Our journals
Submit manuscript Sign in / Sign up
Advanced search
Article sections

USE OF INDUSTRIAL AND AGRICULTURAL WASTEIN ORGANIC MINERAL COMPOST

Research article
Mel'nik O.A.
Nikiforenko Yu.Yu.
DOI:
https://doi.org/10.23670/IRJ.2022.119.5.066
Issue: № 5 (119), 2022
Published:
2022/05/17
PDF

DOI:https://doi.org/10.23670/IRJ.2022.119.5.066

ИСПОЛЬЗОВАНИЕ ОТХОДОВ ПРОМЫШЛЕННОСТИ И СЕЛЬСКОГО ХОЗЯЙСТВА В СОСТАВЕ ОРГАНОМИНЕРАЛЬНОГО КОМПОСТА

Научная статья

Мельник О.А.1, *, Никифоренко Ю.Ю.2

1, 2Кубанский государственный аграрный университет им. И. Т. Трубилина,Краснодар, Россия

* Корреспондирующий автор (melnik_olga240781[at]mail.ru)

Аннотация

В статье рассматриваются возможности использования различных отходов промышленности и сельского хозяйства в составе органоминерального компоста для повышения продуктивности агроландшафтов. Результаты производственного опыта, заложенного на территории ОАО «Заветы Ильича» Ленинградского района Краснодарского края, показали положительное действие предлагаемого компоста на агрофизические, агрохимические и биологические свойства чернозема обыкновенного в течение 5 лет. Кроме того, органоминеральный компост способствовал повышению урожайности сельскохозяйственных культур, представленных в севообороте (озимая пшеница, кукуруза на зерно, сахарная свекла), и качества их продукции.

Ключевые слова: отходы, фосфогипс, полуперепревший навоз КРС, растительные остатки, органоминеральный компост, свойства почвы, сельскохозяйственные культуры.

USE OF INDUSTRIAL AND AGRICULTURAL WASTEIN ORGANIC MINERAL COMPOST

Research article

Mel'nik O.A.1, *, Nikiforenko Yu.Yu.2

1Kuban State Agrarian University,Krasnodar, Russia

* Corresponding author (melnik_olga240781[at]mail.ru)

Abstract

The article analyzes the possibilities of using various industrial and agricultural wastes in composition of organic mineral compost to increase productivity of agricultural landscapes. The results of the production experience carried out on the territory of «Zavety Il'icha» OJSC of the Leningrad district of the Krasnodar Territory, showed the positive effect of the proposed compost on the agrophysical, agrochemical and biological properties of ordinary chernozem over the course of 5 years. In addition, organic mineral compost contributed to increasing crop yields and the quality of crops produced in crop rotation (winter wheat, grain maize, white beet).

Keywords: wastes, phosphogypsum, half-processed cattle dung, plant matter, organic mineral compost, soil properties, agricultural crops.

Введение

В современном мире идет интенсивное нарушение активности функций почвенного покрова, что связано с сельскохозяйственным использованием территории, а также ростом земельных площадей, занятых различными отходами производства и потребления [6, С. 179–180], [8, С. 3–6], [14]. Окружающая среда в пределах зон размещения полигонов для захоронения отходов испытывает значительную техногенную нагрузку, зачастую превышающую природные возможности самовосстановления среды. Грамотное комбинирование полезных характеристик отходов в зависимости от экологического состояния почвенного покрова позволяет создавать разнообразные компосты, внесение которых в почву существенно дополняет и улучшает ее физические, химические и биологические свойства [1, С. 45–52], [2], [6, С. 179–181], [10, С. 210–211], [12], [13, С. 88–90]. В настоящей статье предлагается оценить возможность использования различных отходов в качестве сырьевой основы органоминеральных компостов для повышения плодородия почвы и качества растениеводческой продукции. Для этого необходимо было: 1) изучить свойства отходов промышленного и сельскохозяйственного производства и возможности их комбинирования для создания компостов [5, С. 34–37], [9, С. 6–10], [15, С. 71–75]; 2) оценить влияние применения органоминерального компоста на физические, химические и биологические свойства почвы [2, С. 5–78], [3], [4], [11, С. 49–91]; 3) выявить воздействие компоста на рост, развитие и продуктивность сельскохозяйственных культур, качество их продукции [1, С. 58–63], [2, С. 134–168], [7, С. 119–124]; 4) оценить эффективность использования органоминерального компоста для оптимизации экологических параметров почвы и охраны окружающей среды в целом.

