует строго соблюдать принцип: соответствие активного ила СаНПиН 2.1.7.573-96; ГОСТ Р17.4.3.07-2001 и Типовому технологическому регламенту использования ОСВ в качестве органического удобрения.

Цели и задачи исследований

Целью наших исследований являлось изучение активного ила (АИ) в качестве агрохимического приема по снижению содержания радиоцезия в зерне ячменя на дерново-подзолистой легкосуглинистой почве.

Для достижения поставленной цели решались следующие задачи:

1.изучение особенностей роста и развития ячменя на радиоактивной дерново-подзолистой легкосуглинистой почве в условиях внесения в нее различных доз активного ила;

2.определение уровней урожайности ячменя на радиоактивной почве при внесении различных доз активного ила;

3.проведение анализа структуры урожая ячменя;

4.анализ удельной активности зерна ячменя и оценка радиомелиративной эффективности активного ила;

5.оценка экономической эффективности возделывания ячменя на радиоактивной почве в условиях применения различных доз активного ила.

Рабочая гипотеза

Предлагается, что активный ил, содержащий в своем составе макро- и микроэлементы, органическое вещество, микроорганизмы и ферменты, обладает радиомелиоративным свойством за счет повышения урожайности ячменя и возникновения эффекта «разбавления», повышения сорбционной способности почвы и блокировки механизма поглощения радиоцезия ячменём полиэлементным составом АИ.

Место проведения НИР

Научно исследовательская работа проводиласьна экспериментальном участке кафедры сельскохозяйственной радиологии и экологии, расположенного на опытном поле Калужского филиала РГАУ-МСХА имени К. А. Тимирязева в 2007 году.

Автор дипломной работы выражает искреннюю благодарность своему научному руководителю, профессору Сюняеву Н.К., за помощь при проведении научных исследований и написании дипломной работы.


1. Современное состояние изученности вопроса (обзор литературы по теме исследования)



1.1 Анализ почвенного пути утилизации активного ила



Многосторонняя хозяйственная деятельность человеческого общества, вооруженного сложной техникой, ныне охватывает практически всю атмосферу, сушу и океан, и вносит значительные количественные и качественные изменения в биологические циклы движения элементов в биосфере, поставив под угрозу ее бесперебойное функционирование и существование самого человека. Например, такие компоненты как мусор, отходы, отбросы в мировом масштабе накапливаются в объеме свыше10 т в год. С ростом численности населения планеты, развитием научно-технического прогресса, интенсифицирующего любой труд, степень воздействия человеческого общества на биосферу в принципе будет возрастать [16].

С одной стороны, все больше добывается полезных ископаемых, заготавливается растительной и животной продукции, используется природных вод для производственных, жилищно-бытовых и сельскохозяйственных целей, вовлекаются в сельскохозяйственный оборот новые площади мелиоративных земель, строятся города и населенные пункты, производственные помещения и так далее, а с другой стороны, хозяйственная деятельность человечества сопровождается накоплением различного рода отходов производства, городского коммунального хозяйства, которые загрязняют природную среду.

Вот почему с особой актуальностью встает задача утилизации возрастающего количества отходов промышленности и городского коммунального хозяйства.

Отходы городского коммунального хозяйства, в том числе и активный ил (АИ) в крупных городах и населенных пунктах порождают массу проблем в связи с их утилизацией.

Существует ряд способов утилизации АИ: сбрасывание в моря и океаны, сжигание, захоронение в почвенной среде, обезвреживание и использование в качестве органических удобрений, как добавка при приготовлении различных компостов и т.д. В Японии, например, уже в 1981 г. в эксплуатации находилось около 500 установок конечной переработки и за год перерабатывалось около 65*10 м3 сточных вод, при этом количество полученного ила составило около 24*10 м3. Они состоят на 80% из обезвоженного брикета, на 11% из пепла (получаемого в результате сжигания после обезвоживания) и других отходов (сухой или агрегированный ил) в количестве 9%. Указанные отходы (42%) захоранивают в землю, сбрасывают в море (36%), в объеме 15% эффективно используют. Из эффективно используемых отходов 93%о приходится на улучшение лугопастбищных и сельскохозяйственных земель. Главный упор делается на применение канализационного ила в качестве удобрений [15,17].

Имеются способы утилизации АИ посредством их размещения в воздухе. Однако в данной среде можно разместить лишь воду, которая содержится в АИ, а также органические вещества, превращенные в углекислый газ и азотистые соединения. Остальная часть, а именно зола, если речь идет о сжигании, в большинстве случаев остается в почве. Следовательно, почва остается средой наиболее широко используемой для размещения АИ в форме накопления в определенных местах больших объемов ила или же использования их в качестве органического удобрения, модификатора почв [15].

Компостирование бытового мусора и осадка сточных вод за рубежом рассматривается как важный элемент стратегии повторного использования отходов. При этом решаются две задачи: во-первых, избавляются от отходов, создающих угрозу загрязнения окружающей среды, во-вторых, расширяют производство органических удобрений, потребность в которых очень велика.

Наиболее широко указанный способ переработки отходов применяется в густонаселенных развитых странах, где остро стоят проблемы охраны окружающей среды и ощущается дефицит природных ресурсов. Так, в Нидерландах перерабатывается на компост 30-40% бытовых отходов, в Австрии и Бельгии около 25%, во Франции 8% [17].

Исследования показали, что добавление осадка при компостировании отходов создает условия для разложения целлюлозосоставляющих компонентов отходов, в частности позволяет компостировать мусор, содержащий большое количество бумаги. На некоторых компостирующих заводах США благодаря добавлению осадка АИ удается перерабатывать на компост отходы, содержащие до 90% бумаги. В ФРГ для этой цели используют полужидкий осадок влажностью 92-96% (доля его в составе компостируемой массы составляет 10-20%) и частично обезвоженный осадок влажность 50-75% (доля его в массе - 14-34%) [15].

Не потерял своего значения и традиционный способ полевого компостирования отходов в штабелях под открытым небом. Он прост в техническом отношении, не требует больших затрат, обеспечивает высокий обеззараживающий эффект. С помощью такого способа из бытового мусора и осадка сточных вод получают компост, обладающий высокой агрономической ценностью.

Различают две модификации этого способа: с использованием так называемых динамичных (с ворошением отходов) и статичных (без ворошения) штабелей; компостирование проводится в условиях принудительной аэрации. Благодаря аэрированию, улучшающему условия жизнедеятельности микроорганизмов, процесс перегнивания отходов значительно ускоряется. По методу полевого компостирования организована переработка бытового мусора, смешанного с осадком, на многих специализированных предприятиях. Так, в США на 180 из 200 компостирующих предприятиях отходы перерабатывают указанным способом [31].

В Польше методом полевого компостирования получают около 4000 т компостов в год. Отбросы укладывают штабелями в три ряда (ширина каждого ряда около 2 м) с расстоянием между ними 2,5 м. Затем добавляют фекалий, бульдозер с двух сторон выравнивает мусор и формирует штабель высотой около 1,5 м.

В одном штабеле помещается около 700 м3 отбросов, а всего на заводе ежегодно закладывается 16 тыс. м3 мусора. Фекалий вносят в количестве 3 м3 на 5 м3 отбросов. При этом исходная влажность составляет 60-65%, что считается оптимальным для процесса ферментации и получения готового компоста с влажностью не менее 30%.

Для интенсификации компостирования рекомендуетсяприменять активный ил [22].

Крупнейший в Европе мусороперерабатывающий завод, компостирующий бытовые отходы и осадок сточных вод, построен в г. Фленсбург (ФРГ). Производительность его - 400 т компоста в день. На заводе могут перерабатываться отходы города с населением 350 тыс. человек. Технологический процесс начинается с подачи мусора в загрузочную воронку мусородробилки молоткового типа, проходя через которую, масса дробится на куски размером около 200 мм в поперечнике, а затем поступает на магнитный сепаратор. Отдельный при этом металл прессуют в брикеты весом до 40кг и реализуют как вторичный материал. Из магнитного сепаратора масса подается в загрузочные барабаны двух компостерных барабанов длиной 40м, диаметром 3,75м, емкостью 200 т. Туда же поступает осадок сточных вод. Компостирование длится 24 часа при непрерывном вращении барабанов со скоростью 1,25 об/мин. В результате саморазогрева мусора температура в барабанах повышается до 60С°, при этом погибают болезнетворные микроорганизмы, яйца гельминтов и семена сорных трав. Биометрический процесс в аэробных условиях при постоянной подаче свежего воздуха. Отсасываемый из барабанов воздух очищается в земляном фильтре. В конце барабана помещены два грохота с ячейками различных размеров для отделения некомпостируемых примесей, составляющих 20-30% от веса мусора. Затем компост измельчают и выгружают на специальную площадку для дозревания, где он минерализуется в течение 90 дней.

Завод перерабатывает весь мусор и отстой сточных вод г. Фленсбург, который раньше сбрасывали в Балтийское море. По составу питательных веществ изготавливаемый компост близок к навозу, а по количеству извести превосходит последний [22].

В итальянских городах (Болонье, Ферраре, Мадене, Барии и др.) организованы центры, занимающиеся сбросом отходов и их компостированием. При помощи специального оборудования производится просеивание, перемешивание отходов и их укладка в штабеля. Процесс приготовления компостов продолжается 6-12 месяцев. К городскому мусору добавляют отходы мясной и рыбной промышленности, масличного производства, виноделия, осадок сточных вод, опилки, древесную кору. Благодаря этому содержание азота в компостах повышается до 4%, фосфора - до 3%, калия - до 2%. При компостировании отходов в штабелях добавляют бактерии в расчете 700 тыс. живых клеток на 1г компостируемой массы, из них 10-20% приходится на актиномицеты и стрептомицеты [39].

Одним из способов утилизации ОСВ является его использование в качестве органоминерального удобрения, при этом одновременно решается ряд задач: исключается необходимость хранения (захоронения), повышается плодородие почв и урожайность сельскохозяйственных культур, не загрязняется окружающая природная среда.

Ученые отмечают, что современное производство традиционных органических удобрений в Чехословакии покрывает лишь 70% потребности пахотных земель в органических веществах. Поэтому использование всех возможных дополнительных источников органических веществ является настоятельным требованием времени.

Ил со станций очистки сточных вод общественной канализации представляет собой важнейший источник органических, питательных и биологически активных веществ. Непосредственное удобрение илом со станций очистки сточных вод является выгодным способом использования этих отходов, если они используются соответствующим образом при определенных природных и производственных условиях. Благодаря экономической выгоде, которую приносит непосредственно удобрение илом его потребителям и поставщикам, а также всему народному хозяйству, указанный способ использования ила признается и применяется во всем мире.

В бывшем СССР общий годовой объем осадков на 1986 год составлял 4-4,7 млн. т по сухому веществу. К 1990 году он должен был увеличиться до 9-10 млн. [30,32,36,37].

Однако уровень использования отходов городов и осадка сточных вод в сельском хозяйстве стран СНГ пока невысок, В почву вносится не более 4-6% осадка сточных вод с очистных сооружений крупных городов. Большая часть отходов вывозится на свалки, создающие опасные очаги загрязнения окружающей среды. При этом безвозвратно теряются содержащиеся в отходах полезные компоненты.

Удобрительная ценность АИ

Значительная часть продуктов полеводства (прямо или косвенно) направляется в пищу человека. Следовательно, выделения человеческого организма должны содержать большие количества азота и зольных составных частей, взятых растениями из почвы. Сравнительно с испражнениями травоядных, отбросы человеческого организма должны быть процентно богаче (считая на сухое вещество) азотом и фосфорной кислотой, во-первых, потому, что пища человека богаче белками, чем корм травоядных.

Если, например, в пище животных (сене) содержится 1,5% азота, считая на сухое вещество, то в пище человека его бывает от 2-3% (зерна хлебов) до 15% (мясо). Во-вторых, пища людей лучше переваривается, значит, большая часть ее окисляется, давая воду и углекислый газ, а потом оставшаяся доля еще больше обогащается газом, чем в организме травоядных [31].

В среднем, человек выделяет в сутки около 133г твердых извержений и 1200г жидких. В них содержится соответственно: азота 2 и 14г, золы 4,5 и 14г, фосфорной кислоты 1,35 и 1,78г, оксида калия 0,64 и 2,29 г[27].

На целесообразность использования в земледелии отбросов человеческого организма указывает [35,38]. Он констатирует, что в городах отходы уходят в канализацию. Очень трудно определить, какую часть из них удается использовать. Ясно лишь одно, что при недостатке удобрений вообще нельзя игнорировать большие возможности, которые представляет этот источник азота, особенно при одновременном использовании торфа.

Первые опыты по изучению удобрительной ценности канализационного ила (АИ), были проведеныисследования, в результате пришли к заключению, что активный илможет приравниваться к навозу и минеральным удобрениям. Аналогичные выводы сделаны и другими авторами [31-38].

По данным [15,22], в ОСВ содержание общего азота и фосфора в 1,5-2
раза выше, чем в навозе КРС, а именно эти элементы определяют ценность любого вида удобрений.

Высокое содержание элементов питания АИ подтверждает работа [17]. Изученный им ил с городских, очистных сооружений содержал в процентах на сырой вес: N общий - 0,8; Р2О5 - 0,9; К 20 - 0,4; нитратный азот - 6,4 мг/100; аммиачный азот - 457 мг/100; подвижный фосфор - 542 мг/100 г массы.

В технологическом цикле очистки сточных вод получаются различные типы осадков, которые по своим удобрительным качествам могут резко отличаться друг от друга.Для обезвоживания АИмогут использовать известь, хлорное железо. В этом случае они обогащаются кальцием, железом, а иногда магнием [27].

Колебания в содержании основных элементов питания в АИ составляет: по азоту 0,8...6%, фосфору 0,6...5,6%, калию 0,1...0,5%. Примерно такие же данные приводят ученые США и Канады: азот 1,1.. .7,6%, фосфор 1,3...8,0%, калий 0,1...0,3% [20].

Несомненным достоинствомАИ является высокое содержание органического вещества до 75% [31]. Высокая оценка органического вещества дана и в работе [26], в которой отмечено, что органическое вещество в значительной мере определяет направления процесса почвообразования, биологические, химические и физические свойства почвенной среды.

На это обращают внимание и ряд других зарубежных исследователей. Они приходят к выводу, что при многолетней обработке почва начинает испытывать недостаток в органических веществах, так как культивация ускоряет ее разрушение, а отдача от запашки пожнивных остатков оказывается недостаточной для возмещения потерь. Органическое вещество образует из частиц почвы агрегаты, между которыми остаются большие поры, через которые воздух может проникать к корням, а излишки воды -испаряться. При недостатке органических веществ почвенные агрегаты теряют свою прочность и распадаются. Почва становится более плотной, доступ воздуха прекращается и в результате рост корней происходит аномально. Песчаные и пылеватые почвы в наибольшей степени подвергнуты таким структурным изменениям. Внесение органических удобрений в такие почвы улучшает их качество, в результате чего полученный урожай будет выше, чем при внесении оптимального количества обычных удобрений, но без добавления органики [47].

Твердые вещества осадков оказываются более эффективными в сравнении с эквивалентным количеством подстилочного навоза.

