Изменение фосфатного состояния почвы под действием барды послеспиртовой

Changing of the fractional composition of phosphates at long-term application of fertilizers

Varlamova L., Nefedjeva V.

The effect of prolonged use of fertilizers and liming materials on the fractional composition of phosphates of light gray forest soils under long-term field experiment is studied. In a steady-state field experiment (1964-2013) introduction of phosphate fertilizers increased the total content of the element in a light gray forest soil in relation to the unfertilized control. Organo-mineral fertilizers and liming system helped to increase the share of organic forms of phosphorus. Fractional composition analysis showed that the proportion of loosely bound phosphates of soil is less than 1%, the highest proportion of non-retrievable (28-38 %) and Fe- P (33-34 %). The greatest number of iron phosphate noted in the joint application of mineral and organic fertilizers at non-limed background, the lowest - in the control variant at liming. Liming provided a significant increase in the fraction of Ca - P and a reduction in non-retrievable phosphates. Most dynamic groups are loosely bound phosphate (V = 11-25%) and alumo-phosphates (V = 5-26%), liming, in most cases, contributes to reduce the variability of the analyzed parameters.

Key words: perennial field experiment, fertilizer system, liming, phosphate regime of the soil, fractional composition of phosphates

УДК 631.879:631.95

Изменение фосфатного состояния почвы под действием барды послеспиртовой

Наталья Александровна Корченкина, кандидат биол. наук, ст. научный сотрудник,

Елена Владимировна Дабахова*, доктор с.-х. наук, профессор

ГНУ Нижегородский НИИСХ, п. Селекция, Нижегородская область, Россия

*ФГБОУ ВПО Нижегородская ГСХА, г. Н. Новгород, Россия

E-mail: nnovniish@rambler.ru

В статье представлены данные об изменении фосфатного состояния почв при длительном внесении высоких доз барды послеспиртовой. В качестве объекта исследований использован отход, полученный в технологическом цикле ОАО «Спиртзавод «Чугуновский» Воротынского района Нижегородской области. С целью комплексной оценки воздействия барды на трансформацию фосфора исследования проведены на светло- и темно-серой лесных почвах, расположенных в зоне воздействия данного предприятия. Дана сравнительная характеристика по содержанию фосфора на участках утилизации отхода и средней величины, установленной для серых лесных почв Нижегородской области.

В ходе проведения исследований установлено, что на фоне утилизации высоких доз барды послеспиртовой происходит повышение валового содержания фосфора и возрастание доли его доступных форм. Доказано, что многолетнее использование отхода в качестве органического удобрения на светло- и темно-серой лесных почвах способствует увеличению рыхлосвязанных фосфатов по сравнению с фоном на 8-12 мг/кг. Абсолютное содержание фосфатов алюминия на почвах с участков утилизации отхода в 1,8 раза превосходит фоновое значение, причем различия в зависимости от генетических особенностей почвы отсутствуют. Показано, что концентрация фосфатов железа под действием барды послеспиртовой увеличивается в абсолютном исчислении, однако в процентом отношении к сумме минеральных фосфатов на темно-серой лесной почве остается на прежнем уровне, а на светлосерой лесной почве снижается на 3%. Относительное содержание кальцийфосфатов на фоне систематического внесения отхода уменьшается на 2-5%.

Ключевые слова: барда послеспиртовая, темно-серая лесная почва, светло-серая лесная почва, фосфор, рыхлосвязанные фосфаты, алюмофосфаты, железофосфаты, кальцийфосфаты

В условиях интенсивного развития предприятий, перерабатывающих сельскохозяйственную продукцию (производство сахара, спирта, кисломолочных продуктов и т.д.), неизбежно происходит концентрация значительного объема отходов на ограниченных площадях, что вызывает необходи-

мость их утилизации. Так, основным побочным продуктом при производстве спирта является послеспиртовая барда, ежегодный объем образования которой в Российской Федерации составляет примерно 10 млн м3 [1]. Существующая технология переработки барды, в частности получение из нее сухого

концентрированного корма и кормовых дрожжей, для большинства спиртзаводов является высокоэнергоемкой и неэффективной с экономической точки зрения. Выход из сложившейся ситуации предполагает поиск путей утилизации барды в окружающей среде без предварительной переработки. Одним из таковых может быть использование ее в качестве органического удобрения.

В состав барды входят важнейшие элементы питания растений (азот, фосфор, калий, сера, кальций, магний и т.д.), что позволяет рассматривать отход как один из важнейших резервов повышения продуктивности сельскохозяйственных культур. Вместе с тем при неконтролируемом внесении в почву очень больших объемов данного удобрительного материала возможно развитие ряда негативных изменений, в том числе возникновение резкого дисбаланса элементов питания за счет накапливаемого почвой фосфора. Очевидно, барда способствует перераспределению фосфора между различными почвенными группами и изменению степени его подвижности, что и предопределило актуальность проведения исследований по изучению фосфатного режима почвы на фоне утилизации данного отхода.