Материалы и методы исследований

Для приготовления и размещения органоминерального компост была использована уплотненная глиняная площадка с заглубленным днищем на 0,4 м, расположенная вблизи фермы ОАО «Заветы Ильича» Ленинградского района Краснодарского края. Компост включал в себя следующие компоненты: полуперепревший навоз КРС (50 т), фосфогипс (7 т), пшеничную и ячменную солому (3 т), древесные опилки (2 т), шелуху семян подсолнечника (1 т), а также отходы свеклы, выжимки овощных культур, растительные остатки кукурузы, смет с фермы (1–2 т). Период созревания компоста составил 3–4 месяца. Перемешивание органоминерального компоста осуществлялось ежемесячно.

В сентябре 2016 года был заложен производственный опыт по изучению влияния модернизации технологических приемов возделывания сельскохозяйственных культур. В опыте под посев озимой пшеницы вносился предлагаемый компост на основе отходов промышленных и сельскохозяйственных производств в дозе 65–70 т/га. Площадь опытного участка с внесением компоста составила 25 га, контрольного (с внесением только минеральных удобрений) – 27 га. За пятилетний период севооборот был представлен следующими сельскохозяйственными культурами: озимая пшеница – кукуруза на зерно – озимая пшеница – сахарная свекла – озимая пшеница.

Изучение влияния органоминерального компоста на продуктивность агроландшафта осуществляли по пяти основным этапам:

  1. Оценка экологического состояния почвенного покрова на территории, выбранной для проведения опыта, включала оценку агрохимических свойств почвенного покрова (содержание органического вещества, общего азота, фосфора и калия); оценку физико-химических свойств почвенного покрова (реакция почвенного раствора, сумма обменных оснований, гидролитическая кислотность и емкость катионного обмена почвы); оценку агрофизических свойств почвенного покрова (полевая влажность, плотность, пористость, влагоемкость, гранулометрический и агрегатный состав почвы); анализ активности почвенной фауны.
  2. Планирование мероприятий – включало расчет необходимого количества полуперепревшего навоза КРС (при норме внесения 40–50 т/га) и фосфогипса (при норме внесения 3–5 т/га); планирование машин и технического оборудования; составление схемы почвенно-экологических исследований для отслеживания влияния отходов в составе органоминерального компоста на свойства почвы.
  3. Подготовка материалов и оборудования. На данном этапе осуществлялись мероприятия по подготовке оборудования и машин к эксплуатации; транспортировка полуперепревшего навоза КРС и растительных остатков из мест их складирования (ближайшее МТФ); покупка и транспортировка фосфогипса.
  4. Реализация мероприятий. Производилось приготовление органоминерального компоста; разбрасывание и заделка его по площади участка, выбранного для реализации опыта; посев семян выбранной сельскохозяйственной культуры; уход за посевами в течение периода вегетации; уборка урожая сельскохозяйственной культуры.
  5. Экологическая оценка почвенного покрова – осуществлялась ежегодно (в течение 5 лет) на участке, где вносился компост; проводилась по основных агрономическим показателям почвы: агрохимические, физико-химические, агрофизические свойства почвы. А также изучалось влияние на формирование почвенных микробиологических, фаунистических сообществ, на рост и развитие растений сельскохозяйственных культур, на формирование их урожая и качество получаемой продукции. На основании полученных результатов ежегодно составлялся отчет по проделанной работе.

Результаты исследований

Научные исследования проводились в течение 5 лет в хозяйстве ОАО «Заветы Ильича» Ленинградского района Краснодарского края. Многолетние исследования показали положительное влияние органоминерального компоста на основе отходов промышленности и сельского хозяйства на почвенное плодородие сельскохозяйственных земель.

Анализ агрофизических свойств почвы показал, что применение компоста улучшает микро- и макроструктуру чернозема обыкновенного, способствует формированию водопрочного его сложения, что увеличивает противоэрозионную способность почвы и ее биологическую продуктивность (см. рисунок 1).

1

Рис. 1 – Структурно-агрегатный состав чернозема обыкновенного

Разуплотнение корнеобитаемого слоя почвы под воздействием органоминерального компоста способствует благоприятному развитию подземных структур (увеличению числа подземных узлов и придаточных корней, накоплению массы корнеплодов и др.) сельскохозяйственных растений (см. рисунок 2).