При увеличении пористости почвы повышается скорость инфильтрации воды и уменьшаются потери воды, а также эрозия почвы в результате поверхностного стока. Там, где на поверхность почвы вносятся жидкие осадки, поры временно закрываются, и на несколько дней инфильтрация воды замедляется. Как только слой осадков начинает высыхать, он трескается, и вода легко проникает между частицами. В течение некоторого времени эти частицы предохраняют почву под собой от структурного разрушения и закупорки пор после дождя. Таким образом, более длительное воздействие приводит к увеличению скорости инфильтрации воды. Твердые вещества осадков в результате измельчения проникают в ходы дождевых червей, что ускоряет абсорбцию почвой воды, поступающей в поверхности. Поверхностное применение компостированных осадков в расчете 56 т/га увеличивает скорость инфильтрации воды на 50% по сравнению с неудобренной почвой. Действие этих осадков сохраняется, по крайней мере, в течение двух лет [17].

Указанные опыты показали, что внесенные с осадком в почву тяжелые металлы не сильно влияют на развитие растений. Использование осадка требует осторожности. Его следует хорошо перемешивать и строго соблюдать сроки внесения. При небольшом содержании в осадке водорастворимого аммония часть его, связанная с органическим веществом, представляет собой источник, медленно поставляющий азот, который могут полнее использовать растения с длительным вегетационным периодом. Содержащийся в нем фосфор соответствует по действию на рост растений фосфору, извлекаемому из минеральных туков лимоннокислой вытяжкой. Недостаток калия в осадке требует его добавки в виде минерального удобрения [17].

Зарубежные ученые провели исследования с осадком сточных вод из г. Пулава на почвах различного гранулометрического состава. Отбирали образцы почв из подпахотного слоя, добавляли 5 и 10% осадка и инкубировали при 20°С в течение 24 недель. Осадок имел рН - 5,6, 16,2% органического вещества, 1,13% общего азота, 100,5мг/100г N-NH4, 1105мг/100г N-N03, 605 мг/кг Zn, З мг/кг Са. Добавление осадка сопровождалось сильным увеличением численности бактерий, грибов, актиномицетов свободноживущих азотфиксирующих микроорганизмов (в том числе Clostridium). Не отмечено увеличения численности целлюлолитической микрофлоры. Выявлено активное разложение соединений С и N. За период инкубации количество органического углерода уменьшилось на 14-31%, N -на 0-20 %. Происходило уменьшение доли растворимых форм фосфора. Резко уменьшилось содержание подвижных форм Zn (вытяжка 0.005 М ДТПА). Сделан вывод, что АИ из г. Пулава может быть использован для рекультивации деградированных почв. Однако не рекомендовано применять осадок на почве с емкостью поглощения катионов <5 мэкв/100г ввиду относительно высокого содержания в ней цинка [17].

Многие ученые считают, что в целях уменьшения загрязнения почв при использовании в качестве удобрений осадка городских сточных вод, последний следует применять в строго контролируемых условиях, ибо почвы по-разному реагируют на его внесение. Критериями пригодности почв для внесения в них осадка городских сточных вод является топография и уклон местности, текстура, водонепроницаемость и дренаж почв, поверхностный сток и эрозионные процессы, затопляемость территории, величина влагоемкости почв, глубина залегания грунтовых вод, рН почвы, емкость катионного обмена почвы, содержание в ней тяжелых металлов и возможность защиты источников водоснабжения населения. Применение ОСВ рекомендовано на однородных выровненных участках при уклоне до 5%. Возможно применение его и при уклоне до 15%, но при условии предотвращения поверхностного стока. Исключается использование осадка на почвахглинистых и уплотненных ,с очень низкой или чрезмерно большой водонепроницаемостью, а также на оголенных и плохо дренированных почвах, где возможно периодическое избыточное увлажнение верхнего 50см слоя, поскольку рН почвы оказывает существенное влияние на степень подвижности в ней тяжелых металлов, увеличивая или уменьшая их абсорбцию растениями. На кислых почвах с рН менее 5,5 вообще не следует применять осадок сточных вод. Почвы с рН 5,5-6,5 должны предварительно известковаться до величины рН, превышающей 6,5 [30].

По мнению [22] применение возрастающего количества АИ в Южной Африке на почвах сельскохозяйственного назначения - один из путей экономически выгодной его утилизации. ОСВ содержит основные элементы питания растений, в особенности N и Р, микроэлементы (Zn, Си, Мо, Мп), улучшает физические свойства почвы, структуру, водоудерживающую способность, влагоперенос. В АИ различных регионов Южной Африки содержание N варьируется от 15,7 до 58,4 г/кг. Известные преимущества ОСВ могут проявляться в недостаточной степени в связи с потенциальной опасностью его для здоровья человека и животных. В ОСВ могут содержаться такие тяжелые металлы как Cr, Cd, Hg, Cu, Pb, Co, Zn, Mo, патогенные организмы (бактерии, простейшие, гельминты, вирусы), избыточное количество нитратов, токсические вещества, пестициды, полихлорированные бифенилы, алифатические соединения, эфиры, моно- и полициклические ароматические вещества, фенолы, нитрозамины. Вредное воздействие АИ на окружающую среду можно снизить посредством поддержания рН почвы > 6,5 (путем известкования), использования рациональной технологии внесения, осуществления контроля качественных
показателей почвы, воды и растений.

На выявление питательной ценности АИ, их влияния на свойства почв, урожай и качественный состав выращиваемых растений направляют усилия многие отечественные исследователи. Они провели исследования на 3-х типах почв, с количеством внесенного осадка от 23 до 470 т/га [31-38].

Отмечено изменение величин емкости поглощения, содержания органического углерода, общего азота и тяжелых металлов по профилю почв. Наиболее высоким оказалось увеличение азота в горизонте А, тогда как в горизонтах В и С - незначительное. Содержание органического углерода в целом имело ту же тенденцию к увеличению, но сильно сказывалась суммарная доза удобрений и распределение ее по годам. Емкость обмена катионов повышалась по всем горизонтам, отмечено снижение значений рН в
горизонте А и В. Содержание тяжелых металлов, особенно Cd, Cr, Cu, Pb, Zn
возрастало заметно, особенно в горизонте А, и сильно зависело от содержания их в осадке и норм осадка [37].

Оценивали эффективность применения АИ на отвалах добычи каменного угля. Отвалы кислые. Применяли известь (4,5 т/га), вносили минеральные удобрения по N 67 Р 134 К 134 и сеяли клевер красный, овсяницу тростниковую, ежу сборную и лядвенец рогатый. Оценивали эффективность разового внесения в 1986 г. АИ по 0,15, 31 и 64 т/га сухого вещества, наблюдали за ростом растений и изменением свойств почвы на отвале. При внесении АИ надземная биомасса трав возрастала, хотя доля бобовых компонентов в травостое уменьшалось из-за большого количества азота, поступившего с осадком. При внесении высоких норм АИ увеличивалось в почве содержание органического вещества с 1,5 до 2,2%, количество подвижных форм Си в 4,6, Zn в 5,1, Fe в 1,4, и РЬ в 1,3 раза, но значение рН почти не изменилось. На нейтральной неразрушенной почве вблизи отвалов с естественной травянистой растительностью внесение осадка приводило к повышению продуктивности посевов в 1,5 - 2,8 раза, увеличению содержания в почве Fe, Cu, Zn, Cd, но в меньшей мере, чем на кислом отвале, величина рН после внесения осадка слабо изменилась [27].

Ряд ученых провели исследования действия АИ на иловатой среднесуглинистой почве с кукурузой. Определили влияние осадка на урожай кукурузы, содержание питательных веществ в почве и грунтовых водах. Вносили ежегодно по 6,6 и 13,2 т/га АИ в пересчете на сухое вещество. С 6,6 т/га АИ поступало приблизительно азота 200 и фосфора 450 кг/га. Через 12 лет применения по 6,6 и 13,2 т/га АИ в почвах содержалось соответственно 455 и 666 кг/га фосфора. Не отмечено неблагоприятного влияния на рост растений кукурузы, очень высокого содержания свинца в почве и на баланс питательных веществ в растении. Сделаны выводы о возможности дальнейшего применения ОСВ в нормах, не превышающих потребности кукурузы в азотных удобрениях (17). Ряд авторов [14,19] изучили возможность пополнения запаса микроэлементов за счет использования органических удобрений на легкой почве с рН 7,8 в полевом опыте по схеме: контроль (без органических удобрений), внесение при закладке опыта по 10 т/га навоза или осадка сточных вод. Органические удобрения вносили весной с последующей заделкой на глубину 25 см, а минеральные - на всех вариантах в дозе: азот -56 кг/га, фосфор - 8 кг/га действующего вещества в форме мочевины и суперфосфата ежегодно, перед посевом с заделкой дисками. Опытная культура - сорго. В год внесения органических удобрений урожайность зерна составила на контроле 3,1 ц/га, при внесении навоза - 16,7, а осадка - 33,4 ц/га. Концентрация доступного Fe в почве на контроле в начале и конце эксперимента оставалась ниже предельно допустимой. За счет внесения органических удобрений в почве повышалось содержание доступного фосфора, меди и марганца, что положительно влияло на урожайность сорго.

Ряд авторов [15,17,33,47] исследовали АИ на предмет разработки высокоэффективных экологически безопасныхтехнологий. Жидкие дигестированные АИ вносили на террасированную водосборную площадь и выращивали кукурузу и канареечник. Применяли АИ в течение 19 лет (в сумме 200 т/га сухого вещества) и получили высокие урожаи кукурузы. При этом содержание в растениях азота, фосфора и калия оказалось нормальным. По мере увеличения норм АИ в почве возрастало количество органического и общего азота.

В опытах анализировали периодически содержание питательных веществ в поверхностных стоках, почве и грунтовых водах. Показано, что ОСВ смогут быть хорошим источником питательных веществ для растений при экологически безопасном состоянии среды.

Определенная работа по изучению и использованию АИ проводится и в нашей стране. Результаты исследований, проведенных на дерново-подзолистых почвах с различными видами ОСВ свидетельствуют о том, что стоки богаты питательными элементами, содержание тяжелых металлов в них находится в пределах допустимых концентраций. Применение ОСВ положительно влияет на урожайность сельскохозяйственных культур. Прибавки урожая пропашных зерновых культур в микрополевом опыте от АИ в дозе 30 т/га сухого вещества составили 20-25%. В полевом опыте сбор сена викоовсяной смеси от внесения 10 и 30 т/га ОСВ повысился соответственно на 6,6 и 19,7% [17].

Наличие тяжелых металлов в зеленой массе викоовсяной смеси, выращенной при внесении АИ и в почве после ее уборки, в указанных опытах не превышало ПДК.

Интересен опыт Ставропольского СХИ в совхозе «Константиновский» Предгорного района с кукурузой на силос. Иловые осадки сточных вод г. Пятигорск вносили по вариантам: 1 - контроль, 2 - нитрааммофос, 3 - иловый осадок - 60 т/га, 4- то же - 120 т/га, 5- то же -180 т/га. Агрохимический анализ почв показал, что содержание гумуса и рН были постоянны во всех вариантах и во все периоды (соответственно 5,1-5,6% и 7,5-7,8%). Увеличение содержания в почве фосфора в период уборки урожая, по сравнению с предшествующим периодом, свидетельствовало о том, что после формирования репродуктивных органов происходил отток фосфора в почву. В этот период снижалось количество фосфора в зеленой массе кукурузы[18].

В Латвийской РНПО «Плодородие» полевые опыты в звене севооборота: картофель-кормовая свекла-ячмень провели на дерново-подзолистой супесчаной, хорошо окультуренной почве. Использовали АИ Болдерей с рН 6,9-9,5, содержанием органического вещества 76%, N - 1,39%, К - 1,82%, Р - 16,5мг/100г, Са - 295, Mg - 162,1мг/100г, срок хранения 4-5 лет. В результате действия и последействия ОСВ за 2 года нормой140т/га получено кормовых единиц с 1га - 25710, нормой 70т/га - 24980, контроль -18857. Авторами рекомендуется использование АИ в качестве удобрений с нормированным содержанием основной группы тяжелых металлов [18].

Установлено, что АИ городских очистных сооружений в умеренных дозах способен повышать содержание гумуса и биологическую активность почвы, устойчивость растений к экстремальным погодным условиям. Оптимальная норма под зерновые под основную обработку - 20т/га, под кукурузу - 40т/га. На 3-й год можно возделывать сахарную свеклу ,за счет высокого последействия. Хорошие результаты дает внесение АИ под зяблевую вспашку в сочетании с известью [38]

Эффективно сочетание умеренной дозы АИ (20 т) с уменьшенной в 3 раза расчетной дозы NPK. Химический состав сельскохозяйственной продукции, выращенной с применением указанных норм АИ, не хуже контрольных образцов [33].

В полевых экспериментах изучены термофильно-сброшенные обезвоженные осадки Саратовской городской станции, содержащие 25-40% органического вещества, до 4,8% общего азота, 0,7-2,1% валового фосфора, до 0,8% подвижного фосфора, до 140 мг/кг обменного Са. Сделан вывод, что применение АИ в качестве органических удобрений не вызывает негативного воздействия на окружающую среду и сохраняет чистоту природных ландшафтов [15].

Сотрудники Волго-Вятского ВНИПТИХИМ провели вегетационные опыты с кукурузой ВИР-42 и гречихой сорта Майская на дерново-среднеподзолистой почве. В качестве удобрений использовали осадки сточных вод очистных сооружений г. Казань с влажностью 64,4%, содержанием NH4-N 3,46%, N03-N 0,03%, Р205 2,7%, К20 0,57%, Сг 1000 г/кг,

Си 500, Ni 500, Zn 67мг/кг, рН 7,2. АИ вносили по 50 и 100г/кг, что соответствует 125 и 250т/га, контроль без АИ. Анализы, проведенные через 5,10 и 15 дней после начала опыта, показали, что АИ усиливают биологическуюактивностьпочвы.Отмеченболееинтенсивныйрост растений. Урожай зеленой массы кукурузы возрос на 130-139%, а гречихи на 109-121% при внесении из расчета 125 т/га. Повышенная доза (250 т/га) не оказала существенного влияния на дальнейший рост урожая [15,17].

Многие авторы считают, что удобряющий эффект осадков сточных
вод, главным образом определяется наличием в них азота [17].

Использование общего азота, содержащего в том или ином виде Аи, в первый год зависит, главным образом, от минерального азота, который доступен растениям сразу же, органическая же часть за счет минерализации освобождается медленно, в первый год порядка 15-17%. В Аи, сброшенных в термофильных условиях, N усваивается в первый год примерно на 46,6%. Это объясняется высоким содержанием аммиачного азота [32]

Технологические операции по внесению илов в почву могут резко снизить общее содержание азота во вносимых илах. Если жидкий осадок вносится на поверхность почвы и сразу не заделывается, потери азота за счет улетучивания достигают 80% [37].

Наряду с источником азота АИ могут играть важную роль в пополнении запасов фосфора в почве. Высокое его содержание в АИ связано с усиленным применением фосфорсодержащих моющих средств в быту, а также тем, что фосфор и его соединения обладают меньшей подвижностью и растворимостью в отличие от калия, который легко вымывается и уносится с очищенными водами [38].

