Размещено на http://www.allbest.ru

Размещено на http://www.allbest.ru

Вступ

Актуальність теми. Проблема утилізації відходів спиртового виробництва (ВСВ) обумовлена значними об'ємами накопичення їх на прилеглих до заводів територіях в ставках-накопичувачах. Наявність у ВСВ значної мінералізації та речовин органічного походження а також висока температура виключають можливість випускати відходи у каналізаційну мережу та піддавати рециклінгу у виробництві створює передумови для подальшого збільшення площ під нові ємності. Це призводить до виключення родючих ділянок із сільськогосподарського виробництва, додаткових витрат на утримання відстійників, забруднення атмосферного повітря леткими речовинами із неприємним запахом.

Водночас протягом останніх років спостерігається виснаження ґрунтів на основні поживні елементи внаслідок дефіциту традиційних органічних та дороговизни мінеральних добрив. Частково нестачу основних поживних речовин, мікроелементів та органічних речовин в ґрунті можливо поповнити за рахунок удобрювальних поливів ВСВ (Хруслова Т.М., 1977, 1981, Шикула Н.К., 1994). При цьому, завдяки великим поливним нормам удобрення набуває вологозарядкового характеру, що дає змогу забезпечити рослини необхідною вологою, особливо у початкові стадії органогенезу. Актуальною ця можливість стала в останні роки, коли спостерігається досить нестійке зволоження за рахунок нестачі опадів у весняний період, зокрема в зоні південно-західної частини Лісостепу.

Внаслідок незбалансованого вмісту поживних речовин, порівняно високої мінералізації ВСВ, важливим є вивчення впливу різних норм відходів на систему «ґрунт - рослина», зокрема, екологічний стан ґрунтів, їх родючість, фізичні властивості та біологічну активність, урожайність культур та якість сільськогосподарської продукції. Дані питання набули актуальності саме з екологічної точки зору, оскільки дослідження щодо високих норм внесення та можливості використання ВСВ на одному місці впродовж декількох років є недостатніми на даний час. Вивчення цих аспектів дасть змогу утилізувати ВСВ, запобігаючи безсистемному їх внесенню та шкідливому впливу на ґрунт та сільськогосподарські рослини.

Мета і завдання досліджень. Вивчити і обґрунтувати вплив ВСВ на екологічно важливі властивості ґрунту, урожайність культур і показники якості продукції, встановити оптимальні, науково обґрунтовані норми внесення ВСВ під сільськогосподарські культури за осінніх вологозарядкових поливів.

Для реалізації мети вирішувались наступні завдання:

– визначити хімічний склад і властивості ВСВ ДП “Довжоцький спиртзавод” з метою встановлення їх придатності для удобрювальних поливів сільськогосподарських культур;

– встановити придатність ВСВ різного ступеня розведення для поливу, за впливом їх на схожість, проростання насіння та початкові фази розвитку сільськогосподарських культур;

– виявити вплив різних доз ВСВ на екологічний стан та родючість чорнозему типового важкосуглинкового, його фізико-хімічні, фізичні, хімічні, біологічні властивості, із виявленням можливих негативних наслідків застосування ВСВ;

– дослідити вплив різних доз ВСВ на урожайність культур та якість сільськогосподарської продукції;

– встановити найменш енергозатратні та економічно вигідні дози утилізації ВСВ.

1. Досвід використання відходів спиртового виробництва

На основі критичного аналізу проведено оцінку відомих шляхів утилізації ВСВ. Встановлено, що у даних відходах міститься значна кількість поживних речовин і доведено, що найдешевшим та найдоступнішим для виробників спирту є метод утилізації відходів внесенням під сільськогосподарські культури із вологозарядковими удобрювальними поливами. Розглянуто напрацювання щодо придатності ВСВ для поливу, проведено аналіз існуючих методик. В результаті аналізу літературних джерел встановлено перелік питань та потребу їх подальшого вивчення, сформульовано мету та обґрунтовано необхідність проведення досліджень за даною темою.