Цель работы - оценка фосфатного состояния почвы через выделение доли орга-нофосфатов и фракций минеральных фосфатов почвы.

Материал и методы. Объектом изучения являлась послеспиртовая барда, полученная в технологическом цикле ОАО «Спиртзавод «Чугуновский» Воротынского района Нижегородской области. Химический состав барды свидетельствует, что отход содержит 3,7% сухого вещества, 0,44% азота, 0,06% фосфора и 0,12% калия, что позволяет сделать заключение о потенциальной удобрительной способности данного материала и констатировать целесообразность утилизации его в агроэкосистеме. Концентрация опасных примесей, в частности тяжелых металлов (никель, хром, свинец, цинк и т.д.), в составе отхода незначительна.

Изучение влияния барды послеспирто-вой на фосфатный режим почвы проведено на темно-серой лесной среднесуглинистой и светло-серой лесной легкосуглинистой почвах, на поверхность которых в течение 5 лет осуществлялся слив барды (доза - около

400 т/га). В качестве фона использована почва с участков, территориально приближенных к изучаемым, характеризующаяся близкими почвенными свойствами, но не испытывающая нагрузки, связанной с утилизацией отхода. Отбор образцов осуществлен с пахотного горизонта почв указанных участков в соответствии с современными требованиями методики опытного дела.

В ходе исследований валовой фосфор определен после мокрого сжигания в смеси концентрированной серной и хлорной кислот с последующим окрашиванием по методу Труога-Мейера, органический - по методу Сэндерса и Вильямса, а группа минеральных фосфатов рассчитана по разнице между валовым и органическим фосфором.

Для определения фракционного состава минеральных фосфатов почвы использован метод Чанга-Джексона. Этот метод позволяет разделить фосфаты алюминия и железа, выделяя их при последовательной обработке почвы 0,5п КИфР (в дальнейшем -фракция А1-Р) и 0,1п №ОИ (в дальнейшем -фракция Fe-P). Разноосновные фосфаты кальция (Са-Р) определяют в вытяжке 0,5п И2804. Фракция рыхлосвязанных фосфатов выделяется 1п КИ4С1. Сумма этих фракций дает условное представление о содержании минерального фосфора [2].

Результаты и их обсуждение. Результаты оценки фосфатного состояния почвы с участков утилизации барды послеспир-товой приведены в таблице 1.

Данные таблицы позволяют констатировать, что валовое содержание фосфора на участках утилизации значительно выше, чем на фоновых (на 250 мг/кг). При этом на светло-серой лесной легкосуглинистой почве, длительное время находившейся под влиянием барды послеспиртовой, оно близко к средней величине, установленной в Нижегородской области для типа серых лесных почв (1427 мг/кг), и значительно выше среднего значения для рассматриваемого подтипа. Значение показателя на темно-серых лесных почвах существенно выше, чем на фоновом участке и выше усредненного уровня, установленного результатами многочисленных исследований для серых лесных почв [3, 4, 5].

Таблица 1

Влияние длительной утилизации барды послеспиртовой на фосфатное состояние серых лесных почв

Вариант Р Р ± мин. Р ± орг.

мг/кг мг/кг % к Рвал мг/кг % к Рвал

Светло-серая лесная легкосуглинистая почва

Фон 1225 923 75 302 25

Участок утилизации 1480 1023 69 457 31

Темно-серая лесная среднесуглинистая почва

Фон 1385 1010 73 375 27

Участок утилизации 1638 1137 69 501 31

Как общее содержание, так и доля ор-ганофосфатов в исходной темно-серой лесной почве (фон) выше, чем в светло-серой лесной почве. При этом данные, полученные по относительному содержанию органофос-фатов в фоновых почвах, обусловленному их генетическими особенностями, также весьма схожи с данными нижегородских ученых-почвоведов по серым лесным почвам Нижегородской области: среднее содержание органофосфатов, выраженное по отношению к валовым запасам, составляет порядка 27 %.

На участках длительной утилизации отхода, имеющего органоминеральную основу, содержание органофосфатов выше, чем в фоновых почвах в абсолютном и отно-

сительном выражении, что может быть следствием как их постоянного пополнения при внесении органических веществ послес-пиртовой барды, так и активизации органо-минеральных почвенных запасов фосфора под действием барды.

В таблице 2 приведены результаты фракционирования почвенных фосфатов участков утилизации. Прежде всего, данные констатируют явное увеличение суммы извлекаемых фракций фосфатов вследствие длительного использования барды: в сравнении с фоном увеличение значения показателя на светло-серой лесной почве достигло 46 %, а на темно-серой лесной среднесугли-нистой почве - 54 % (в обоих случаях - порядка 160 мг/кг).