1

Рис. 2 – Общие физические свойства чернозема обыкновенного

Улучшение водных характеристик чернозема обыкновенного (увеличение содержания полевой влаги на 10–13 %, наименьшей и полной влагоемкости на 12 %, запасов продуктивной влаги в пахотном слое на 13 %) при внесении органоминерального компоста сопровождается накоплением и сохранением воды в почве, что положительно влияет на условия роста и развития растений.

Внесение в почву органоминерального компоста оказывает заметное положительное влияние на ее агрохимические свойства (см. таблицу 1).

Таблица 1 – Агрохимические свойства чернозема обыкновенного(в среднем по годам)

Вариант рНН2О Органическое вещество, % N общ, % P2О5, мг/кг SO42-, % СаО, %
Контроль 8,26 ± 0,18 3,53 ± 0,06 0,26 ± 0,01 32,64 ± 1,34 0,08 ± 0,01 0,14 ± 0,01
Компост 7,43 ± 0,17 4,10 ± 0,08 0,36 ± 0,01 45,51 ± 1,62 0,13 ± 0,01 0,29 ± 0,01

Увеличение численности микробного сообщества с внесением компоста выражается в нарастании разнообразия актиномицетов и микроскопических грибов, выполняющих важнейшую функцию редуцентов; усиление мацерации растительных остатков и накопление влаги в почве благоприятствует развитию популяций дождевых червей (Lumbricidae) и энхитреид (Enchytraeidae), являющихся незаменимыми участниками почвообразования. При внесении в почву органоминерального компоста также снижается численность мышевидных грызунов, что частично исключает применение ядохимикатов на полях севооборота при выращивании озимой пшеницы.

Улучшение агрономических свойств почвы при внесении компоста положительно сказывается на развитии сельскохозяйственных культур (озимой пшеницы, кукурузы, сахарной свеклы), увеличение их урожая и качественных характеристиках (содержание белка в зерне озимой пшеницы, сахаристости корнеплодов сахарной свеклы) (см. рисунок 3).

1

Рис. 3 – Урожайность сельскохозяйственных культур

Заключение

Таким образом, грамотное сочетание отходов сельского хозяйства и промышленности позволяет получить высокоэффективное органоминеральное удобрение, выступающее в качестве комплексного мелиоранта почвы. Получаемый компост способствует улучшению агрономических и экологических свойств почвы, повышению урожайности сельскохозяйственных культур и качества их продукции.

Кроме того, за счет частичной утилизации отходов сельскохозяйственного и промышленного производств в результате их вторичного использования для получения органоминеральных компостов повышается социальная эффективность предлагаемой технологии, которая проявляется в оздоровлении окружающей среды.

Конфликт интересов Conflict of Interest
Не указан. None declared.