2. Умови та методика проведення досліджень

Вивчення впливу відходів спиртового виробництва на ґрунт і рослини проводили у Подільському державному аграрно-технічному університеті. Польові досліди закладали упродовж 2001-2004 рр. на дослідному полі університету, розташованому у південній частині Хмельницької області і за фізико-географічним районуванням належить до Західно-Подільського Лісостепу.

Клімат зони обумовлений її географічним положенням у центральній частині Правобережної України та впливом Волино-Подільської височини. Загалом він помірно-континентальний із м'якою зимою та досить теплим вологим літом.

Програма досліджень включала вивчення впливу ВСВ на початкові стадії органогенезу основних сільськогосподарських культур (схожість та енергію проростання насіння), фізичні властивості ґрунту (щільність, гранулометричний та структурно-агрегатний склад), показники ґрунтового вбирного комплексу (гідролітичну кислотність, суму обмінних основ, реакцію ґрунтового розчину, вміст кальцію та магнію), біологічну активність ґрунту, польову вологість, вміст гумусу та поживних речовин, сольовий склад водної витяжки, урожайність та якість продукції сільськогосподарських культур та інші екологічно важливі показники.

Визначення можливої агресивності середовища ВСВ відносно початкових стадій розвитку основних сільськогосподарських культур (ячменю ярого, гороху, гречки, сої, пшениці озимої) проводили в лабораторних умовах пророщуванням насіння у розчинах ВСВ різної концентрації. Лабораторний дослід був закладений за схемою: 1. Дистильована вода (контроль); 2. 10%-ний розчин ВСВ; 3. 20%-ний розчин ВСВ; 4. 30%-ний розчин ВСВ; 5. 40%-ний розчин ВСВ; 6. 50%-ний розчин ВСВ; 100 %-ні ВСВ.

Для приготування розчинів використовували ВСВ щойно взяті із забірного ставка-накопичувача та дистильовану воду. Кількість насінин кожної культури обирали залежно від розміру та площі їх розміщення (чашки Петрі). Визначення схожості, довжини корінців відносно насінини проводили відповідно до методики державного сортовипробування сільськогосподарських культур.

Вплив різних доз ВСВ на ґрунт та сільськогосподарські культури визначався за схемою: 1. контроль - без поливу; 2. 1000 т/га ставкової води; 3. 500 т/га ВСВ; 4. 750 т/га ВСВ; 5. 1000 т/га ВСВ.

Для виключення впливу на ґрунт і рослини води, яка складає у ВСВ до 95-96%, закладений варіант зі ставковою водою (відносний контроль).

Досліди закладено у трикратній повторності методом розщеплених ділянок. Розташування ділянок послідовне. Дослідження проводили із культурами, характерними для типової ланки сівозміни зони Лісостепу: 1) гречка (сорт Зеленоквіткова-90); 2) соя (сорт Агат); 3) ячмінь ярий (сорт Звершення); 4) буряк цукровий (сорт Білоцерківський 57). Розмір ділянок - 25 м2. Облікова площа ділянок 22,5 м2. Перед закладкою досліду на полі впродовж двох років вирощувався ячмінь ярий без удобрення. Дослідженнями було передбачено як однорічне внесення ВСВ, так і повторне внесення на одній ділянці протягом трьох років. У сівозміні використовували наступне чергування культур: ячмінь ярий буряки цукрові гречка соя. Між варіантами та між культурами залишали захисні смуги шириною 3 м.

Методика досліджень:

Польову вологість ґрунту визначали термостатно-ваговим методом щомісячно впродовж вегетації, а також перед проведенням поливів сільськогосподарських культур. Зразки ґрунту відбиралися ґрунтовим буром через кожні 10 см до глибини 100 см.

Щільність ґрунту - методом Н.А. Качинського за допомогою циліндричних металевих стаканів до глибини 100 см у шарах 0-30, 30-60, 60-100 см на початку вегетації та перед закладкою досліду.