Усовершенствование технологии извлечения из сточных вод ОСВ фосфора, по сообщению [17]позволит с учетом того, что каждый житель Нидерландов ежегодно сбрасывает в канализацию до 1 кг фосфора, извлекать данный элемент в количестве 0,9 кг, что практически позволит удовлетворить нужды растениеводства. Однако, при современной технологии очистки сточных вод, достигается максимум половинный отбор фосфора [17].

Обобщая литературныеданные, можно констатировать, что АИ обладает высоким удобряющим эффектом при выращивании сельскохозяйственных культур и все же при их применении должны учитываться климатические условия региона, типы почв, виды осадка и конкретно вид выращиваемой культуры[43].

Тяжелые металлы в определенных случаях могут выступать в роли ведущего экологического фактора, определяющего направление и характер развития биогеоценозов. Массированное загрязнение ими внешней среды может приводить к катастрофическим токсикозам растений, животных и людей, и поэтому диагностируется сравнительно легко и быстро. Более сложно оценить токсическое действие относительно невысоких концентраций тяжелых металлов, внешне медленно и малозаметно влияющих на окружающую среду. Между тем, загрязнения именно такого рода, действуя длительное время, способны вызвать сдвиги в существующем биологическом равновесии. Почва является той биологической средой, в которой происходит накопление тяжелых металлов в результате антропогенной деятельности. Основная масса техногенно рассеянных металлов, хотя и выбрасывается в воздух, очень быстро поступает на поверхность почвы [31]. Значительная часть тяжелых металлов включается в почвообразовательные процессы (сорбируется почвенным поглощающим комплексом, связывается с органическим веществом, перераспределяется по профилю). Некоторая часть поглощается растительностью. В результате получаются техногенные геохимические аномалии тяжелых металлов [43].

Таким образом, имеющиеся научные материалы отечественных исследователей свидетельствуют о том, насколько сложна данная проблема. В мире идет интенсивный поиск путей утилизации возрастающего количества осадков городских сточных вод - продуктов жизнедеятельности человека, а так же других видов отходов городского коммунального хозяйства. Имеющиеся литературные данные по вопросам использования в качестве удобрений нельзя автоматически переносить на наши почвенно-климатические условия, а по отдельным разделам, например, влияние АИ на состав почвенных растворов и т.д. материалов практически не имеется. С учетом вышеизложенного, целью наших исследований было изучить возможности использования осадков сточных вод г. Калуги в качестве удобрений.



1.2 Загрязнение сельскохозяйственных растений и их урожая радиоактивными веществами



Радиоактивное загрязнение растений может происходить двумя путями: первый — аэральный путь, когда выпадающие из воздуха радиоактивные вещества непосредственно осаждаются на листьях, стеблях, плодах и других органах растения, и второй - непрямое загрязнение, когда в процессе почвенного питания радионуклиды поглощаются из загрязненной почвы корневой системой и поступают в надземные органы растений.

Во время выпадения радиоактивных осадков растения загрязняются преимущественно аэральным путем. Этим путем могут загрязняться не только вегетирующие растения, но также и собранный урожай, если во время выпадения радиоактивных осадков он окажется не укрытым защитными материалами на полях, площадках, токах и других местах на открытом воздухе. После окончания выпадения радиоактивных осадков из атмосферы в последующие вегетационные сезоны главным источником поступления радионуклидов в растения и накопления их в урожае становится почва. В случае многолетних хронических радиоактивных выпадений урожай может загрязняться одновременно аэральным и почвенным путями.

Как при аэральном, так и при почвенном пути главным фактором, определяющим степень радиоактивного загрязнения растений и их урожая, является величина радиоактивности, приходящаяся на единицу поверхности территории (плотность радиоактивных выпадений и плотность радиоактивного загрязнения почвы), которая обычно выражается в Кюри на 1 км2 [3,5,12,19].

Аэральное радиоактивное загрязнение растений. Радиоактивные осадки, выпадающие из атмосферы на сельскохозяйственные угодья, не задерживаются растительным покровом полностью. Часть из них минует растения и, осаждаясь в свободном пространстве между растениями, достигает поверхности почвы. Величины задерживания радиоактивных осадков растительным покровом зависят от мощности развития надземной массы растений (урожайности), степени облиственности, структуры травостоя, морфологического строения растений и степени шероховатости и опушенности их поверхностных тканей, дисперсности и физико-химических свойств радиоактивных осадков, погодных условий во время их выпадения на растительность. В зависимости от этих факторов размеры первичного задерживания радиоактивных осадков растениями могут варьировать в очень широких пределах: от 10 до 60%).

В экспериментах по изучению радиоактивного загрязнения сельскохозяйственных культур было установлено, что величина задерживания радиоактивных осадков находится в прямой зависимости от урожайности надземной растительной массы. Процент задерживания для одного и того же вида растений может изменяться во времени в соответствии с изменением величины надземной биомассы в результате роста и развития растений. Так, например, при внесении в виде дождя раствора цезия-137 на посев яровой пшеницы надземной массой было задержано: в фазу кущения - 15%, в фазу выхода в трубку - 25%, в фазу цветения - 50%, в фазу молочной и восковой спелости - 60% от нанесенного количества радионуклида [1,12].

Задерживание радиоактивных осадков растительным покровом в сильной степени зависит от физико-химических свойств этих осадков. Так, при выпадении, на посев яровой пшеницы в фазу колошения растений растворимых форм радионуклидов в виде дождя первоначальное задерживание было в 5-7 раз выше, чем при выпадении твердых нерастворимых радиоактивных частиц размером 50-100мкм [19].

Различные сельскохозяйственные культуры обладают неодинаковой способностью к задерживанию выпадающих из атмосферы радиоактивных осадков, что обусловлено видовой спецификой морфологического строения растения. Так, задерживание растворимых форм радионуклидов в период максимального развития надземной массы составляет для гороха 75%>, яровой пшеницы - 70%), ячменя, овса и проса - 50%>, гречихи -40%, картофеля - 25%.

Неодинаковой способностью к задерживанию радиоактивных осадков характеризуются не только разные виды растений, но также и различные части, и органы одного и того же растения. При нанесении водного раствора стронция-90 на растения яровой пшеницы задерживание составляло: для листьев - 40%, для стеблей - 20%, для мякины - 10% и для зерна – 0,6%.

У некоторых растений хозяйственно ценные части урожая достаточно надежно защищены от непосредственного загрязнения радиоактивными осадками (зерно бобовых культур, зерно кукурузы, клубни картофеля, подземная часть корнеплодов). Их радиоактивное загрязнение может происходить в последующие периоды либо метаболическим путем, либо в результате вторичного загрязнения при контакте с загрязненной соломой, ботвой, почвой [3,5].

После прекращения радиоактивных выпадений, осевшие на растения радиоактивные вещества, в полевых условиях могут смываться дождями и стряхиваться ветром. Наибольшие полевые потери этих веществ с загрязненных растений происходит сразу же после окончания радиоактивных выпадений, когда радиоактивные вещества еще прочно не закрепились на поверхности листьев, стеблей, соцветий, плодов. С течением времени интенсивность потерь заметно снижается (таблица1).

1. Полевые потери стронция-89 загрязненными растениями в разные сроки после нанесения раствора радионуклида на кормовые сеяные травы (в процентах от первоначально задержанного количества)



Показатели

Декада после нанесения стронция-89на растения



1-я

2-я

3-я

4-я

5-я

6-я

7-я

Потери (отдельно по каждой декаде)

37

31

12

8

4

2

1

Суммарные потери за время наблюдения

37

68

80

88

92

94

95



При длительном пребывании загрязненных растений в поле суммарные потери радиоактивного загрязнения могут достигать значительных величин: 80-95%. Отсюда следует, что чем дольше после выпадения радиоактивных осадков растения будут находиться в поле, тем меньше будет загрязнен урожай радиоактивными веществами[21,25].

В случае загрязнения растений радиоактивными осадками на локальных следах ядерных взрывов, когда в составе загрязнителя преобладают короткоживущие радионуклиды, одновременно с полевыми потерями радиоактивных веществ будет происходить также снижение радиоактивности за счет радиоактивного распада короткоживущих радионуклидов. Скорость распада непостоянная и изменяется во времени. Вначале она наиболее высокая, а затем, с течением времени, постепенно снижается. Тем не менее, снижение радиоактивного загрязнения растений, обусловленное этой причиной, может быть весьма существенным. Так, величина радиоактивности смеси продуктов деления 1-часового возраста уменьшается за первые 10 суток в 720 раз, за последующие 20 суток - еще в 2.4 раза, а в целом за месяц - в 2600 раз. Снижение радиоактивного загрязнения урожая за счет распада короткоживущих радионуклидов происходит не только в период вегетации растений, но также и после уборки урожая во время его хранения. При этом зачастую может сложиться такая ситуация, когда урожай, имеющий на момент уборки повышенный уровень радиоактивного загрязнения, после хранения на складах и хранилищах становится вполне пригодным для использования[3,29].

Обычно пригодность загрязненной продукции для использования оценивается по концентрации в ней радионуклидов, т.е. по содержанию их в единице веса продуктов.

Размеры аэрального радиоактивного загрязнения урожая некоторых сельскохозяйственных культур стронцием-90 приведены в таблице 2. В условиях полевого эксперимента водный раствор стронция-90 путем мелкокапельного дождевания наносился на вегетирующие посевы в разные сроки: 8 июля и 15 августа. Уборка урожая производилась по мере созревания культур: 23 августа — горох и ячмень, 27 августа - гречиха, пшеница, овес, кукуруза (на силос), картофель, 6 сентября - просо и подсолнечник, 12 сентября — сахарная свекла.

Приведенные в таблице 2 данные подтверждают положение о том, что чем больше времени проходит от выпадения радиоактивных осадков на посевы до уборки урожая, тем меньше радиоактивное загрязнение получаемой растениеводческой продукции[26].

2. Концентрация стронция-90 в урожае сельскохозяйственных культур при различных сроках нанесения на посевы радиоактивного раствора из расчета 1 Кu/км2



Культура

Фаза развития растений во время загрязнения посева

Концентрация стронция-90 в 10-9 Кu/кг





в листьях

в стеблях

в мякине, корзинке

в зерне, клубнях, корнеплодах

1

2

3

4

5

6

Посевы загрязнены 8 июля

Яровая пшеница

выход в трубку

403

8.2

32,6

1,73

ячмень

начало колошения

743

76

87

2,34

овес

выход в трубку

379

12,3

43,9

1,27

просо

кущение

186

3,4

5,7

1,61

горох

цветение

260

91

28,2

0,87

гречиха

цветение

352

41,7

114

5,08

картофель

бутонизация

251

74,4

-

0,16

сахарная свекла

розетка 6 листьев

9,1

-

-

0,69

подсолнечник

6-7 листьев

38

2,1

3,2

-

Посевы загрязнены 15 августа

яровая пшеница

молочная спелость

2290

222

701

53,2

ячмень

полная спелость

2730

398

1000

60,8

овес

молочная спелость

1730

163

1640

63,4

просо

выметывание метелки

1100

72

384

226

горох

созревание зерна

2470

562

294

6,5

гречиха

формирование зерна

1770

231

1550

131

картофель

рост клубней

1850

349

-

0,33


Из числа изучавшихся культур максимальное загрязнение хозяйственно ценных частей урожая отмечается у проса и гречихи. Значительно ниже концентрация стронция-90 в зерне пшеницы, ячменя и овса. Очень слабо загрязняется урожай картофеля и сахарной свеклы [3,4, 6, 12,36].

Почвенный путь радиоактивного загрязнения сельскохозяйственных растений и их урожая

После прекращения радиоактивных выпадений загрязнение урожая сельскохозяйственных культур происходит главным образом в результате поступления радионуклидов в растения из загрязненной почвы. Источником радиоактивного загрязнения почвы, так же как и растительности, являются радиоактивные выпадения из атмосферы. В зависимости от продолжительности выпадений загрязнения почвы сельскохозяйственных угодий может быть одноразовым или длительным (как, например, при глобальных выпадениях, продолжающихся в течение нескольких лет). В первом случае почвенный путь поступления радионуклидов в растения будет главным источником радиоактивного загрязнения урожая уже в следующем вегетационном сезоне после выпадения радиоактивных осадков. Во втором случае первые 2-4 года будет преобладать аэральный путь радиоактивного загрязнения растений, а в последующие годы – почвенный [42,47].

Радиоактивные вещества, осевшие на поверхность почвы, вступают во взаимодействие с почвенными частицами, и почва, как основной компонент агроценоза, оказывает определяющее влияние на характер миграции радионуклидов по биологическим цепочкам. Известно, что почва является хорошим поглотителем для многих химических веществ, в том числе и для радионуклидов [5,4].

Поглощение радионуклидов происходит сразу же при контакте их с почвой. Разные почвы обладают неодинаковой способностью к поглощению радионуклидов, но в целом поглощается не менее 50%, а во многих случаях значительно больше. Так, при внесении в дерново-подзолистую супесчаную почву растворимых форм радионуклидов было поглощено 66% стронция-90, 98% цезия-137, 98% церия-144, 94% кобальта-60, 49% рутения-106. Еще сильнее радионуклиды поглощаются черноземной почвой: стронций-90 - 96%, цезий-137 — 100%, церий-144 - 100%, кобальт - 60-91%, рутений - 106-61%.

Поглощение и фиксация радионуклидов почвой затрудняет их усвоение корневой системой. Поэтому поступление радионуклидов из почвы в растения в десятки раз меньше, чем из водного раствора, т.е. почва представляет собой мощный барьер на пути миграции радионуклидов по пищевым цепочкам [3,39].

Биологическая избирательная способность растений к усвоению различных химических веществ и различия физико-химических свойств радионуклидов обуславливают неодинаковые размеры поступления отдельных радионуклидов из почвы в растения (таблица 3) [5].

3. Концентрация радионуклидов в урожае ячменя при плотности радиоактивного загрязнения почвы 1 Кu/км2 (почва – выщелоченный чернозем)



Радионуклиды

10-9 Кu/кг

Отношение концентрации радионуклида в соломе к концентрации в зерне

Цинк-65

8.6

2.2

3.9

Стронций-90

4.0

0.3

13.3

Кадмий-115

3.6

1.0

3.6

Марганец-54

1.65

0.3

5.7

Цезий-137

0.43

0.1

4.3

Прометий-147

0.3

0.07

4.3

Рутений-106

0.1

0.02

5.0

Кобальт-60

0.1

0.17

0.59

Церий-144

0.01

0.07

0.14



Из числа приведенных в таблице 3 радионуклидов цинк-65 поступает из почвы в растения в максимальных количествах, как в вегетативные органы, так и в зерно. По концентрации в соломе цинк-65 превосходит рутений-106 в 860 раз. Можно отметить, что в большинстве случаев накопление радионуклидов в вегетативных органах значительно выше, чем в зерне: для кобальта-60 и рутения-106 характерно обратное - преимущественное накопление их в зерне. Отсюда следует, что радионуклидный состав радиоактивного загрязнения почв далеко не безразличен для радиоактивного загрязнения урожая. Существенное значение имеет также длительность жизни радионуклидов, загрязняющих почву. Долгоживущие радионуклиды (такие как стронций-90 и цезий-137) создают длительно действующие источники их поступления в растения и, напротив, короткоживущие, как, например, йод-131 с периодом полураспада около 8 дней, представляет значительно меньшую опасность для загрязнения урожая корневым путем, поскольку за период от начала вегетации растений до уборки урожая он практически исчезает в результате радиоактивного распада [42].