Список литературы / References

  1. Влияние сложного компоста на верхний слой чернозема обыкновенного и развитие сельскохозяйственных культур / Д. А. Антоненко, И. С. Белюченко, О. А. Мельник и др. // Экол. Вестник Сев. Кавказа. – 2014. – Т. 10. – № 4. – С. 45-65.
  2. Сложный компост и его влияние на свойства почвы и продуктивность сельскохозяйственных культур : монография / Д. А. Антоненко и др. – Краснодар : КубГАУ, 2015. – 181 с.
  3. Белюченко И. С. Влияние внесения органоминерального компоста на плотность сложения и порозность чернозема обыкновенного / И. С. Белюченко, Д. А. Славгородская // Тр. КубГАУ. – 2011. – № 5 (32). – С. 69-71.
  4. Белюченко И. С. Влияние отходов промышленного и сельскохозяйственного производства на физико-химические свойства почв / И. С. Белюченко, Е. И. Муравьев // Экол. Вестник Сев. Кавказа. – 2009. – Т. 5. – № 1. – С. 84-86.
  5. Блохин Ю. Н. Фосфогипс и его физико-механические свойства. Использование фосфогипса в народном хозяйстве / Ю. Н. Блохин, М. В. Бондаренко, А. Б. Катунина // Тр. НИУИФ. – 1983. – № 234. – С. 32-38.
  6. Гукалов В. Н. Перспективы использования отходов сельско-хозяйственных и промышленных производств для повышения плодородия почвы / В. Н. Гукалов // Проблемы рекультивации отходов быта, промышленного и сельскохозяйственного производства : сб. материалов II Всерос. науч. конф. – Краснодар, 2010. – С. 179-182.
  7. Применение фосфогипса под сахарную свеклу. Состояние и пути развития производства сахарной свеклы в республике Беларусь / В. П. Курганский, И. Н. Семашко, Н. Н. Врублевская и др. – Минск, 2003. – С. 116–125.
  8. Мельник О. А. Содержание органического вещества и некоторые аспекты его трансформации в почвах агроландшафта (на примере ОАО «Заветы Ильича» Ленинградского района Краснодарского края) / О. А Мельник // Автореф. дис. канд. биол. наук. – Краснодар, 2007. – 24 с.
  9. Муравьев Е. И. Свойства фосфогипса и возможность его использования в сельском хозяйстве / Е. И. Муравьев, И. С. Белюченко // Экол. Вестник Сев. Кавказа. – 2008. – Т. 4. – № 2. – С. 5-17.
  10. Некольченко Л. Н. Агроэкологическая оценка продукции растениеводства при использовании промышленно-бытовых и сельскохозяйственных отходов / Л. Н. Некольченко, С. Г. Горохова, Н. В. Кривошеев // Повестка дня на XXI век : Программа действий – экологическая безопасность и устойчивое развитие : сб. материалов Междунар. научн. конф. – Ставрополь, 2002. – С. 210-213.
  11. Никифоренко Ю. Ю. Сложный компост и развитие почвенной биоты в агроландшафте : монография / Ю. Ю. Никифоренко – Краснодар : КубГАУ, 2019. – 122 с.
  12. Экологические аспекты применения органических компостов из отходов на черноземных почвах / Е. П. Проценко, Н. И. Косолапова, С. Г. Сапронова и др. // Отходы, причины их образования и перспективы использования : сб. материалов Междунар. науч. экол. конф. – Краснодар : КубГАУ, 2019. – С. 599-601.
  13. Сидоренко О. Д. Проблемы эффективного использования отходов сельского хозяйства / О. Д. Сидоренко // Агрохимия. – 2009. – №. 2 – С. 87-92.
  14. Belyuchenko I. S. Complex compost and its impact on agrochemical properties of typical chernozem in Krasnodar territory / I. S. Belyuchenko // Bothalia Journal. Pretoria, South Africa. – 2014. – Vol. 44. – № 12. – Р. 14-19.
  15. Belyuchenko I. S. Complex compost and soil protection from heavy metals in the agrolandscape system / I. S. Belyuchenko // Bothalia journal. – 2014. – Vol. 44. – № 12. – Р. 69-79.