Структурно-агрегатний склад - методом просіювання у повітряно-сухому стані за Н.І. Савіновим до глибини 100 см із подальшим визначенням коефіцієнту структурності.

Гранулометричний склад - методом піпетки за Н.А. Качинським на глибину до 100 см щорічно перед закладкою досліду.

Хімічний аналіз ВСВ проводили щорічно перед закладкою досліду. Проби відбирали згідно з ДСТУ ISO 5667-4-2003. Визначали наступні показники:

- колір та запах органолептично;

- зважений осад фільтруванням через мембранний фільтр;

- сухий залишок випарюванням на водяній бані;

- прокалений залишок спалюванням в муфельній печі при 600 єС;

- рН - потенціометричним методом (ДСТУ 4077-2001);

- хімічну потребу в кисні (ХПК) - арбітражним методом (ДСТУ ISO 6060-2003);

- біохімічне споживання кисню (БПК5) - методом закритої склянки за п'ятидобової інкубації (ДСТУ 4175-2003; ISO 10707:1994, MOD);

- величину загальної лужності (вміст НСО3-) та лужності від нормальних карбонатів (вміст СО3-) - за методом Ю.Ю. Лур'є;

- вміст загального вмісту хлоридів (СІ-) - титруванням нітратом срібла із застосуванням хромату як індикатора (метод Мора) ДСТУ 4079-2001;

- вміст сульфатів - гравіметричним методом, за Ю.Ю Лур'є;

- сума кальцію і магнію - титриметричним методом із застосуванням етилендіамінтетраоцтової кислоти ДСТУ ISO 6058-2003;

- вміст калію та натрію - методом полуменевої фотометрії;

- вміст фосфору - спектрометричним методом із застосуванням молібдату амонію ДСТУ ISO 6878-2003;

- вмісту амонію - спектрометричним методом із реактивом Несслера ДСТУ ISO 7150-1-2003;

- вміст нітратів - відновленням до аміаку за Ю.Ю.Лур'є;

- загальний азот - за методом К'єльдаля;

Хімічні та фізико-хімічні властивості ґрунту визначалися до закладки досліду, перед посівом та наприкінці вегетації культур:

- вміст гумусу - методом І.В.Тюріна в модифікації Сімакова;

- лужногідролізований азот - за методом Корнфілда;

- рухомі сполуки фосфору і калію фотометрично за методом Чирикова (ДСТУ 4115-2002);

- рН сольової витяжки - потенціометричним методом (ДСТУ ISO 10390-2001);

- гідролітичну кислотність - титриметрично за методом Каппена;

- сума Са2+ і Mg2+ комплексометрично із застосуванням трилона Б;

- вміст важких металів - методом атомно-адсорбційної спектрометрії.

Аналіз водної витяжки з ґрунту проводили на початку та наприкінці вегетації культур (ДОСТ 26423-85 - ДОСТ 26428-85). Визначали вміст:

- Cl- аргентометрично за методом Мора;

- SO42- ваговим методом;

- Са2+ і Мg2+ комплексометрично із застосуванням трилона Б;

- СО32- і НСО3- - методом титрування витяжки сірчаною кислотою в присутності індикаторів;

- Na+ і К+ - методом полуменевої фотометрії;

- сухий залишок - випаровуванням на водяній бані.

Біологічну активність ґрунту визначали аплікаційним методом за Е.Н. Мішустіним в динаміці щомісячно впродовж вегетації культур. Для цього на кожній ділянці було закладено 5 лляних полотен в трикратній повторності, які вилучались за запланованим графіком. Також для більш детальної характеристики мікробіологічних процесів було визначено вплив ВСВ на наявність та чисельність мікроорганізмів циклу перетворення сполук азоту за наступними методиками:

- Azotobacter chroococcum - на середовищі Федорова із подальшим мікроскопуванням;

- Clostridium pasteurianum - на середовищі Ємцева методом граничних розведень;

- амоніфікаторів роду Bacillus (B. cereus, B. mycoides, B. megaterium, B. Subtilis) - на м'ясопептонному агарі, а В. polymyxa - на середовищі Федорова методом граничних розведень;

- роду Nitrosomonas - на середовищі Соріано і Уокера;

- роду Nitrobacter (ІІ фаза) - на середовищі Ватсона та Уотербері методом граничних розведень шляхом інокуляції середовищ розведеннями суспензії;

- денітрифікаторів (Pseudomonas, Thiobacillus denitrificans) здійснювався на нітратному агарі.