Поступление радионуклидов из почвы в растения и накопление их в урожае сельскохозяйственных культур в значительной мере зависит от биологических особенностей различных видов растений, что может быть обусловлено спецификой их минерального питания, характером распределения корневых систем, продолжительностью вегетационного периода. Приведенные в таблице 7 данные позволяют сопоставить степень радиоактивного загрязнения урожая различных сельскохозяйственных культур стронцием-90 и цезием-137 при поступлении их из почвы в растения. Достаточно отчетливо видно, что даже в пределах одной группы культур - зерновых злаков - различия в загрязнении зерна стронцием-90 могут достигать 50 раз (овес и кукуруза). По загрязнению цезием-137 эти различия значительно меньше. Самым высоким накоплением радионуклидов отличаются бобовые растения, в том числе и горох. В зерне кукурузы, проса, риса накапливаются минимальные количества стронция-90, однако по содержанию цезия-137 рис приближается к бобовым культурам. Надземные вегетативные органы загрязняются стронцием-90 примерно в 10 раз, а цезием -137 в 3-5 раз больше, чем зерно, плоды, клубни, корнеплоды. Очень высокими уровнями радиоактивного загрязнения отличаются кормовые травы [10,12,19].

4. Относительное накопление стронция-90 и цезия-137 в урожае сельскохозяйственных культур (относительно зерна озимой пшеницы, радиоактивное загрязнение которого принято равным единице)



Культуры

Стронций-90

Цезий-137



в зерне, плодах, клубнях, корнеплодах, кочанах

в листьях, стеблях, ботве, соломе

в зерне, плодах, клубнях, корнеплодах, кочанах

в листьях, стеблях, ботве, соломе

Озимая пшеница, рожь

1

12

1

4

Яровая пшеница

3

28

2.6

15

Яровой ячмень

4.5

40

2

8

Овес

5.5

65

2

6

Кукуруза на зерно

0.1

-

1.9

-

Гречиха

5.9

160

-

-

Просо

0.5

40

-

-

Рис

0.7

35

9.1

30

Горох

6.5

70

11

28

Картофель

1.5

86

1.2

0.8

Капуста

2.2

-

2.4

-

Свекла

3.5

16

2.4

-

Морковь

2

13

2.7

-

Огурцы

1.2

-

2.7

-

Кукуруза на силос

-

6.5

-

5.9

Клевер, люцерна (сено)

-

100

-

45

Тимофеевка

-

30

-

30



Различия между сельскохозяйственными культурами по накоплению радиоактивных веществ в урожае могут быть использованы в условиях радиоактивного загрязнения территорий для снижения радиоактивного загрязнения получаемой продукции. Для этого необходимо подобрать для возделывания такие культуры и сорта, в урожай которых поступает минимальное количество радионуклидов [23,28].

Миграция радионуклидов по почвенному профилю, их биологическая доступность растениям в значительной мере определяются процессами взаимодействия их с почвой. К свойствам почвы, влияющим на поведение радионуклидов в почве и в системе почва-растение, относятся: кислотность почвы, величина емкости поглощения, количество и состав обменных катионов, содержание гумуса, минералогический состав почв.

С увеличением кислотности почвы уменьшается прочность связи поглощенных радионуклидов с почвенными частицами, и чем выше кислотность почвы, тем больше количество радионуклидов поступает в растения. Поэтому известкование кислых почв, нейтрализующее их кислотность, может в несколько раз снизить поступление радионуклидов в растения.

Из почв с большой емкостью поглощения, с высокой степенью насыщенности обменными катионами, с высоким содержанием гумуса радионуклиды поступают в растения в значительно меньших количествах, чем из почв с низкими значениями перечисленных показателей. Для радионуклидов стронция-90 и цезия-137 существенное значение имеет содержание в почве их химических аналогов кальция и калия, которые являются элементами питания растений. Поступление стронция-90 в растения обратно пропорционально содержанию обменного кальция в почве. Несколько менее четко эта закономерность проявляется для пары цезий-137 - калий. Внесение в загрязненные почвы минеральных удобрений, как правило, не оказывает существенного и однозначного влияния на период радионуклидов из почвы в растения. При внесении в почву обычно применяемых доз фосфорных и калийных удобрений поступление стронция-90 и цезия-137 в растения несколько снижается. Азотные удобрения либо не оказывают никакого влияния, либо незначительно увеличивают переход радионуклидов из почвы в растения [3,39,40].

Большое разнообразие почв является причиной значительных различий в поведении радионуклидов в почвах и накоплении их в растениях. Поэтому при возделывании сельскохозяйственных растений на разных почвах и в разных регионах может оказаться, что при одном и том же уровне радиоактивного загрязнения почв, величины радиоактивного загрязнения получаемого урожая могут различаться в десятки раз.

5. Среднее содержание стронция-90 (-109 Кu/кг) в урожае основных сельскохозяйственных культур на различных почвах при плотности загрязнения территории 1 Кu/км2



Растения

Почвы

Озимая пшеница и рожь

Яровая пшеница

Яровой ячмень

Овес

Картофель

Гречиха

Свекла столовая.

Дерново-подзолистые:















- песчаные

2

5

8

9

4

8

10

- супесчаные

1

3

5

6

2.6

5

6

- легко и среднесуглинистые

0.6

2

-

-

1.7

3

-

-тяжелосуглинистые

0.3

1

1.5

1.4

0.8

1.5

1.6

Серые лесные

0.4

1.3

1.8

2.0

1.0

1.7

2

Черноземы

0.1

0.3

0.4

0.4

0.1

0.2

0.3

Каштановые

0.2

0.5

0.8

1

0.3

0.5

2



6. Среднее содержание цезия-137 (-109 Кu/кг) в урожае основных сельскохозяйственных культур на различных почвах при плотности загрязнения территории 1Кu/км2



Растения

Почвы

Озимая пшеница и рожь

Яровая пшеница

Яровой ячмень

Овес

Картофель

Гречиха

Свекла столовая.

Дерново-подзолистые:















- песчаные

0.4

0.7

0.6

0.8

0.4

1

2

- супесчаные

0.2

0.5

0.4

0.4

0.2

0.5

1

- легко и среднесуглинистые

0.06

0.17

0.13

0.13

0.1

0.15

0.4

-тяжелосуглинистые

0.03

0.08

0.06

0.06

0.03

0.1

0.2

Серые лесные

0.02

0.06

0.05

0.05

0.08

0.07

0.15

Черноземы

0.01

0.03

0.03

0.03

0.05

0.04

0.07

Каштановые

0.02

0.06

0.05

0.05

0.08

0.07

0.15



Более того, даже на различных разновидностях одного и того же типа почв, накопление радионуклидов растениями также изменяется достаточно сильно. Например, содержание стронция-90 и цезия-137 в урожае пшеницы, выращенной на разных дерново-подзолистых почвах, варьирует в пределах пяти раз, а на черноземах - в пределах трех раз.

Характерно, что влияние почвенных условий на накопление радионуклидов, в урожае сказывается примерно одинаково для всех культур, но на поступление в растения цезия-137 свойства почв оказывают более сильное влияние, чем на поступление стронция-90. В условиях радиоактивного загрязнения территорий наиболее благоприятными, с точки зрения получения урожая пониженного радиоактивного загрязнения, будут почвы, обладающие сравнительно высоким плодородием, такие как серые лесные, каштановые, черноземы[26,28]

Исследования, проведенные на территории Белорусского полесья, где преобладают легкие песчаные почвы, загрязнение цезием-137 в результате радиационной аварии на Чернобыльской АЭС, показали, что поступление цезия-137 из почвы в растения не остается постоянным, а уменьшается с течением времени. Причиной снижения поступления радионуклида из почвы в растения может быть как постепенная миграция его в более глубокие горизонты почвенного профиля, так и протекающие в почве естественные физико-химические процессы включения цезия-137 в кристаллические и коллоидные почвенные структуры, из которых он становится недоступным для растений. Какую-то роль может играть и применение агротехнических мероприятий, направленных на снижение перехода радионуклидов из почвы в растения. Наибольшее снижение поступления цезия-137 из почвы в растения наблюдается в ближайшие периоды времени после радиоактивного загрязнения почвы. В последующие годы продолжается снижение поступления радионуклида в растения, но интенсивность этого снижения с каждым годом уменьшается[3,12,26,42,47]

Загрязнение сельскохозяйственных угодий радиоактивными веществами может быть фактором, усложняющим ведение сельскохозяйственного производства. Все способы и мероприятия, снижающие уровень загрязнения радиоактивными веществами растениеводческой продукции, основаны на закономерностях взаимодействия их с почвами, поступления в растения в зависимости от физико-химических свойств радионуклидов, агрохимических показателей, механического и минералогического состава почв, а также видовых и сортовых особенностей растений, условий их питания и других факторов.[2,11, 13, 14, 26, 28, 32, 33, 34, З7, 39]

Поэтому поиск новых методов и способов снижения содержания радионуклидов в продукции растениеводства является весьма актуальной современной проблемой.




2. Условия и методика проведения исследований



2.1 Характеристика условий исследований



Район местонахождения учебно-опытного поля характеризуется умеренно - континентальным климатом с теплым летом и умеренно -холодной зимой, устойчивым снежным покровом и хорошо выраженными сезонами.

Переход среднесуточной температуры через +5°С приходится на 18 апреля и 13 октября, а продолжительность периода с температурой выше +5°С составляет 174 - 177 дней. Из приведенных данных видно, что теплом могут быть здесь обеспечены все сельскохозяйственные культуры. Переход среднесуточной температуры воздуха через +10°С приходится на 3 мая и 16 сентября, а продолжительность периода составляет 135-138 дней. Весенние заморозки на ровных открытых местах заканчиваются в среднем 6-10 мая, а осенние начинаются 24 - 27сентября. Продолжительность безморозного периода составляет 135 - 146 дней. Полное оттаивание почвы наблюдается 23 - 24 апреля. По влагообеспеченности район поля можно отнести к зоне достаточного увлажнения. Сумма осадков за период с температурой выше +10°С составляет 300 -320мм, испаряемость за тот же период 195 - 210мм.

По природно-географическому районированию Калужской области земельная площадь учебно-опытного поля относится к Угринско-Суходревскому району Смоленско-Московской провинции. Территория учебно-опытного поля делится ложбинами стока на несколько слабоприподнятых участков. Здесь сформировались дерново-подзолистые почвы супесчаные по механическому составу на водно-ледниковых отложениях, подстилаемых мореной. Грунтовые воды подходят ближе к поверхности в ложбинах стока, а так же здесь происходит застой дождевых и талых вод, в результате этого происходит процесс оглеения почв. Здесь сформировались дерново-подзолистые глеевые почвы. К ложбинам стока примыкают слабопониженные участки равнины, где сформировались дерново-среднеподзолистые слабоглееватые почвы. Более половины территории учебно-опытного поля занято лесами.

В геологическом строении территории учебно-опытного поля большая роль принадлежит четвертичным отложениям. Почвообразующие породы на данной территории представлены водно-ледниковыми отложениями, которые на различной глубине подстилаются мореной суглинистой. Водно-ледниковые отложения представлены рыхлыми, слоистыми песками. Эти породы крайне бедны зольными элементами. В механическом составе водно-ледниковых отложений преобладают фракции песка.

В химическом отношении водно-ледниковые отложения характеризуются невысокой суммой поглощенных оснований (3,8-5,2 мг-экв/100 г почвы), гидролитическая кислотность так же низкая (0,35-0,28 мг-зкв/100 г почвы). Степень насыщенности основаниями от 81,2 до 93,6 °/о. Реакция почвенной среды от сильнокислой до близкой к нейтральной (рН 4,5-6,4). Содержание фосфора в среднем 16,25 мг на 100 г почвы, калия 13,6 мг на 100 г почвы.

Подстилание водно-ледниковых отложений мореной оказывает существенное влияние на формирование почвенного профиля.

При подстилании водно-ледниковых отложений мореной резко меняется водный режим, так как морена является хорошим водоупором, задерживает влагу, которую при сильном иссушении верхних горизонтов могут использовать растения. Подстилание верхних супесчаных и песчаных горизонтов суглинистой мореной имеет свои и отрицательные свойства, так как в весеннее время, и во влажные годы морена держит верховодку, что сильно затрудняет своевременную вспашку и дальнейшую обработку почвы.

Почвенный покров учебно-опытного поля представлен дерново-подзолистыми почвами нормально увлажнения. По рельефу данные почвы приурочены к слабоповышенным водоразделам. Пахотный горизонт (Апах) имеет светло-серую окраску, часто с белосоватобурыми пятнами припашки нижнего горизонта и характеризуется комковатой структурой или бесструктурные. Мощность пахотного горизонта колеблется от 24 до 34 см.

Ниже замечают хорошо выраженный оподзоленный горизонт Аг, мощностью от 9 до 20 см с буровато-белесой окраской. Далее, как правило, переходный подзолистый горизонт А2В с белесой окраской. Иллювиальные горизонты В1 и В2 представлены бесструктурными песками буровато -белесого цвета. Данные химического состава почв учебно-опытного поля, на котором расположен экспериментальный севооборот, приведены в таблице



Химический состав дерново-среднеподзолистой песчаной почвы по генетическим горизонтам

Показатели

Номер почвенного профиля





40

40

40

40

40

40

Горизонт

А1

А2

А2В

В1

В2

В3

Глубина, см

0-28

28-38

40-50

65-75

85-95

130-140

Гумус,%

1,21

0,17

-

-

-

-

Сумма поглащенных оснований мг-экв./100г почвы

5,8

4,8

5,9

8,3

10,0

13,0

Гидролитическая кислотность, мг-экв/1ООг почвы

0,58

0,58

0,88

2,28

4,03

4,2

Степень насыщенности основаниями, %

91,6

80,0

87,0

78,4

78,2

75,6

рНсол

6,5

6,0

5,3

3,9

3,4

3,4

Р2О5,мг/100г почвы

26,25

6,02

2,83

-

-

-

К2О5,мг/100г почвы

8,5

8,5

2,5

-

-

-



Супесчаные почвы отличаются низким естественным плодородием, они сыпучи, легко водо - и воздухопроницаемы, маловлагоемки, имеют низкую поглотительную способность. Органические вещества в таких почвах хорошо разлагаются и минерализуются, а минеральные (нитратные формы) вымываются в нижележащие горизонты. Поэтому при внесении органических удобрений необходимо увеличивать нормы и запахивать на глубину 18-22см. Для ускоренного повышения плодородия данных почв необходимо применять целый комплекс агротехнических мероприятий.



Метеорологические условия вегетативного периода 2007 года

Месяц

Декада

Количество осадков, мм

Среднесуточная t воздуха °С





средние многол.

2007

% к норме

средние многол.

2007

% к норме

Апрель

II

13

5

38

4,8

5,9

123



III

15

11

73

8,2

7,0

88



за мес.

