Промышленные отходы в виде спиртовой барды и перспективы ее использования в сельском хозяйстве в качестве органического удобрения

УДК 631.87 ГРНТИ 68.33.29

К.М. Шилова, Н.И. Шилова

ПРОМЫШЛЕННЫЕ ОТХОДЫ В ВИДЕ СПИРТОВОЙ БАРДЫ И ПЕРСПЕКТИВЫ ЕЕ ИСПОЛЬЗОВАНИЯ В СЕЛЬСКОМ ХОЗЯЙСТВЕ В КАЧЕСТВЕ ОРГАНИЧЕСКОГО УДОБРЕНИЯ

В статье рассмотрено влияние доз послеспиртовой барды на продуктивность сена житняка на черноземе южном и солонце мелком и агрохимические свойства почв в целом. Выявлена самая эффективная доза барды при данных условиях. Азот - решающий фактор урожая культур. Широко распространенный дефицит азота представляет научный и практический интерес для агрохимии, изучающей трансформацию азота в системе «почва - удобрение - растение» с целью увеличения продуктивности сельскохозяйственных культур высокого качества в биологическом отношении. Повышение выхода основной продукции спиртзаводов, следовательно, и отхода спиртовой промышленности, низкий спрос животноводов на барду (кормление скота бардой четко связано с сезонностью: ее скармливают, главным образом, в стойловый период) привели к тому, что почти 50 % не находят сбыта. Разработка и внедрение новых безотходных технологий выработки спирта потребует немало времени и затрат, а невостребованная барда ежедневно поступает в пруды-накопители, которые постепенно переполняются, нарушая экологическое состояние прилегающих к спиртзаводам земельных угодий и открытых водоемов. Более того, длительное хранение ее в прудах-накопителях приводит к порче, расслоению и образованию донного осадка. Поэтому проблема утилизации барды очень актуальна и требует комплексного подхода при рассмотрении как с экономической точки зрения, так и со стороны соответствия требованиям природоохранного законодательства. Одним из решений проблемы утилизации барды является ее применение в сельском хозяйстве в качестве удобрения.

Ключевые слова: спиртовая барда, житняк, южный чернозем, солонец мелкий, органическое удобрение.

K.M. Shilova, N.I. Shilova

INDUSTRIAL WASTES IN THE FORM OF DISTILLERY STILLAGE AND PROSPECTS OF ITS USE IN AGRICULTURE AS AN ORGANIC FERTILIZER

The influence of distillery stillage doses on the yield of wheatgrass hay on both southern chernozem and on fine solonetz and on agrochemical properties of soils in general is considered in the article. The most effective dose of distillery stillage under existing conditions is revealed. Nitrogen is the decisive factor for the yield of the crops. Widespread deficiency of nitrogen represents scientific and practical interest for the agro-chemistry studying transformation of nitrogen in soil-fertilizer-plant system for the purpose of increase in efficiency of crops quality in the biological relation. Increase in the main production of distilleries and consequently in waste products of the spirit industry, low demand from cattle breeders on the distillery stillage (feeding of cattle with distillery stillage is precisely connected with seasons, i.e. it is fed, mainly, during the stall period) has led to the fact that nearly 50 % of it could not be sold. Development and deployment of new waste-free technologies of production of alcohol will demand a lot of time and expenses, and the unused stillage comes to ponds stores daily which are gradually overflowed that endangers the ecological condition of croplands and open reservoirs, adjacent to distilleries. Moreover, long storage in ponds leads it to spoiling, stratification and formation of a ground deposit. Therefore the problem of stillage utilization is very actual now and demands an integrated approach to its consideration as it has to be considered in the economic point of view, and from compliance to requirements of the nature protection legislation. One of the solutions of the problem stillage utilization is its application in agriculture as fertilizer.

Keywords: spirit bard, wheatgrass, southern chernozem, fine solonetz, organic fertilizer.