Облік мікроорганізмів проводили щорічно у період сівби культур.

Для контролю якості продукції визначали:

- вміст білка в зерні - за К'єльдалем;

- цукристість - поляриметричним методом за допомогою цукрометра;

- вміст шкідливого азоту в коренеплодах - іонометричним методом;

Фенологічні спостереження, облік польової схожості насіння і виживання рослин проводили згідно з методикою державного сортовипробування сільськогосподарських культур.

Облік урожаю ячменю та сої здійснювали прямим комбайнуванням спеціально призначеним для збирання дрібних ділянок комбайном САМПО-4, із наступним перерахуванням бункерної врожайності на 100% чистоту насіння і стандартну 14% вологість. Урожайність гречки визначали після обмолоту валків з облікової площі при достиганні не менш як 75% зерна. Облік урожайності буряків цукрових здійснювався вручну зі зважуванням продукції з усієї облікової площі.

Технологія внесення ВСВ: агрегат у складі Т-150 і РЖУ-10 виїжджає на ділянку, поряд з якою планується вносити ВСВ. Для внесення використовується шланг 10 см. Попередньо (на пасовищі) було визначено час, впродовж якого наповнювалося мірне відро об'ємом 10 л. Цей час складав 4 сек. У зв'язку з тим, що з виливанням рідини, тиск зменшувався, через кожні 1,5 т, до повністю пустої бочки, до часу додавали 1 сек. Агрегат рухався поперек запланованого посіву культур по ділянках з однаковою кількістю внесення ВСВ. Після цього, по мірі висихання ґрунту, в листопаді проводили оранку на глибину 22-27 см. ВСВ вносили щорічно на кожній ділянці після збору врожаю в дозах, відповідно до схеми досліду.

Отримані дані обробляли сучасними статистичними методами: дисперсійним, регресійним та кореляційним аналізами.

3. Трансформація грунтово-екологічних умов під дією відходів спиртового виробництва

Характеристика ВСВ та їх придатність для поливу сільськогосподарських культур

Хімічний склад ВСВ ДП “Довжоцький спиртовий завод” визначали щорічно перед внесенням на дослідну ділянку. При цьому спостерігалось значне варіювання показників, що пояснюється впливом періоду відстоювання ВСВ у ставках-накопичувачах, виду продукції, яка випускалась на період відбору, умов навколишнього середовища та інших факторів. Дані відходи характеризувались наступними показниками хімічного складу: сухий залишок - 24,5 г/л, зважений осад - 1330 мг/л, рН - 8,1, із аніонів: карбонати - 2,3, гідрокарбонати - 190,4, хлориди - 16,3, сульфати - 18,1 мг-екв/л; із катіонів: калій - 147,3, магній - 9,7, натрій - 32,9, кальцій - 36,9 мг-екв/л; рухомого фосфору - 20, амонійного азоту - 837, загального азоту - 2036 мг/л., загальна мінералізація складає 14 г/л.

Аналіз придатності ВСВ для зрошення проводився відповідно до вимог ДСТУ 2730 - 94, ДОСТ 17.1.2.03 - 90, ДОСТ 17.4.3.05 - 86 та інших методик.