41

21

51

4,7

5,4

115

Май

I

21

24

114

5,2

14,5

95



II

17

9

53

12,3

16,1

131



III

20

0

-

13,8

22,1

160



за мес.

58

33

57

13,8

17,6

128

Июнь

I

21

20

95

15,2

15,9

105



II

23

30

130

16,2

17,7

109



III

25

4

16

17,2

16,5

96



за мес.

69

54

78

16,2

16,7

103

Июль

I

30

16

53

17,8

16,3

92



II

30

11

37

18,1

19,5

108



III

31

39

126

18,1

17,2

195



за мес.

91

66

73

18,0

17,7

98

Август

I

26

26

100

17,8

17,7

99



II

25

7

28

16,5

20,8

126



III

24

7

29

15,1

18,1

120



за мес.

75

40

53

16,5

18,9

115

Сентябрь

I

19

22

116

13,0

12,1

93

За вегет. период

353

236

67

14,6

15,8

108



Из таблицы 8 можно заметить, что динамика осадков за вегетационный период 2007г. сильно отличается от средних многолетних. Осадков выпало только 67% от средней нормы. Меньше всего влаги наблюдалось в апреле, мае и августе. В первые месяцы осуществлялся полив с целью компенсировать нехватку почвенной влаги. Также в этой таблице представлена динамика изменения среднесуточной температуры. Как мы видим, она в целом соответствовала средним многолетним данным.


2.2 Схема опыта и ее обоснование



Научно - исследовательская работа проводилась на опытном поле КФ МСХА на экспериментальном участке кафедры сельскохозяйственной радиологии и экологии в 2007 году.

Объекты исследований.

1 .Активный ил с иловых площадок г. Калуги(АИ);

2.Дерново — подзолистая легкосуглинистая почва, с плотностью загрязнения цезием – 137 в 4,3 Ки/км2 или 158,5 Кбк/м2

3 .Сельскохозяйственная культура - ячмень, сорт – Привет .

Схема опыта:

1. Контроль(возделывание с/х культур без АИ);

2. АИ в дозе 10т/га по СВ

3. АИ в дозе 20т/га по СВ

4. АИ в дозе 30т/га по СВ

АИ был внесён в 2006 году. В 2007году исследовали его последействие.

Расположение и размещение повторений и вариантов опытов представлено на рисунке 1



0

10

20

30

30

0

10

20

20

30

0

10

Рисунок 1. Схема расположения опытных делянок (опытное поле КФ МСХА, 2007год)



Опытзаложенв3-хкратномповторении.Расположение делянок трехярусное. Размер опытной делянки 0,2x0,2м. Общая площадь делянки 0,04м2. Общее количество делянок - 12.




2.3 Характеристика методов исследования



Полевой опыт с растениями, почвами АИ проводилась в соответствии с методикой полевого опыта (по Б. А. Доспехову, 1985)

Влажность почвы определяли термостатно-весовым способом. Высушивание образцов производилось в сушильном шкафу в течение 6 часов при температуре 105 С.

Фазы развития ячменя отмечались глазомерно при появлении у 75 % растений признаков наступления данной фазы развития.

Учет засоренности производился подсчетом количества сорняков на делянке.

Измерение роста растений по основным фазам развития производилась с помощью линейки.

Площадь листьев измерялись по методу В.П. Беденко. Измеряли длину и ширину каждого листа с последующим пересчетом на коэффициент 0,75. Площадь листьев определялась по формуле: d x h x 0,75.

Учет урожая проводился сплошным методом с учетной делянки.

Анализ АИ проводился лабораторией Академии коммунального хозяйства. Содержание тяжелых металлов в растениях, продукции, почвах и осадках определяли гостированными методами в лаборатории массового анализа и лаборатории токсикологии Калужского центра «Агрохимрадиология». При этом использовались различные вытяжки, в которых определялось содержание тяжелых металлов методом атомно-адсорбционного анализа.

Бактериологический и гельминтологический анализ осадков очистных сооружений канализации г. Калуги выполняли лаборатории областной санитарно-эпидемиологической службы.

Математическая обработка данных проводилась на ПК с использованием стандартных программ.

Определение содержания радиоцезия в зерне ячменя проводилась по измерению удельной активности по гамма-излучению экспресс-методом на радиометре РУБ-6. При проведении исследования учитывались методы и принципы, изложенные в работах [14,23,29,32,43,46].



2.4 Биологические особенности и технология возделывания ячменя



Яровой ячмень - важнейшая продовольственная, кормовая и техническая культура. Из его зерен изготавливают муку, перловую и ячневую крупу, суррогат кофе. Для хлебопечения ячменная мука малопригодна, при необходимости ее примешивают к пшеничной или ржаной муке (20...25 %). В зерне ячменя содержится 7...15 % белка, 65 % безазотистых экстрактивных соединений, 2 % жира, 5,0...5,5 % клетчатки, 2,5...2,8 % золы. Зерно ячменя широко применяют в качестве концентрированного корма (в 1 кг содержится 1,27 корм. ед. и 100 г переваримого белка).

Ячмень - отличное сырье для пивоваренной промышленности; особенно ценными для приготовления пивного солода считаются двурядные ячмени, имеющие крупное и выравненное зерно, с пониженной пленчатостью (8... 10 %), содержанием экстрактивных веществ более 78...82 % и высокой энергией прорастания (более 95 %).

В нашей стране яровой ячмень возделывают повсеместно - от Заполярья до южных границ. Среди зерновых культур яровой ячмень по посевным площадям занимает первое место, а по валовому сбору зерна - второе, уступая лишь озимой пшенице [23].

Особенности биологии. Ячмень относится к растениям длинного дня. При коротком световом дне сильно затягивается его колошение. Это самая скороспелая культура, длительность вегетационного периода 60...110 дней. Продуктивная кустистость выше, чем пшеницы и овса, питательные вещества из почвы усваивает лучше, чем пшеница, но хуже, чем овес.

Требования к теплу. Жизнеспособные всходы можно получить при температуре 4...5С, но появление их при этом задерживается. Оптимальная температура для прорастания 15...20°С. Всходы переносят кратковременные заморозки до -7...-8 °С, в более поздние фазы развития устойчивость растений к заморозкам снижается. В период цветения и налива зерна ячмень повреждается заморозками -1,5...-2 °С. Морозобойное зерно теряет всхожесть и становится непригодным для пивоваренных целей. Для полного развития ячменя требуется сумма активных температур 1000... 1500 °С для скороспелых сортов и 1800...2000 °С для позднеспелых.

Требования к влаге. Имея короткий вегетационный период, ячмень наиболее продуктивно использует и экономно расходует запасы зимне-весенней влаги и успевает налить зерно в первой половине лета. Коэффициент водопотребления около 400. При набухании семена ячменя поглощают около 50 % влаги от массы воздушно-сухих семян. Наибольшее количество воды ячмень потребляет в периоды выхода в трубку и колошения. Недостаток влаги в период образования репродуктивных органов оказывает губительное действие на пыльцу ячменя.

Требования к почве. Наиболее пригодны для возделывания ячменя плодородные структурные почвы с нейтральной реакцией (рНС0Л 6,8...7,5). Он очень плохо растет на почвах с повышенной кислотностью. Ячмень плохо переносит избыточное увлажнение. На таких почвах он дает низкие урожаи. Хуже растет на легких песчаных и солонцеватых почвах.

Требования к элементам питания. У ячменя в отличие от других зерновых культур, поглощение основных элементов питания происходит за короткий период. Ко времени выхода в трубку он потребляет почти 67 % калия, до 46 % фосфора и значительное количество азота. К началу цветения поглощение питательных веществ почти заканчивается.

Сорта. В Российской Федерации выведено и допущено к использованию более 100 сортов ярового ячменя. Наиболее распространены следующие сорта: Лбава, Андрей, Белгородец, Биос 1, Визит, Гонар, Дина, Донецкий 8, Ерофей, Зазерский 85, Зерно-градский 244, Михайловский, Московский 2, Новосибирский 80, Носовский 9, Путане 553, Одесский 100, Омский 90, Прерия, Риск, Скарлет, Суздалец, Харьковский 99, Эльф и др.

Особенности агротехники. Лучшие предшественники ярового ячменя - хорошо удобренные пропашные культуры, оставляющие чистые от сорняков поля. Хорошими предшественниками считаются озимые зерновые, идущие по удобренному чистому или занятому пару. Для продовольственных и кормовых целей ячмень можно высевать после зернобобовых культур.

Удобрение. Ячмень - наиболее отзывчивая культура на удобрения. Фосфорные и калийные удобрения вносят осенью под вспашку, азотные - весной под предпосевную культивацию. Часть фосфорных удобрений (10...15 кг/га) используют при посеве для лучшего развития корневой системы и формирования более крупного колоса. При выращивании ячменя на пивоваренные цели норму азотных удобрений снижают на 20...25 %. При подсеве под ячмень многолетних трав внесение свыше 60 кг/га азота приводит к выпадению клевера. На плодородных почвах достаточно вносить 30...40 кг/га азота.

Обработка почвы. Система обработки почвы под ячмень не отличается от системы обработки под другие яровые зерновые. Основную обработку почвы проводят осенью. Она состоит из двух приемов: лущения стерни и вспашки, после пропашных культур проводят только вспашку.

Весенняя обработка почвы включает боронование зяби с целью сохранения влаги в почве и предпосевную культивацию.

Для посева следует использовать крупные, выровненные семена с силой роста не менее 80 % и массой семян более 40 г. Для обеззараживания семян ячменя от возбудителей болезней необходимо провести протравливание фундазолом, 50 % с. п. (2,5...3,0 кг/т), витаваксом 200,75% с. п. (2…3,0 кг/т).

Ранний посев - одно из основных условий получения высоких урожаев ячменя. Прохладная погода и достаточное количество влаги в почве способствуют дружному появлению всходов и хорошему развитию корневой системы. При ранних сроках посева ячмень меньше поражается грибными болезнями и успевает раскуститься до массового вылета шведской мухи, почти не подвергается действию засухи.

В европейской части России лучшие сроки посева ячменя - первые 5...7 дней начала полевых работ, его высевают после яровой пшеницы или одновременно с ней.

Способы посева. Ячмень - культура сплошного способа посева, лучше всего его высевать узкорядным или обычным рядовым способом.

Нормы высева при узкорядном способе посева, млн. всхожих семян на 1 га: Нечерноземная зона, Дальний Восток - 5...6; Центрально-Черноземная зона -4,5...5,5; Поволжье, Южный Урал, Зауралье - 3,5...4,0. При возделывании ячменя с подсевом многолетних трав норму высева необходимо уменьшить на 15...20 %.

Глубина заделки семян зависит от влажности и гранулометрического состава почвы. На тяжелых глинистых почвах семена заделывают на 3...4 см, на легких супесчаных - на 5...6, а в засушливых районах глубину заделки семян увеличивают до 6...8 см.

Уход за посевами. Комплексные мероприятия по уходу за посевами ячменя обеспечивают оптимальные условия для роста и развития растений.

Чтобы получились дружные всходы ячменя, в засушливых районах применяют послепосевное прикатывание кольчато-шпоровыми катками. При появлении почвенной корки до появления всходов следует провести боронование поперек посевов легкими боронами. Для борьбы с сорняками в фазе кущения необходимо проводить химическую прополку, используя для этого разрешенные гербициды.

При угрозе поражения посевов ячменя злаковыми мухами, злаковой тлей посевы обрабатывают пестицидами.

Уборка урожая. Ячмень созревает дружно, при наступлении полной спелости колосья поникают и становятся ломкими. Запаздывание с уборкой ведет к большим потерям урожая. Уборку ячменя проводят двухфазным и однофазным способами. При двухфазном способе ячмень скашивают в валки в середине восковой спелости при влажности зерна 35...38 % и через 3...5 дней по мере подсыхания зерна валки подбирают и обмолачивают. При таком способе уборки существенно снижаются потери урожая. Однофазную уборку проводят в фазе полной спелости зерна [23].



2.5 Безопасность жизнедеятельности



Безопасность жизнедеятельности изучает условия возникновения и причины производственного травматизма и профессиональных заболеваний, разрабатывает мероприятия по их предупреждению, а так же созданию здоровых и безопасных условий труда. Решение этих задач возможно лишь при использовании достижений многих научных дисциплин, рассматривающих человека в процессе его труда. Поэтому курс «Безопасность жизнедеятельности» тесно связан с гигиеной и физиологией труда, инженерной технологией, эргономикой, научной организацией труда и рядом технических дисциплин, на которых базируются инженерные решения обеспечения безопасности труда.

Основным двигателем улучшением безопасности труда и условий трудовой деятельности является научно-технический прогресс. Однако научно-технический прогресс неоднозначно влияет на условия труда. К сожалению, наряду с облегчением труда он зачастую повышает потенциальную опасность травм и заболеваний. Это связано в первую очередь с появлением более сложной и мощной техники, повышением рабочих скоростей производственных процессов, внедрением интенсивных технологий, применением новых химических препаратов, возрастанием психологической нагрузки на организм работающих и другими факторами. В связи с этим важно разрабатывать и внедрять в производство более надежные средства защиты человека от вредных и опасных факторов производственной среды, научно обоснованные режимы труда и отдыха, мероприятия по снижению эмоциональных нагрузок, проводить четкий профессиональный отбор работающих, повышать качество их квалификационного обучения. Особенно актуально встает вопрос охраны труда при выполнении механизированных работ.

Обработка почвы и подготовка полей при проведении посевных работ. Перед началом работы агрегатов осматривают поле, убирают солому, камни, засыпают ямы, устраняют другие препятствия, подготавливают полосы для разворота машинотракторных агрегатов, производят противопожарные обкосы и т. д. Вблизи опасных склонов, оврагов и других препятствий, которые не удалось устранить, а также около мест отдыха людей устанавливают вешки высотой 2,5 – 3м предупредительные знаки. На расстоянии 10 от крутых склонов и оврагов пропахивают контрольные борозды, выезд за которые запрещён. Во время работ устанавливают места для поворотов, намечают поворотные полосы, а вдоль крутых склонов и оврагов проводят контрольные борозды. Минимальную ширину поворотной полосы, расположенной вблизи оврага, устанавливают равной удвоенной длине агрегата [6].

В зоне работы агрегата нельзя находиться посторонним лицам. Запрещается также стоять на подножке трактора и переходить с него на прицепное орудие, сидеть на крыльях трактора, прицепном устройстве, навесной машине. Через канавы и другие препятствия агрегаты с навесными орудиями переезжают под прямым углом, на малой скорости, избегая резких толчков и больших кренов трактора.

Для работы на крутых склонах применяют специальные машины. На участках, где проходят линии электропередач, работа и проезд агрегатов разрешаются при соблюдении определенных расстояний от наивысшей точки машины или груза до проводов в зависимости от напряжения.

Выделяют места для отдыха, отмечаемые хорошо видимыми вешками, а в ночное время — освещаемые. Отдых и сон в траве, у обочины дорог, где работают агрегаты, в борозде, кустарнике, а также под находящимися на стоянке и в поле машинами запрещены. Места отдыха механизаторов должны отвечать санитарно-гигиеническим требованиям, инструкциям по технике безопасности. Они обеспечиваются средствами оказания доврачебной помощи, питьевой водой, содержатся в чистоте и не загромождаются посторонними предметами [7].