© Шилова KM, Шилова Н.И., 2016

Введение

На современном этапе развития земледелия ведущая роль отведена ресурсосберегающим технологиям возделывания сельскохозяйственных культур. Учитывая дороговизну минеральных удобрений и отсутствие достаточного количества навоза из-за резкого сокращения поголовья скота, необходимо изыскивать местные ресурсы органических удобрений [1, 2]. Одним из таких дешевых источников может служить отход спиртового производства - послеспиртовая барда, которой в последнее время уделяется внимание как в странах СНГ, так и в странах дальнего зарубежья. Спиртовая барда - экологически чистое удобрение и по сравнению с навозом, так как не содержит инвазионных начал и семян сорняков. Концентрация солей тяжелых металлов в ней значительно ниже. В то же время по содержанию общего азота барда превосходит в 5-7 раз подстилочный и в 25-30 раз бесподстилочный навоз, что указывает на ее удобрительный характер [3, 4].

В экологическом аспекте для защиты окружающей среды и получения экологически чистой растениеводческой продукции важно установление ее оптимальных доз. Также спиртовая барда не является источником накопления вредных веществ в растениеводческой продукции; по химическому составу это экологически безопасное удобрение. Содержит различные ценные органические вещества естественного происхождения, большой спектр макро- и микроэлементов и может быть перспективным органическим удобрением, стимулятором роста растений и источником повышения биогенности почвы [5].

Объекты и методы

Объектом исследования служила спиртовая пшеничная барда, применяемая в качестве жидкого органического удобрения для корневой подкормки в различные сроки и дозах на посевах житняка 3-го и 4-го года пользования.

Барда в опытах использовалась по хорошо отработанной и рекомендованной в зоне технологии поверхностного внесения жидкого бесподстилочного навоза. Ее разливали по поверхности поля цистерной-разбрасывателем РЖТ-16 в агрегате с трактором К-701 по прямоточной технологии спиртзавод-поле. В опыте для заделки барды использовалась серийная игольчатая борона БМШ-20. Для перемешивания бардяного осадка с почвой это орудие применяли с углом атаки 150 и активным расположением рабочих органов. Барду заделывали на глубину 4-6 см при подсыхании поверхностного слоя через 0,5-1 ч после внесения.

Результаты исследований

Так, на черноземах южных в среднем за два года максимальная урожайность сена была получена в варианте с дозой барды 80 т/га - 3,23 т/га, это на 1,55 т/га, или на 92,3 %, больше, чем на контроле (табл. 1). Рост урожая произошел в основном за счет более сбалансированного азотно-фосфорного питания растений житняка. В фазы кущения и выхода в трубку соотношение было в пределах 1 : 1,55-1,40, что близко к оптимальному значению - 1 : 1,66. Как повышение, так и снижение доз барды не способствовало росту урожайности. Высокие дозы 100 и 120 т/га формировали лишь слабую тенденцию к повышению продуктивности, соответственно 3,33 и 3,41 т/га. Средняя доза - 60 т/га снижала урожай до 2,89 т/га или на 0,34 т/га (НСР05 = 0,3). Низкие дозы барды 20 и 40 т/га были в опыте неэффективны. Урожайность при дозе 20 т/га была на уровне контроля, составив 1,91 против 1,68 т/га; в варианте 40 т/га достоверно превышала контрольный вариант (на 0,62 т/га), но уступала дозе 60 т/га (на 0,59 т/га). Эффективной в опыте оказалась подкормка мочевиной в дозе В этом варианте сбор сена -3,11 т/га (на 1,43 т, или на 85,1 %, больше, чем на контроле). По этим показателям он был соразмерен дозе барды 80 т/га. Отмеченные закономерности в действии различных доз барды были характерны для всех лет исследований. Так, во влажных условиях 2011 г. они полностью соответствовали описанным выше средним показателям. В сухом 2012 г. следует отметить лишь выравнивание по продуктивности средних доз. В вариантах 60 и 80 т/га урожай сена был почти одинаковым, соответственно 2,59 и 2,72 т/га. Подкормка мочевиной соответствовала дозе барды 60 т/га и составляла 2,38 т/га (НСР05 = 0,3).

На солонце мелком выявлена несколько другая закономерность действия барды (таблица). Наиболее эффективной здесь была доза 100 т/га. Ее действие проявлялось как во влажный, так и в сухой год. В первом случае она обеспечила прибавку сена 0,95 т по сравнению с контролем,

с низкими дозами барды (20, 40 т/га) - 0,82-0,90, со средними (60-80 т/га) - 0,34-0,48 т/га. Во втором случае прибавка также была значительной, соответственно 0,84, 0,78-0,85 и 0,29-0,56 т/га. В среднем за два года в этом варианте получено 1,60 т/га сена. Такое преимущество объясняется не только улучшением питательного режима, но и мелиорирующим действием барды. При увеличении дозы до 120 т/га отмечена лишь тенденция к дальнейшему росту урожайности житняка (1,66 т/га).