Список литературы на английском языке / References in English

  1. Vliyanie slozhnogo komposta na verhnij sloj chernozema obyknovennogo i razvitie sel'skohozyajstvennyh kul'tur [The influence of complex compost on the upper layer of ordinary chernozem and the development of agricultural crops] / D. A. Antonenko, I. S. Belyuchenko, O. A. Mel'nik et al. // Ekol. Vestnik Sev. Kavkaza. – 2014. – Vol.10. – № 4. – pp. 45-65. [in Russian]
  2. Antonenko D. A. Slozhnyj kompost i ego vliyanie na svojstva pochvy i produktivnost' sel'skohozyajstvennyh kul'tur : monografiya [Complex compost and its effect on soil properties and crop productivity : monograph] / D. A. Antonenko et al. – Krasnodar : KubGAU, 2015. – 181 p.[in Russian]
  3. Belyuchenko I. S. Vliyanie vneseniya organomineral'nogo komposta na plotnost' slozheniya i poroznost' chernozema obyknovennogo [The effect of the introduction of organomineral compost on the density of addition and porosity of ordinary chernozem] / I. S. Belyuchenko, D. A. Slavgorodskaya // Tr. KubGAU. – 2011. – № 5 (32). – pp. 69-71.[in Russian]
  4. Belyuchenko I. S. Vliyanie othodov promyshlennogo i sel'skoho-zyajstvennogo proizvodstva na fiziko-himicheskie svojstva pochv [The influence of industrial and agricultural production waste on the physico-chemical properties of soils] / I. S. Belyuchenko, E. I. Murav'ev // Ekol. Vestnik Sev. Kavkaza. – 2009. – Vol.5. – № 1. – pp. 84-86.[in Russian]
  5. Blohin YU. N. Fosfogips i ego fiziko-mekhanicheskie svojstva. Is-pol'zovanie fosfogipsa v narodnom hozyajstve [Phosphogypsum and its physico-mechanical properties. The use of phosphogypsum in the national economy] / YU. N. Blohin, M. V. Bondarenko, A. B. Katunina // Tr. NIUIF. – 1983. – No. 234. – pp. 32-38.[in Russian]
  6. Gukalov V. N. Perspektivy ispol'zovaniya othodov sel'skohozyajstvennyh i promyshlennyh proizvodstv dlya povysheniya plodorodiya pochvy [Prospects of using agricultural and industrial production waste to increase soil fertility] / V. N. Gukalov // Problemy rekul'tivacii othodov byta, promyshlennogo i sel'skohozyajstvennogo proizvodstva : sb. materialov II Vseros. nauch. konf. – Krasnodar, 2010. – pp. 179-182.[in Russian]
  7. Kurganskij V. P. Primenenie fosfogipsa pod saharnuyu sveklu. Sostoyanie i puti razvitiya proizvodstva saharnoj svekly v respublike Belarus' [Application of phosphogypsum for sugar beet. The state and ways of development of sugar beet production in the Republic of Belarus] / V. P. Kurganskij, I. N. Semashko, N. N. Vrublevskaya et al. // Minsk, 2003. – pp. 116-125.[in Russian]
  8. Mel'nik O. A. Soderzhanie organicheskogo veshchestva i nekotorye aspekty ego transformacii v pochvah agrolandshafta (na primere OAO «Zavety Il'icha» Leningradskogo rajona Krasnodarskogo kraya) [The content of organic matter and some aspects of its transformation in the soils of the agricultural landscape (on the example of JSC "Testaments of Ilyich" Leningradsky district of Krasnodar Krai)] / O. A Mel'nik // Avtoref. dis. kand. biol. nauk. – Krasnodar, 2007. – 24 p.[in Russian]
  9. Murav'ev E. I. Svojstva fosfogipsa i vozmozhnost' ego ispol'zovaniya v sel'skom hozyajstve [Properties of phosphogypsum and the possibility of its use in agriculture] / E. I. Murav'ev, I. S. Belyuchenko // Ekol. Vestnik Sev. Kavkaza. – 2008. – Vol.4. – № 2. – pp. 5-17. [in Russian]
  10. Nekol'chenko L. N. Agroekologicheskaya ocenka produkcii rastenievodstva pri ispol'zovanii promyshlenno-bytovyh i sel'skohozyajstvennyh othodov [Agroecological assessment of crop production using industrial and household and agricultural waste] / L. N. Nekol'chenko, S. G. Gorohova, N. V. Krivosheev // Povestka dnya na XXI vek : Programma dejstvij – ekologicheskaya bezopas-nost' i ustojchivoe razvitie : sb. materialov Mezhdunar. nauchn. konf. – Stavropol', 2002. – pp. 210-213. [in Russian]
  11. Nikiforenko YU. YU. Slozhnyj kompost i razvitie pochvennoj bioty v agrolandshafte : monografiya [Complex compost and the development of soil biota in the agricultural landscape : monograph] / YU. YU. Nikiforenko – Krasnodar : KubGAU, 2019. – 122 p.[in Russian]
  12. Ekologicheskie aspekty primeneniya organicheskih kompostov iz othodov na chernozemnyh pochvah [Ecological aspects of the use of organic compost from waste on chernozem soils] / E. P. Procenko, N. I. Kosolapova, S. G. Sapronova et al. // Othody, prichiny ih obrazovaniya i perspektivy ispol'zovaniya : sb. materialov Mezhdunar. nauch. ekol. konf. – Krasnodar : KubGAU, 2019. – pp. 599-601.[in Russian]
  13. Sidorenko O. D. Problemy effektivnogo ispol'zovaniya othodov sel'skogo hozyajstva [Problems of efficient use of agricultural waste] / O. D. Sidorenko // Agrohimiya. – 2009. – №. 2 – pp. 87-92.[in Russian]
  14. Belyuchenko I. S. Complex compost and its impact on agrochemical properties of typical chernozem in Krasnodar territory // Bothalia Journal. Pretoria, South Africa. – 2014. – Vol. 44. – № 12. – pp. 14-19.
  15. Belyuchenko I. S. Complex compost and soil protection from heavy metals in the agrolandscape system // Bothalia journal. 2014. – Vol. 44. – № 12. – pp. 69-79.