Агрегат для выполнения полевых работ должен быть исправным и отвечать требованиям правил безопасной эксплуатации. Старшим на агрегате является тракторист. К работе на агрегатах допускаются лица, знающие технологию и меры безопасности

Уборка зерновых и зернобобовых культур. При уборке травмирование происходит вследствие нарушения правил эксплуатации и инструкций по технике безопасности, ошибок обслуживающего персонала, ухудшения технического состояния машин. Безопасность труда обеспечивается: выбором прогрессивных технологий, соответствующих зональным особенностям; соблюдением правил технической эксплуатации машин и механизмов; правильным допуском персонала к выполнению работ; организацией перевозки обслуживающего персонала на место работы и обратно; пропагандой безопасных методов работы; выполнением Инструкций по технике безопасности для комбайнеров зерноуборочных комбайнов [11].

Технологические процессы и машины должны соответствовать природно-климатическим условиям и рельефу местности. Разбивку па загоны, обкосы и прокосы полей проводят только в светлое время. Способы движения машины на поле должны исключать случаи их столкновения. В темное время суток работают со всеми исправными источниками света.

При уборке в условиях повышенной влажности (более 20%), засоренности, полеглости применяют: деревянную лопату для проталкивания влажного зерна к выгрузному шнеку, предохранительные устройства на горловинах бункеров, препятствующие проталкиванию руками и ногами влажного зерна, дополнительные сигнальные устройства для уборки полеглых хлебов. При поворотах скорость движения не должна превышать 4 км/ч, а на склонах - 3 км/ч.

Работа на неподготовленных полях не разрешается. Поля проверяют па соответствие их состояния характеристикам Ведомости паспортизации полей. Поля (чеки) должны иметь обкошенные углы, полосы для разворота транспортных средств, противопожарные обкосы и обозначенные места для отдыха.

Техническое состояние уборочных машин должно соответствовать требованиям нормативным документам и заводских руководств по их эксплуатации. Машины с техническими неисправностями к уборке не допускаются [7].

Заготовка кормов. Основные требования безопасности при заготовке кормов установлены в соответствии с отраслевыми стандартами.

При скашивании кормовых культур особую осторожность следует соблюдать при обслуживании режущего аппарата косилок. Известно много случаев порезов, ампутаций пальцев, конечностей из-за нарушения правил обращения с косилками. Недопустимо находиться впереди работающего режущего аппарата. Очистку следует проводить в рукавицах специальными крючками-чистиками. При обслуживании косилок и жаток комбайнов нельзя опираться на режущий аппарат [1].

Крышку измельчающего барабана для выполнения работ по его обслуживанию открывают только после выключения двигателя и полной остановки барабана. Нельзя эксплуатировать барабан с ненадежно закрепленными или несимметрично расположенными ножами. Запускать двигатель с открытой крышкой нельзя. [8].

При прессовании сена (соломы) нельзя находиться на пресс-подборщике, особенно на прессовальной камере, нельзя заглядывать в нее, направлять руками вязальную проволоку в вязальном аппарате, находиться в зоне вращения маховика, проталкивать массу в приемную камеру. При использовании пресс-подборщика в стационарных условиях массу в приемную камеру подают с расстояния не менее 1,5 м, а вилами работают не ближе 0,5 м. Руками подавать массу недопустимо.

Скирдование проводят только в светлое время суток при скорости ветра не более 6 м/с. Для увеличения устойчивости на трактор, оборудованный стогометателем, устанавливают противовес (900 кг), а колеса расставляют на максимальную ширину колеи. Тщательно контролируют состояние тяговых тросов волокуш. Диаметр их должен быть не менее 18мм, концы тросов, а так же места их сращивания надежно заделывают и на длине 0,5м обшивают брезентом или другим плотным материалом. Связывать трос узлом нельзя.

Транспортировка массы на стогометателе осуществляют при высоте грабельной решетки от земли не более 1,5м. подъем ее проводят лишь непосредственно у скирды (стога), скорость движения стогометателя при этом не должна быть более 3км/ч.

Действиями тракториста, подающего сено (солому) на скирду, руководит старший скирдоправ. Всего на скирде должно находитьсяне более 6 скирдоправов. Им не следует приближаться ближе 1,5м к краю скирды и 3м к грабельной решетке погрузчика.

По достижении высоты скирды 2 м вокруг нее укладывают слой соломы шириной 2 м и высотой 1 м (для смягчения удара на случай падения рабочего со скирды). Поднимать рабочих на скирду с помощью стогометателя запрещено.

Послеуборочная обработка продукции растениеводства. Послеуборочную обработку продукции растениеводства проводят в специальных помещениях и на производственных площадках, соответствующих нормам технологического проектирования. Оборудование в производственной зоне расставляют с интервалом не менее 0,8-1м, а там, где требуется проезд техники, - на её ширину с дополнительными проходами до 0,7м с каждой стороны машины.

Недопустимо нахождение людей в бункерах-накопителях зерна. Известны случаи, когда при выпуске из них зерна находившихся по недисциплинированности в бункере людей насмерть заваливало зерном.

Завальные ямы, люки, бункеры, лестницы, переходы и другие опасные зоны ограждают и обозначают сигнальными цветами и предупредительными знаками. На всех лазовых люках бункеров и завальных ямах устанавливают металлические решетки, работа без них запрещена. Крышки и люки закрывают на замок, ключ от него должен находиться у руководителя работ.

Для обслуживания высокорасположенного оборудования предусматривают стационарные площадки и лестницы, установленные под углом не более 60°, имеющие рифленые ступеньки. Междуэтажные лестницы через каждые 3—5 м оборудуют переходными площадками.

Горячие воздуховоды, диффузоры, расположенные в доступных местах, изолируют и ограждают. Ограждению также подлежат все движущиеся части трансмиссии, расположенные на высоте до 2 м от пола.

Зерноочистительно-сушильные пункты оборудуют сигнализацией и системой блокировки на случай завалов зерна в бункере или случайного отключения одной из машин.

Нельзя устранять завалы нории руками во избежание травмирования, так как по мере удаления зерна нагруженная сторона ленты может дать обратный ход. Норию очищают через люк в башмаке специальным скребком после отключения электродвигателя. Перемещают электрифицированные машины на другое рабочее место только после их обесточивания. При этом следят, чтобы не было наезда на питающий кабель или его натягивания [44].




3. Результаты экспериментальной работы (с экономическим обоснованием)



3.1 Эколого-агрохимическая характеристика активного ила



На очистных сооружениях канализации (ОСК) г. Калуги, производительностью около 160 тыс. м. куб/сутки, очистка сточных вод осуществляется по классической схеме, включающей механическую и биологическую очистку и обеззараживание.

Обезвоживание активного ила в течение длительного периода времени осуществлялось путем подсушки в естественныхусловиях на иловых площадках (около 50 га.). В настоящее время значительная часть площадок полностью заполнена и не используется для приема новых порций жидких осадков. Продолжительность нахождения подсушенных осадков на таких площадках достигает 5-10 лет и более. В последнее время основным методом обезвоживания является механическое обезвоживание с флокулянтами на центрифугах типа ОГШ. Механически обезвоженный активный ил (АИ и ОАИ) вывозится на свободную иловую площадку самосвалами. Продолжительность пребывания ОАИна площадках достигает 2-3 года. Метод естественной подсушки осадков на иловых площадках сохранился в качестве резервного к центрифугированию.

Таким образом, на ОСК г. Калуги имеются два вида осадков:

- Осадки после механического обезвоживания на центрифугах с флокулянтами(ОАИ или КЕК);

- Осадки, подсушенные в естественных условиях на иловых площадках в течение 5-10 лет и более (АИ);

Настоящие исследования проводились с целью определения возможных путей размещения в окружающей среде накопленных и образующихся на ОСК г. Калуги осадков. Наиболее реальными приемами являются утилизация указанных осадков в качестве удобрения, однако следует предварительно проводить их агрохимическую и экологическую оценку. Требования к осадкам при утилизации их в качестве удобрении определяются вводимым с 01.10.2001 года ГОСТа 17.43.07-2001:

Охрана природы. Почвы. Требования к свойствам осадков сточных вод при использовании их в качестве удобрения;

Типовым технологическим регламентом использования осадков сточных вод в качестве органического удобрения;

Минсельхоза РФ и СаНПиН 2.1.7 537-96;

Гигиенические требования к использованию сточных вод и их
осадков для орошения и удобрения.

Результаты эколого-агрохимической оценки АИ представлены в таблице 10.



Эколого-агрохимическая характеристика активного ила (АИ очистных сооружения канализации г. Калуги 2006г.)

№ п/п

Наименование показателя

Единица измерения

Методика испытаний

Значение

Допустимые значения по СаНПиН 2.1.7 573-96

1.

Влажность

%

ГОСТ 26713-86

62-80

не боле 82

2.

Органическое вещество

% на СВ

ГОСТ 26714-85

45-46

не менее 20

3.

Азот общий

% на СВ

ГОСТ 2715-85

2,4-3,3

не нормиров.

4.

Фосфор общий

% на СВ

ГОСТ 26717-85

5,5-6,7

не нормиров.

5.

Калий общий

% на СВ

ГОСТ 26718-85

0,41-0,45

не нормиров.

6.

Кислотность (рНсол)

-

ГОСТ 712-85

7-8,2

5,5-8,5

7.

Свинец (РЬ)

мг/кг СВ

ААМ

150-250

не более 1000

8.

Марганец (Мп)

мг/кг СВ

ААМ

340-780

2000

9.

Кадмий (Cd)

мг/кг СВ

ААМ

135-220

30

10

Никель (Ni)

мг/кг СВ

ААМ

180-600

400

11

Хром (Сг общ)

мг/кг СВ

ААМ

4000-6000

1200

12

Цинк (Zn)

мг/кг СВ

ААМ

4300-4600

4000

13

Медь (Си)

мг/кг СВ

ААМ

1800-3500

1500

14

Ртуть (Нд)

мг/кг СВ

Ртут. Анал.

0,16-1,4

15

15

Мышьяк (As)

мг/кг СВ

МУ ЦИНАО-93

16-35

20

16

Коли-титр

г

МУК 4.2.796-99

0,001-0,0001

не более 0,01

17

Патогенные











микроорганизмы в Т.И. сальмонеллы

в 50г.

МУК 4.2.796-99

не обнаруж.

отсутствие

18

Яйца гельминтов (жизнеспособные), шт

в 50г.

МУК 4.2.796-99

не обнаруж.

отсутствие



Эколого-агрохимическая характеристика обезвоженного осадка сточных вод (ООСВ ОСК г Калуги, 2006г.)

№ п/п

Наименование показателя

Единица измерения

Методика испытаний

значения

Допустимые значения по СаНПиН 2.1.7.573-96

1

Свинец

мг/кг

ААС

103

1000

2

Кадмий

мг/кг

ААС

16

30

3

Никель

мг/кг

ААС

74

400

4

Ртуть

мг/кг

Ртутн. анализ

0,04

15

5

Медь

мг/кг

ААС

670

1500

6

Цинк

мг/кг

ААС

2600

4000

7

Хром

мг/кг

ААС

950

1200

8

Мышьяк

мг/кг

МУЦИАНО-93

7,7

20

9

Марганец

мг/кг

ААС

930

2000

10

Цезий-137

бк/кг

спектрометр

не обнаруж

отсутствует

11

Влага

-

удобрения

59

не более 82

12

РН

% на СВ

органические

7,9

5,5-8,5

13

Органич. вещество

% на СВ

методы

56,0

не менее 20

14

Азот общий

% на СВ

анализа

3,4

не нормир.

15

NH4

% на СВ

Гост 26712-85

0,20

не нормир.

16

Р2О5

% на СВ

Гост 26718-85

5,0

не нормир.

17

К2О

% на СВ



0,4

не нормир.

18

С





32,6

не нормир.

19

C:N





9,6

не нормир.



Одним из главных показателей, характеризующих физико-механические свойства осадков, является их влажность. Влажность, как и содержание сухих веществ в осадках, являются непостоянными величинами и зависят от состава самих осадков, наличия органических соединений, способа обработки, времени выдержки осадка, сезонных явлений и тому подобное. В соответствии с требованиями типового технологического регламента, влажность осадков утилизируемых в качеств удобрений, должно быть не выше 85%. А в соответствии с требованиями СаНПиН 2.1.7.973-96 влажность осадков не должна превышать 82%. Влажность во всех исследованных пробах осадков ниже нормативного порога, механический обезвоженный осадок (КЕК) имеет влажность порядка 60%, а влажность осадков подсушенных в естественных условиях на иловых площадках (АИ) колеблется в широких пределах от 62 до 80%.

Содержание органических веществ в ОАИ составляет 66%, азота - 3,4%. Концентрация фосфора в этих осадках составляет 5%, калия ниже, чем в традиционных органических удобрениях и составляет всего 0,4%. Это обусловлено тем, что соединения калия растворимы и практически не задерживаются в осадках.

В АИ содержание органических веществ меньше (45 - 46 %), чем в ООСВ из-за минерализации при длительных сроках нахождения на иловых площадках, но все же заметно превышает нижний нормативно допустимый предел (20 %). Содержание в ОСВ азота - 2,4 - 3,3 %; фосфора - 5,5 - 6,7 %; калия - около 0,4%.

Оценивая в целом агрохимические показатели осадков ОСК г. Калуги, следует отметить, что они соответствуют нормативным требованиям к осадкам согласно СаНПиН 2.1.7. 573 - 96, типового технологического регламента и вновь вводимого ГОСТ.

Как известно, в осадках городских сточных вод могут содержаться примеси токсичных органических и минеральных веществ. Однако, лишь последние, в форме соединений тяжелых металлов (ТМ) и мышьяка, реально ограничивают применение осадков в качестве удобрения, влияют на их агроэкологическую оценку и класс опасности.

Анализ полученных, данных показывает, что содержание нормированных ТМ в ОАИ не превышает установленные нормативы, причем содержание Pb, Ni, Hg и Mn соответствует ПДК или ОДК почв.

Повышенная концентрация некоторых ТМ в АИ объясняется длительным их хранением, иссушением и неоднократным внесением новых порций АИ на одну и ту же иловую площадку. Поэтому в перспективе не следует их хранить на площадке более 5 лет.

Требованиями нормативных документов нормируются такие санитарно - бактериологические и паразитологические показатели: титр - коли, патогенные микроорганизмы и яйца гельминтов. Для достижения нормативных значений по этим показателям проводится обезвоживание осадков различными способами (термофильное обезвоживание, пастеризация, обработка известью, аммиаком или другими реагентами, а также выдерживают на иловых площадках). По данным исследований коли — титр АИ, выдержанных в течение 2-3 лет соответствует нормативу. Патогенные микроорганизмы и яйца гельминтов, опасные для здоровья человека, во всех исследованных пробах не обнаружены [7].