Таблица 2

Фракционный состав фосфатов серых лесных почв на фоне длительной утилизации барды послеспиртовой

Вариант Рыхлосвязанные А1-Р Ев-Р Са-Р

мг/кг % к сумме фракций мг/кг % к сумме фракций мг/кг % к сумме фракций мг/кг % к сумме фракций

Светло-серая лесная легкосуглинистая почва

Фон 22 4 102 17 318 54 150 25

Участок утилизации 30 4 187 22 449 51 196 23

Темно-серая лесная среднесуглинистая почва

Фон 26 4 99 16 334 53 176 28

Участок утилизации 38 4 187 19 525 54 229 23

Содержание всех извлекаемых фракций фосфатов в почвах участков утилизации барды послеспиртовой выше, чем в фоно-

вых. Относительное же значение показателей, выраженное в процентах от суммы фракций, изменяется разнонаправленно.

Так, содержание рыхлосвязанных фосфатов в почве невелико. Его абсолютное значение на участках утилизации несколько выше фона, однако, относительное значение находится на одном уровне - 4% от суммы фракций. Содержание кальцийфосфатов, наиболее доступных растениям, при внесении отхода снижается с 25-28% на фоновом участке до 23% на участках утилизации барды послеспиртовой.

На долю фосфатов железа приходится более 50% всего минерального фосфора, причем на светло-серой лесной почве оно снижается под воздействием длительной утилизации барды, а на темно-серой лесной почве - незначительно увеличивается. Для всех вариантов отмечено большее содержание железофосфатов, нежели фосфатов алюминия.

Абсолютное и относительное содержание фосфатов алюминия на светло- и темно-серых лесных почвах участков утилизации выше, чем в почвах фоновых участков. Причем вне зависимости от генетических особенностей разница по содержанию, выраженному относительно общей суммы фракций, составляет порядка 5%.

Выводы.

1. Фосфатное состояние почв участков утилизации барды послеспиртовой отлича-

ется от почв фоновых аналогов более высоким общим содержанием, а также более высоким абсолютным содержанием всех извлекаемых фракций фосфора.

2. Анализ концентраций, выраженных в относительных единицах, свидетельствует, что на фоне длительного применения барды послеспиртовой происходит увеличение доли органофосфатов, алюмофосфатов и снижение доли кальцийфосфатов.

Список литературы

1. Ненайденко Г.Н., Журба О.С., Шереве-ров В.Д. Послеспиртовая барда в качестве органического удобрения // Ликероводочное производство и виноделие. 2008. № 7. С. 12-15.

2. Гинзбург К.Е. Методы определения фосфора в почах // Агрохимические методы исследования почв. Под ред. А.В. Соколова. 5-е изд., доп. и перераб. М.: Наука, 1975. С. 106-196.

3. Фатьянов А.С. Почвы Горьковской области и методы их окультуривания. Горький: ОГИЗ, 1949. 115 с.

4. Войкин Л.М., Романов В.А. Формы фосфатов в почвах Горьковской области // Почвоведение. 1973. № 10. С. 91-98.

5. Почвы Горьковской области / Под ред. Б.А. Никитина. Горький: Волго-Вятское кн. изд-во, 1978. 192 с.

Change of the phosphate condition of the soil under action of afteralcohol bards Korchenkina N., Dabakhova E.

The data about change of a phosphate condition of soils at long entering of high doses of afteralcohol bards is presented In article. Waste produced in the technological cycle of Open Society "Distillery" Chugunovsky " in Vorotynsky area of Nizhny Novgorod region was used as the object of research. The researches on complex estimation of influence of bards on the transformation of phosphorus were spent on light and dark-grey forest soils located in a zone of influence of the given enterprise. The comparative characteristic on the content of phosphorus in the areas of waste disposal, and the average value characteristic for gray forest soils of the Nizhny Novgorod.

In the course of the studies it is found that despite the utilization of high doses of afteralcohol bards there is an increase of the total contents of phosphorus and increase of proportion of its available forms. It is proved that long-term use of waste as an organic fertilizer on light and dark-grey forest soils promotes increase of friable phosphate compared to the background on 8-12 mg/kg. The absolute content of aluminum phosphates on soils from areas of waste recycling is 1.8 higher than the background value; differences depending on the genetic characteristics of the soil are absent. It is shown that the concentration of iron phosphates under the influence of afteralcohol bards increases in absolute terms, but in percentage with respect to the total amount of mineral phosphates on dark-grey forest soil it remains at the same level, and on a light-grey forest soil is reduced by 3%. The relative content of calcium phosphate against regular application of waste decreases by 2-5%.

Key words: afteralcohol bards, dark-grey forest soil, light-grey forest soil, phosphorus, friable phosphate, alumophosphate, iron phosphate, calcium phosphate