Влияние разных доз спиртовой барды на продуктивность сена житняка на черноземе южном и солонце мелком

Показатель Дозы барды (Б), т/га

0 N30 Б 20 Б 40 Б 60 Б 80 Б 100 Б 120

Чернозем южный

Урожайность, т/га: 2011 г. 2,12 3,84 2,35 2,77 3,19 3,75 3,98 4,06

2012 г. 1,24 2,38 1,47 1,82 2,59 2,72 2,68 2,76

Средняя за 2 года 1,68 3,11 1,91 2,30 2,89 3,23 3,33 3,41

Прибавка, т/га % - 1,43 85,1 0,23 13,7 0,62 36,9 1,21 72,0 1,55 92,3 1,65 98,2 1,73 103,0

Окупаемость 1 т барды при-

бавкой урожая житняка, ц/1 т - - 0,115 0,155 0,202 0,194 - -

Солонец мелкий

Урожайность, т/га: 2011 г. 1,07 1,57 1,12 1,20 1,54 1,68 2,02 2,10

2012 г. 0,34 0,65 0,38 0,45 0,62 0,89 1,18 1,22

Средняя за 2 года 0,71 1,11 0,75 0,82 1,08 1,29 1,60 1,66

Прибавка, т/га % - 0,40 56,3 0,04 5,6 0,11 15,5 0,37 52,1 0,58 81,7 0,89 125,3 0,95 133,8

Окупаемость 1 т барды при-

бавкой урожая житняка, ц/1 т - - 0,02 0,028 0,062 0,073 0,089 -

Отмечено действие мочевины на солонце мелком на порядок ниже, чем на черноземе. По эффективности она приравнивалась к дозе барды 60 т/га с формированием средней урожайности 1,11 т/га.

Исследования, проведенные нами с нетрадиционным органическим веществом - бардой в виде удобрения растений - позволили получить математические модели, отображающие зависимость формирования величины урожая (У) кормовой культуры (житняка) от доз, способов и сроков внесения органического удобрения - барды (Х). На рисунке показана гистограмма зависимости средней урожайности сена житняка от применения доз барды на южных черноземах степной зоны Казахстана.

Коэффициент корреляции, равный 0,92, указывает на существенную прямую высокую зависимость формирования биомассы сухого вещества житняка в зависимости от уровня применения органического удобрения в виде барды. Уравнение регрессии принимает вид

У = 1,46 + 0,019 • X.

В среднем за два года исследований с удобрениями житняка установлено: на черноземе южном каждая тонна внесенного удобрения

д = ПУ, т / га - УФ

Дбарды

ь

где ПУ - планируемая урожайность растений житняка, т/га; Ь - норматив интенсивности действия 1 т барды на урожайность (0,019); Уф - урожайность житняка фактическая, т/га.

т/га

0 20 40 60 80 100 120 т/га

щ фактическая урожайность щ прогнозируемая урожайность

Гистограмма зависимости урожайности сена житняка от внесенных доз барды на черноземе южном

Очевидно, что при решении практических задач о дозах применения барды под различные культуры желательно иметь модели взаимообразных типов для одного и того же объекта (почвы) и разных культурных растений, как взаимно дополняющих друг друга.

Заключение

Влияние доз барды на урожайность житняка на черноземе южном таковы: по проведенным исследованиям установлено: спиртовая барда оказала заметное влияние на агрохимические свойства почв черноземно-солонцового комплекса. И хотя эти изменения были не столь заметны, они пришлись на критические периоды роста и развития культуры. Так, снижение щелочности почвенного раствора, накопление нитратного азота и повышение содержания подвижного фосфора происходили в фазы кущения и выхода в трубку, от которых в дальнейшем зависит уровень продуктивности. Барду можно отнести к полному удобрению, так как, кроме азота, фосфора и калия, она содержит и другие питательные элементы, а также активные биологические вещества. В совокупности это положительно сказалось на условиях минерального питания житняка и его продуктивности. Обобщая полученные данные следует заключить, что барда может служить высокоэффективным органическим удобрением, значительно повышающим продуктивность житняка. На черноземе оптимальной дозой является 80 т/га, увеличивающей урожай сена по сравнению с контролем на 1,55 т/га (92,3 %). На солонцах такой дозой служит 100 т/га с прибавкой урожая 0,89 т/га (125,3 %). Мочевина в дозе по эффективности приравнивается на черноземе к дозе 80 т/га, на солонце - к 60 т/га барды.