3.2 Динамика полевой влажности дерново-подзолистой легкосуглинистой почвы при возделывании ячменя



Одним из важных показателей, определяющих уровень урожайности сельскохозяйственных культур, является влагообеспеченность в течение вегетационного периода. Влагообеспеченность культур определяется в основном двумя факторами: влагозапасами в почве и количеством выпадаемых осадков. Эти два фактора также тесно связаны между собой, чем больше осадков, тем выше влагозапасы в почве. Количество запасов влаги в почве зависит от свойств, состава почвы, масштабов потребления растениями, водного режима ибаланса [16,23].

При проведении различных исследований по эффективности агроприемов обязательно следует контролировать динамику полевой влажности почвы. Результаты наших исследований по динамике изменения полевой влажности дерново - подзолистой легкосуглинистой почвы при возделывании ячменя по различным дозам АИ представлены в таблице11.


Динамика полевой влажности дерново–подзолистой легкосуглинистой почвы по вариантам опыта (в % от АСП, опытное поле КФ РГАУ-МСХА 2007г.)

Вариант опыта

Фаза развития ячменя



всходы

кущение

Выход в трубку

колошение

цветение

Восковая спелость

Среднее за период вегетации

0

17,2

14,3

12,8

13,3

11,2

10,9

13,3

10

17,5

14,5

13,3

13,5

11,7

11,2

13,6

20

17,8

15,1

13,7

14,0

12,2

11,5

14,1

30

18,2

15,4

14,1

14,4

12,7

11,9

14,4



Примечание: НВ почвы = 18,9%

Наименьшая влагоемкость (НВ) дерново-подзолистой легкосуглинистой почвы опытного поля на нашем экспериментальном участке составляет около 11% от массы сухой почвы, а радиоактивной почвы - 18,2%

Анализ данных таблицы 5 показывает, что динамика полевой влажности почвы при возделывании ячменя различным системам удобрения складывалась по - разному в зависимости от состояния агроценоза ячменя на опытных делянках.

Из полученных данных видно, что влажность дерново - подзолистой легкосуглинистой почвы изменяется в течении вегетации.

Наибольшая влажность почвы приходилась на фазу всходов 17,2-18,2% по разным вариантам опыта. Наименьшая влажность почвы приходилась на фазу восковой спелости, она составляла 10,9-11,9% по разным вариантам опыта.

Следует отметить, что 2007 год был достаточно засушливым, особенно первый месяц после посадки. Ячмень, является одной из засухоустойчивых культур, но для восполнения почвенной влаги в начальные периоды роста, были проведены несколько поливов. Т.о. запасы почвенной влаги для формирования урожаев ячменя были достаточны на всех опытных делянках и они не лимитировали уровень урожайности.


3.3 Рост и развитие ячменя



Жизненный цикл ячменя, как всех зерновых хлебов состоит из последовательно сменяющих друг друга, тесно связанных между собой фаз, наступление которых устанавливают по внешним морфологическим признакам растения. Начальным периодом жизни зерновых хлебов считается переход семян из состояния покоя в активное состояние (набухание и прорастание семян). Затем наступает период роста зародышевого корня, стебля и образование листьев. В пазухах зародышевого стебля начинается образование боковых побегов и вторичных, или придаточных, корней. Через некоторое время наступает стеблевание и усиленный рост междоузлий стебля и листовых пластинок. После колошения рост вегетативных органов замедляется, а затем полностью заканчивается. В этот момент завершается формирование генеративных органов [12]. У ячменя можно выделить следующие фазы: всходы - кущение - выход в трубку -колошение - цветение - спелость. Дата наступления вышеуказанных фаз развития ячменя в вариантах опыта представлены в таблице 12.



Сроки наступления основных фаз развития ячменя по вариантам опыта, (опытное поле КФ РГАУ-МСХА, 2007г.)

Вариант опыта

Фазы развития ячменя



посев

всходы

кущение

Выход в трубку

колошение

цветение

Молочная спелость

Восковая спелость

0

4.05

13.05

26.05

11.06

25.06

6.07

20.07

1.08

10

4.05

13.05

23.05

7.06

21.06

3.07

18.07

2.08

20

4.05

13.05

22.05

6.06

20.06

2.07

18.07

2.08

30

4.05

13.05

22.05

6.06

20.06

1.07

17.07

2.08



Анализируя данные таблицы 12 можно сделать вывод о том, что на первых этапах развития ячменя нет различий в датах наступления фаз всех опытных делянках. Разница контроля на фоне внесения различных доз ОСВ составила в среднем 4-5 дней.

Наиболее поздняя фаза наступления восковой спелости зерна ячменя наблюдалась при внесении рекомендованных доз ОСВ-20,30 - 2.08, а наиболее ранняя - без внесения удобрений-1.08.



3.4 Особенности роста и развития ячменя



Под ростом понимают необратимое увеличение линейных размеров, поверхности, объема растительного организма. Рост представляет собой интегральный процесс и является результатом функциональной деятельности органов и растительного организма в целом.

Жизненный цикл растения состоит из двух периодов - вегетативного и репродуктивного. В течение первого периода интенсивно образуется вегетативная масса, усиленно растет корневая система, происходит кущение, закладываются органы цветка. Репродуктивный период включает цветение и плодоношение. После цветения в значительной мере изменяется характер физиологических и биохимических процессов, уменьшается влажность вегетативных органов, резко снижается содержание азота в листьях, происходит отток пластичных веществ к их вместилищам, прекращается рост стеблей в высоту.

Под развитием растений понимают качественные физиологические, биохимические и морфологические изменения при новообразовании элементов структуры организма, которые обуславливают прохождение растением определенных этапов жизненного цикла — онтогенеза: молодости, половой зрелости, размножения, старения и отмирания.

Рост и развитие отражают наследственные особенности и всю совокупность процессов взаимодействия растительного организма с факторами внешней среды, они связаны между собой (23).

Для выявления эффективности АИ по сравнению с контролем очень важно наблюдать за количественными и качественными изменениями растений ячменя. Анатомические и морфологические изменения, происходящие под воздействием каких-либо факторов, могут в конечном итоге повлиять на уровень и качество урожая ячменя. Поэтому мы провели определенные наблюдения за ростом и развитием растений ячменя при возделывании его на фоне различных систем удобрений. Основные результаты исследований представлены в таблице 13.



Динамика роста растений ячменя по вариантам опыта (см, опытное поле КФ РГАУ-МСХА, 2007г.)

Вариант опыта

Фаза развития ячменя



кущение

Выход в трубку

колошение

цветение

Молочная спелость

Восковая спелость

разница

0

12

26

38

41

43

43

-

10

15

29

40

43

46

46

+3

20

17

30

42

45

48

48

+5

30

18

31

43

46

49

49

+6



Результаты, представленные в таблице 13, доказывают влияние улучшения питательного режима почв за счет внесения различных доз АИ на увеличение высоты роста растений ячменя. Наибольшие значения высоты развития ячменя наблюдается на делянках с внесением рекомендованной дозы Аи - 10т/га по сухому веществу и дозы АИ в 30 т/га. Наименьшее значение высоты роста отмечается на опытных делянках без внесения АИ. Разница в высоте растений в восковую спелость между этими вариантами доставляет 3см. Хорошую динамику роста ячменя придают дозы (20-30 т/га АИ). Отметим, что интенсивный рост растений ячменя наблюдается в основном от фазы кущения до цветения на всех делянках опытов.



Окраска растений ячменя по вариантам опыта (опытное поле КФ РГАУ-МСХА, 2007г.)

Варианты 

Фазы развития культуры



всходы

кущение

выход в трубку

колошение

цветение

молочная спелость

уборка

Контроль

Светло-зеленая

Зеленая

Зеленая

Светло-зеленая

Соломенная

Соломенная

Соломенная

10

Светло-зеленая

Зеленая

Зеленая

Светло-зеленая

Соломенная

Соломенная

Соломенная

20

Зеленая

Темно-зеленая

Темно-зеленая

Зеленая

Зелено-соломенная

Соломенная

Соломенная

30

Темно-зеленая

Темно-зеленая

Темно-зеленая

Зеленая

Зеленая

Зелено-соломенная

Соломенная



Внесение различных доз АИ приводит к более длительному сохранению растениями ячменя своей зеленой окраски.



Динамика площади листьев растении ячменя по вариантам опыта (кв.м/га, опытное поле КФ РГАУ-МСХА, 2007г.)

Вариант опыта

Фаза развития ячменя



кущение

Выход в трубку

колошение

цветение

Молочная спелость

Восковая спелость

0

3740

7600

12200

12450

12300

12100

10

5060

8900

14050

14600

14200

13900

20

5770

10200

15960

16400

16100

15800

30

5890

10850

16140

16600

16300

16100



По результатам таблицы 15 видно, что наибольшая площадь листьев наблюдается на делянках с внесением ОСВ в фазу молочной спелости и составляет 16300м/га.

В то же время наименьшая площадь листьев на не удобренных делянках и составляет 12300м/га.

Можно сделать вывод, что площадь листьев ячменя в течении вегетационного периода увеличилась равномерно.



3.5 Засоренность посевов ячменя



Сорняки - это растения, засоряющие сельскохозяйственные угодья и наносящие вред сельскохозяйственным культурам. Сорняки причиняют огромный ущерб сельскому хозяйству. Они снижают урожайность культур, ухудшают качество продукции.

Развивая мощную корневую систему, сорняки поглощают большое количество влаги и питательных веществ, чем культурное растение. Многие сорняки затеняют почву, в результате ее температура снижается на 2-4°С, ухудшается жизнедеятельность почвенных организмов и культурных растений. Кроме того, имеются сорняки, непосредственно истощающие культурное растение, питаются за его счет (паразитные и полупаразитные).

Сорняки способствуют размножению вредителей и распространению болезней сельскохозяйственных растений. Так, на корнях злаковых сорняков откладывают яйца гессенская муха, и шведская муха - опаснейшие вредители хлебных злаков.

Засоренность посевов приводит не только к снижению урожайности сельскохозяйственных культур, но и к ухудшению качества продукции. Многие сорняки вредны и даже ядовиты для сельскохозяйственных животных и для человека.

Одним из факторов, снижающих урожайность зерновых культур, является рост и развитие сорных растений в посевах агроценозов. Поэтому при внедрении в СХП различных новых технологических приемов возделывания, с/х культур необходима проверка влияния нового агроприема на засоренность посевов.

Удобрения являются мощным стимулом повышения урожайности не только с/х растений, но могут вызвать за счет избыточного питания и бурное развитие сорняков. Поэтому мы провели наблюдения за развитием и наличием сорняков в посевах ячменя на фоне внесения различных систем удобрений.

Результаты наших исследований засоренности посевов ячменя при различных дозах АИ представлены в таблице 16.




Засоренность посевов ячменя по вариантам опыта(Вид и количество, опытное поле КФ РГАУ-МСХА, 2007г.)

Варианты

Фазы развития культур



всходы

кущение

колошение

Молочная спелость

уборка

Контроль

Редька Дикая-15 Марь белая-16 Осот-2

Редька дикая-5 Пырей-13 Осот-4

Редька дикая-15 Пырей-12 Марь белая-4 Осот-5

Хвощ-4 Редька дикая-15 Марь белая-14 Пырей-3

Редька дикая-3

Марь белая- 15

Осот-2

Пырей-3

10

Редька дикая-9

Марь белая-12

Вьюнок полевой-8

Осот-4

Редька дикая-12 Пырей-18 Марь белая-9 Осот-5

Осот-4

Пырей-5

Марь белая-8

Хвощ-3

Марь белая-9

Редька

дикая-3

Пырей-4

Осот-5

Хвощ-5

Редька дикая-7 Марь белая-4 Осот-5

20

Редька дикая-9 Марь белая-17

Вьюнок полевой-18 Марь белая-20 Пырей-5

Вьюнок

полевой-6

Марь

белая-25

Редька

дикая-7

Пырей-5

Вьюнок

полевой-7

Марь

белая-20

Редька

дикая-5

Редька дикая-7 Марь белая-15

30

Редька дикая-5 Марь белая-4 Пырей-5

Вьюнок

полевой-4

Редька

дикая-5

Осот-3

Вьюнок

полевой-6

Редька

дикая-3

Марь

белая-5

Осот-4

Редька

дикая-5

Осот-3

Редька

дикая-5

Осот-2



Как видно из таблицы 16, основным сорняком посевов ячменя является злостный сорняк - пырей ползучий, который встречается в достаточно большом количестве на всех делянках опыта. Наибольшую засоренность посевов наблюдается на контрольном варианте без внесения удобрений. Это можно объяснить тем, что на этой делянке ослаблена агрофитоценотическая способность подавления сорняков.

Следует отметить о малом количестве сорняков в посевах ячменя при внесении АИ. По нашему мнению это связано с двумя факторами: во-первых, отсутствием жизнеспособных семян сорняков в составе осадков после технологической обработки; во-вторых, медленным освобождением элементов питания из осадков в ходе постепенной минерализации органического вещества, тут же поглощаемого корнями ячменя, а значит, мало их достается сорнякам. Общее количество сорняков на делянках с АИ составляет от 59 до 92 штук.



3.6 Урожайность и структура ячменя



Урожайность - это интегральный показатель всей совокупной хозяйственной деятельности, природно-климатических условий, развития научно-технического прогресса, технологии возделывания, химизации, мелиорации, экономических отношений, организации и управления СПХ, состояния почвенного плодородия, погодных условий вегетационного периода и многих других факторов.

Из агрохимии известно, что разные виды и нормы удобрений по-разному влияют на уровень урожайности ячменя. ОСВ- не традиционные, комплексные органно-минеральные удобрения.

Об их эффективности следует судить прежде всего по влиянию на уровень урожайности ячменя по сравнению с контролем. Результаты наших исследований по данному вопросу представлены в таблице 17.



Урожайность ячменя по вариантам опыта на дерново-подзодлистой легкосуглинистой почве в условиях внесения различных доз активного ила (ц/га, опытное поле КФ РГАУ-МСХА,2007г)

Вариант опыта

Средняя урожайность

разница





ц/га

%

0

12,0

-

-

10

16,0

+4

33,3

20

21,3

+9,3

77,5

30

25,0

+13

108,3





НСР05=2.105


Данные таблицы 17 показывают, что использование АИ в качестве удобрения ячменя приводит к существенному повышению его урожайности, достигая величины соответственно от 16 до 25 ц/га. По сравнению с урожайностью ячменя на не удобренной делянке, прибавка составила от АИ 4-13 ц/га.



3.7 Содержание радиоцезия в зерне ячменя



Результаты исследований представлены в таблице 18.

Анализируя данные таблицы можно отметить, что внесение в дерново -подзолистую легкосуглинистую почву осадков сточных вод в качестве удобрения ячменя позволяет снизить содержание радиоцезия в зерне данной культуры. При внесении ОСВ в дозе 10 т/га по СВ удельная активность зерна снижается с 31 Бк/кг,(контроль) до 20Бк/кг, а при внесении ОСВ в дозе ЗОт/га-до 10Бк/кг. В соломе также видно снижение содержания радиоцезия на 114 Бк/кг при дозе внесения 10 т/га и на 174 Бк/кг при дозе внесения 30 т/га.



Удельная активность зерна ячменя на дерново-подзолистой легкосуглинистой почве в условиях внесения различных доз активного ила (Бк/кг, опытное поле КФ РГАУ-МСХА,2007г.)

Вариант

Ап,кu/км2

Фон ,Бк

Км

Солома

зерно









А ,Бк

Уа ,Бк/Кг

А ,Бк

Уа ,Бк/Кг

Контроль

4,3

100

34

70

234

9,5

31

10 т/га АИ

4,3

100

34

55

120

9

20

20т/га АИ

4,3

100

34

42

85

7

15

3От/га АИ

4,3

100

34

35

60

6

10



Полученные результаты исследований свидетельствуют о наличии защитных противорадиационных функций у активного ила при возделывании ячменя на загрязненной радиоцезием пашне. Удельная активность зерна ячменя снижается в 2-3 раз в зависимости от дозы внесения активного ила в дерново-подзолистую легкосуглинистую почву. Подобный радиомелиаративный эффект можно объяснить следующими факторами:

-За счет повышения урожайности ячменя при внесении активного ила в качестве удобрения и возникновения эффекта «разбавления» радиоцезия в большой биомассе зерна;

-За счет повышения сорбционной емкости почвы по отношению к радиоцезию при внесении активного ила как органического удобрения;

-За счет возможной блокировки механизма поглощения радиоцезия корневой массой ячменя из-за сложного органоминерального полиэлементного состава активного ила.

Таким образом, можно рекомендовать сертифицированный по качеству активный ил в качестве удобрения ячменя в условиях радиоактивного загрязнения территории после Чернобыльской катастрофы с целью повышения урожайности и снижения удельной активности зерна. При этом необходимо систематически проводить мониторинговые исследования за состоянием агроэкосистемы с целью выяснения направленности изменения ее «здоровья».



3.8 Экономическая эффективность использования активного ила при возделывании ячменя



Экономическая эффективность производства это отношение между полученными результатами производства (продукции и материальных услуг) и затратами труда и средств производства. Она является наиболее важным экономическим показателем при возделывании сельскохозяйственных культур и получения любого вида продукции. Для расчета экономической эффективности используются следующие показатели: площадь, урожайность, валовой сбор, производственные затраты, себестоимость, чистый доход и уровень рентабельности.

Прибыль характеризуется конечным финансовым результатом хозяйственной деятельности в процессе расширенного воспроизводства.

Уровень рентабельности это отношение суммарной среднегодовой стоимости основных производственных фондов и материальных оборотных средств.

Себестоимость продукции это издержки предприятия на производство и реализацию продукции, являющаяся частью ее стоимости.

Экономическая эффективность в сельском хозяйстве выполняет такие задачи как: повышение динамического роста и развитие эффективности всех отраслей, увеличение производства и повышение качества продукции.

Важнейшими путями повышения эффективности сельскохозяйственного производства является: постоянное обновление и совершенствование техники и технологии производства, использований достижений научного прогресса, совершенствование структуры производства, рациональная внутренняя специализация, улучшение использование производственных фондов и капиталовложений, снижение себестоимости и повышение рентабельности производства.



Экономическая эффективность возделывания ячменя сорта привет в условиях применения различных доз АИ

Показатели

Контроль

АИ10

АИ20

АИ30

1. Урожайность всего, ц/га

12

16

21,3

25

2. Площадь, га

100

100

100

100

3. Валовый сбор всего, ц

1200

1600

2130

2500

4. Производственные затраты, тыс.руб

793,20

827,06

868,89

899,87

5. Себестоимость 1 ц продукции, руб

661,00

516,91

407,93

359,95

6. Цена продукции, руб/ц

600,00

600,00

600,00

600,00

7. Стоимость валовой продукции всего, тыс.руб

720

960

1278

1500

8.Чистый доход, тыс.руб

-73,2

132,94

409,11

600,13

9.Уровень рентабельности, %

-9

16

47

67


Анализ таблиц 19 показывает, что наибольший чистый доход (600тыс.руб) и наибольший уровень рентабельности достигается на варианте с внесением в почву АИ в дозе 30 т/га по сухому веществу, а наихудшие показатели экономической эффективности возделывания ячменя сорта привет отмечаются на контрольном варианте без внесения АИ.




Выводы



1. По результатам сертификационных исследований проб АИ ОСК г. Калуги установлено, что осадки по агрономическим, микробиологическим и паразитологическим показателям отвечают требованиям СанПин 2.1.7.537-96, типового технологического регламента, а также требованиям ГОСТа 17.4.3.07-2001.

2. Установлено, что применение активного ила в качестве удобрения ячменя удлиняет вегетационный период этой культуры на 2-3 дня по сравнению с контролем.

3. Установлено, что применение АИ способствует накоплению продуктивной влаги в почве, обеспечивающий оптимальный рост и развитие культурных растений.

4. Выявлено, что в условиях применения АИ в дозах 10-30 т/га по сухому веществу наблюдается максимальный линейный рост и наибольшая площадь листьев у ячменя сорта Привет.

5. Применение АИ в дозах 10-30 т/га по сухому веществу в качестве удобрения ячменя на дерново-подзолистых легкосуглинистых почвах, повышает урожайность на 13 ц/га по сравнению с контролем.

6. Внесение ОСВ в дозе от 10 до 30т\га по CВ в качестве удобрения ячменя приводит к снижению содержания радиоцезия в зерне в 2-3 раза.

7. Анализ экономической эффективности возделывания ячменя в условиях применения различных доз АИ показывает, что уровень рентабельности и чистый доход достигают наибольших значений при внесении АИ 30 т/га по СВ соответственно 67% и 600,13 тыс.руб.

Предложение производству

В условиях Калужской области на радиоактивно загрязненных почвах рекомендуем применять АИ в качестве удобрения ячменя в дозе 10-30т/га по сухому веществу, что приводит к увеличению урожайности этой культуры на 4-13 ц/га и уменьшению содержания радиоцезия в 2-3 раза.


Список использованной литературы



1. Алексахин P.M. Руководство для сельскохозяйственной деятельности в загрязненных районах Чернобыльской области 1991-1995 г.г.- М., 1991. - 104с.

2. Алексахин P.M., Архипов Н.П., Бархударов P.M. идр./под ред. P.M. Алексахина. /Тяжелые естественные радионуклиды в биосфере: Миграция и биологическое действие. - М.: Наука, 1990. - 350с.

3. Алексахин P.M. Проблемы радиоэкологии. – М.: РАСХН-ГМУ ВНИИСХРАЭ, 2006. – 880с.

4. Алексахин P.M., Фесенко С.В., Санжарова Н.И., Спиридонов С.И., Воробьев Г.Т., Яковлева Н.А. О снижении содержания цезия-137 в продукции растениеводства, подвергшейся загрязнению после аварии на ЧернобыльскойАЭС. //Доклады РАСХН. - 1995.- №3.- С.20-21.

5. Анненков Б.Н., Юдинцева Е.В. Основы сельскохозяйственной радиологии. - М.: ВО Агропромиздат, 1991.- 300с.

6. Беляков Г.И. Охрана труда. – М.: Агропромиздат, 1990 – 320с.

7. Беляков Г.И. Практикум по охране труда. – М.: Агропромиздат, 1988 – 160с.

8. Безопасность жизнедеятельности. Учебник для вузов. /С.В. Белов, А.В. Ильинский, А.Ф. Козьяков и др.: Под общ. ред. С.В. Белова, 2-е изд., испр. и доп. – М.: Высш. шк., 1999. - 448с.

9. Ведение сельского хозяйства на радиоактивно загрязненных территориях (табличные материалы и примеры расчетов). – М.: РИАМА, 1994. – 40с.

10. Гигиенические требования к использованию сточных вод и их осадков для орошения и удобрения. //СанПин 2.1.7.573-96 – М.: Минздрав России, 1997. – 57с.

11. Гродзинский Д.М. Радиобиология растений. – Киев: Наукова думка, 1989. – 232с.

12. ГОСТР 17.4.3.07-2001. Охрана труда. Почвы. Требования к осадкам сточных вод при использовании их в качестве удобрения, 2002.

13. Доспехов Б.А. Методика полевого опыта. – М.: Агропромиздат, 1985 -360с.

14. Канунникова Т.В. Агроэкологическое использование осадков сточных вод в качестве удобренияв ЦентральномЧерноземье: Автореф. дис. канд. с.-х. наук: 11.01.01. - Курск, 2000. - с. 21.

15. Кирюшин В.И. Экологизация земледелия и технологическая политика. - М: Изд-во МСХА, 2000. - 473с.

16. Касатиков В.А. Агроэкологические основы применения осадков городских сточных вод в качестве удобрения: Автореф. дис. док. наук: 03.00.16. / – М., 1989. - 46с.

17. Кобозев И.В., Тюльдюков В.А., Парахин Н.В. Предотвращение критических ситуаций в агроэкосистемах. – М.: Изд-во МСХА, 1995, 264с.

18. Корнеев Н.А., Алексахин P.M. и др.Ведение личного подсобного хозяйства на территории, загрязненной радиоактивными веществами. – Обнинск, 1991. – 24с.

19. Международный Чернобыльский проект. Оценка радиологических последствий и защитных мер. Доклад Международного консультативного комитета. – М.: ИздАТ, 1991. – 96с.

20. Мохамед Акаих Тома. Агроэкологическая оценкаОСВ и мелиорантов на биогеохимические показатели полевого агроценоза: Автореф. дис. канд. с.-х. наук: 03.00.16. / - М., 2000. - с.21.

21. Научно обоснованные системы земледелия Калужской области. Калуга, КНИПТИ АПК Калужской области, 1083. - 130с.

22. Охрана труда в сельском хозяйстве: Справочник. / Сост. В.Н. Михайлов и др. – М.: Агропромиздат, 1988. – 543с.

23. Положение (Регламент) об осадках городских сточных вод, применяемых в качестве удобрения. Изд. 2-е доп. М.: НТИ АКХ, 1986, с.6.

24. Проблемы сельскохозяйственной радиологии: Сборник научных трудов. / Под. ред. Н.А. Лощилова. – Киев: Урожай, 1993. – 287с.

25.Рекомендации по ведению сельскохозяйственного производства на радиоактивно загрязненной территории Калужской области. – Обнинск – Москва, 1997. – 131с.

26. Рекомендации по ведению сельского хозяйства в условиях радиоактивного загрязнения территории в результате аварии на Чернобыльской АЭС на период 1991-1995 гг. – М., 1996.

27. Рекомендации применения ОСВ с иловых площадок в качестве удобрения. Владимир: ВНИПТИОУ, 1984. - с.22.

28. Романов Г.Н. Ликвидация последствий радиационных аварий. Справочное руководство. – М.:ИздАТ, 1993. – 304с.

29. Руководство по ведению сельскохозяйственного производства в условиях радиоактивного загрязнения почв на территории Калужской области на 1992-1995 гг., Калуга, 1992. – 68с.

30. Сельскохозяйственная радиология. /Под. ред.Р.М. Алексахина, Н.А. Корнеева. – М.: Экология, 1992. – 243с.

31. Сборник нормативных и методических документов по ведению сельского хозяйства на радиоактивно загрязненных территориях. Т. 1,2,3. Под ред. Н.И. Санжаровой. – Обнинск: ИГ – СОЦИН. – 2006. – 1200с.

32.Сельскохозяйственная радиология. /Под. ред.Р.М. Алексахина, Н.А. Корнеева. – М.: Экология, 1992. – 243с.

33. Соколова Л.А., Сюняев Х.Х. Тяжелые металлы в окружающей среде и сельскохозяйственной продукции. //Уч.-мет. пособие КФ МСХА. – Калуга, 2000 -36с.

34. Сюняев Х.Х., Жмыхова Е.Н., Чудинова С.Д. Влияние различных доз осадков городских сточных вод с иловых площадок на урожайность зерновых культур. Естествознание и гуманизм. Сборник научных работ. Т.1, №2. /Под ред. Н.Н. Ильинских. – Томск: СибГМУ, 2004. – с.69.

35. Сюняев Х.Х., Жмыхова Е.Н., Чудинова С.Д. Изменение агрохимических свойств дерново-подзолистой супесчаной почвы под воздействием доз осадков городских сточных вод с иловых площадок. Естествознание и гуманизм. Сборник научных работ. Т.1, №2. /Под ред. Н.Н. Ильинских. – Томск: СибГМУ, 2004. – с.70.

36. Сюняев Х.Х., Жмыхова Е.Н., Чудинова С.Д. Методическиеаспекты утилизации осадков городских сточных вод с иловых площадок. Труды международного форума по проблемам науки, техники и образования. Т.3. /Под. ред.: В.П. Савиных, В.В. Вишневского. – М.: Академия наук о Земле, 2004. – 110с.

37. Сюняев Х.Х., Слипец А.А., Тютюнькова М.В. Технология и экономика почвенного пути утилизации осадков сточных вод с иловых площадок. Естествознание и гуманизм. Сборник научных работ. Т.2, №4. /Под ред. Н.Н. Ильинских. – Томск: СибГМУ, 2005. – с.41.

38. Сюняев Х.Х., Сюняева О.И., Тютюнькова М.В. и др. Результаты опытно-производственных испытаний осадков сточных вод в качестве удобрения кукурузы на зеленый корм. Естествознание и гуманизм. Сборник научных работ. Т.2, №3. /Под ред. Н.Н. Ильинских. – Томск: СибГМУ, 2005. – с.42-43.

39. Сюняев Х.Х., Сюняева О.И., Устюжанина О.А. и др. Исследование эффективности применения осадков сточных вод в сфере АПК Калужской области. Естествознание и гуманизм. Сборник научных работ. Т.2, №3. /Под ред. Н.Н. Ильинских. – Томск: СибГМУ, 2005. – с.41-42.

40. Сюняев Х.Х., Тютюнькова М.В. Использование прикрепленной микрофлоры в аэротенках для сокращения количества осадков сточных вод. Естествознание и гуманизм. Сборник научных работ. Т.2, №3. /Под ред. Н.Н. Ильинских. – Томск: СибГМУ, 2005. – с.44.

41. Сюняев Х.Х., Чибиев Н.М. Использование ОСВ в качестве удобрения зерновых культур. //Сб. научных трудов КФ МСХА – Калуга, 1994. – С.25-27.

42. Типовой технологический регламент использования осадков сточных вод в качестве органического удобрения. – М.: Минсельхоз РФ, 2000.

43. Трудовой кодекс РФ. ФЗ. – М.: ООО Знак-Б, 2002. – 277с.

44. Фомин А.Д. Руководитель по охране труда. Изд. 2-е. – М.: Агрохим-Пресс, 2004. – 216с.

45.Яшин И.М., Шишков П.А., Раскатов В.А. Почвенно-экологические исследования в ландшафтах. Уч. пособие. М.: Изд-во МСХА, 2000. – 560с.

46. United Nations, Sources. Effects and Risks of Ionizing Radiation (Report to the General Assembly), Scientific Committee on theEffects of Atomic Radiation (UNSCEAR), UN, New York. 1988.




Приложение 1 (к таблице 17)

Результаты дисперсионного анализа



Показатели

Вариация

ЧСС

Дисперсия

F

Общая

1100.269

11





Повторений

2.212

2





Вариантов

1091.409

3

363.80306

328.3256466

Остаток

6.648

6

1.10806





Существенность частных различий

Средняя ошибка опыта : Sx – 0.6077432

Ошибка разности средних: Sd – 0.8594787: НСР – 2.1057229