Список литературы

1. Кабжанова, Г.Р. Влияние местных органических удобрений на плодородие почвы, урожайность и качество зерна яровой пшеницы / Г.Р. Кабжанова // Научное обеспечение развития агропромышленного комплекса стран Таможенного союза : материалы Междунар. науч.-практ. конф. - 8-9 апреля 2010 г. -Астана, 2010. - С. 70-74.

2. Тайжанов, Ш.Т. Изучение эффективности применения нетрадиционных местных удобрений на черноземах Северного Казахстана / Ш.Т. Тайжанов //

References

1. Kabzhanova, G.R. Vliyanie mestnyih orgamcheskih МоЬгету па plodorodie роЛуу^ urozhaynost i kachestvo zerna yarovoy pshenitsyi / G.R. Kabzhanova // ШисМое obespechenie razvitiya agropromyishlennogo kompleksa stran Tamozhennogo soyuza : materialyi Mezhdunar. шиск-ртН. коп£ -8-9 aprelya 2010 g. - Astana, 2010. - S. 70-74.

2. Tayzhanov, Sh.T. ЬиЛете effektivnosti primeneniya netraditsionnyih mestnyih МоЬгету вд Лехшаеп^ Severnogo Kazahstana / Sh.T. Tayzhanov //

Материалы Междунар. науч.-практ. конф. - Кокшетау, 1999. - С. 148.

3. Баринов, В.Н. Использование бардяного осадка на удобрение / В.Н. Баринов // Нетрадиционные источники и приемы организации питания растений : материалы Междунар. науч.-практ. конф. / НГСХА. -Н. Новгород : Изд-во ВВАГС, 2011. - С. 31-32.

4. Ушаков, О.В. Применение отходов спиртового производства / О.В. Ушаков, М.М. Крючков, Е.Н. Закабунина // Аграрная наука. - 2010. - № 5. -С. 13-15.

5. Крючков, М.М. Влияние внесения барды спиртовой в почву на урожайность яровой пшеницы / М.М. Крючков, О.В.Ушаков // Сб. науч. тр. / РГАТУ им. П.А. Костычева. - Рязань, 2008. - С. 53-55.

Шилова Ксения Михайловна, аспирант, Омский ГАУ, kseniya-shilova@mail.ru; Шилова Надежда Ивановна, старший преподаватель, Костанайский государственный университет им. А. Байтурсынова, shilova@inbox.ru.

Materialyi Mezhdunar. nauch.-prakt. konf. - Kokshetau, 1999. - S. 148.

3. Barinov, V.N. Ispolzovanie bardyanogo osadka na udobrenie / V.N. Barinov // Netraditsionnyie istochniki i priemyi organizatsii pitaniya rasteniy: materialyi Mezhdunar. nauch.-prakt. konf. / NGSHA. - N. Novgorod : Izd-vo VVAGS, 2011. - S. 31-32.

4. Ushakov, O.V. Primenenie othodov spirtovogo proizvodstva / O.V. Ushakov, M.M. Kryuchkov, E.N. Zakabunina // Agrarnaya nauka. - 2010. - № 5. -S. 13-15.

5. Kryuchkov, M.M. Vliyanie vneseniya bardyi spirtovoy v pochvu na urozhaynost yarovoy pshenitsyi / M.M. Kryuchkov, O.V.Ushakov // Sb. nauch. tr. / RGATU im. P.A. Kostyicheva. - Ryazan, 2008. - S. 53-55.

Shilova Ksenia Mikhaylovna, Postgraduate Student, Omsk SAU, kseniya-shilova@mail.ru; Shilova Nadezhda Ivanovna, Senior Instructor, Kostanay State University n.a. A. Baytursynov, shilova@inbox.ru

Статья поступила в редакцию 27 февраля 2016 г.