ВСВ Довжоцького спиртового заводу, де превалює післяспиртова мелясна барда із домішкою інших стоків, за хімічним складом належать до гідрокарбонатно-калієво-натрієвого типу. Серед катіонів переважають калій і натрій, серед аніонів - гідрокарбонат та сульфат-іони. Іригаційну оцінку ВСВ проводили за найбільш відомими критеріями (за М.Ф. Будановим, А.М.Можейко та Г.Х. Воротником, методом департаменту сільського господарства США, за формулою Стеблера). При цьому більшість показників вказали на придатність ВСВ для зрошення, проте окремі (коефіцієнт Стеблера) свідчили про можливість осолонцювання ґрунтів та необхідність подальших досліджень, спрямованих на вивчення всебічного впливу як навколишнього середовища на відходи, так і відходів на систему «ґрунт - рослина».

У модельному досліді впродовж трьох місяців ВСВ поступово змінили кислотність в бік лужної на 3,45 одиниці рН (з 5,60 до 9,05), після чого спостерігалась стабілізація рН і навіть деяке його зниження. Було проведено лабораторні досліди щодо пророщення насіння основних сільськогосподарських культур. Для пророщення використовували дистильовану воду (контроль) та різні концентрації ВСВ. Найбільш згубно ВСВ вплинули на насіння сої, а найбільш резистентними виявилися гречка і горох.

Вплив ВСВ на фізичні властивості ґрунтів.

При внесенні ВСВ гранулометричний склад, як і очікувалося, не зазнав істотних змін. В результаті порівняння контролю із варіантами поливу не виявлено достовірних змін у гранскладі.

Внаслідок вологозарядкових поливів спостерігався частковий перерозподіл вмісту структурних агрегатів ґрунту. Ступінь вираження ознак даних змін збільшувався відповідно до підвищення внесеної дози. Так, при внесенні 1000 т/га ВСВ кількість брилистої фракції (понад 10 мм) орного шару збільшилася на 1,6-2,8% залежно від року проведення досліджень, порівняно із контролем і склала 8,0-8,2%. Трирічне внесення сприяло збільшенню даної фракції на 2,9%, кількість її при цьому сягнула 9,1%. Важливо вказати, що різниця між варіантом із внесенням 1000 т/га води та максимальної дози відходів була значно меншою - на рівні 1,0-2,1%.

У межах агрономічно-цінних агрегатів спостерігалися зміни, зокрема змінився розподіл у розрізі суми фракцій від 10 до 0,25 мм. В усіх варіантах відмічено зменшення кількості фракції 1-0,5 мм в орному шарі, на 0,5-3,0% за однорічного внесення ВСВ та на 4,3% - за трирічного. Зміна кількості інших фракцій була менш помітною. При внесенні 1000 т/га ВСВ вміст фракції менше 0,25 мм збільшився, порівняно із контролем, на 1,0-3,7% і склав 24,4-26,2%. При трирічному внесенні збільшення даної фракції сягало лише 0,7%.

Коефіцієнт структурності відображає вищевказані зміни гранскладу. В усіх варіантах цей показник перебував у межах доброї оструктуреності ґрунтових агрегатів і за три роки складав 1,9-3,3.

Коефіцієнт структурності змінювався й за роками, що пов'язане з різними умовами зволоження та руйнуванням структури внаслідок замерзання-розмерзання в холодну пору року. За роки досліджень, порівняно із контролем, коефіцієнт структурності в орному шарі ґрунту зменшився в 1,25 рази (з 2,5 до 2,0). Трирічне внесення ВСВ сприяло зменшенню показника на 0,3 одиниці.

Щільність ґрунту змінювалась наступним чином. При поливі ВСВ в дозі 500 т/га зміни показника в орному шарі відносно контролю були не істотними, він знаходився на рівні 1,26-1,36 г/см3 під усіма культурами. Збільшення щільності відслідковувалося уже при внесенні 750 т/га ВСВ і складало 0,14 г/см3 відносно контролю від найменшого значення до найбільшого під усіма культурами. Зміни щільності в підорному горизонті відбувались за тією ж тенденцією, проте розбіжність між варіантами із ВСВ і контролем була значно меншою й складала 0,01-0,07, лише в результаті трирічного внесення відходів збільшилася на 0,09 г/см3. Варіювання величини по культурах викликане різною агротехнікою їх вирощування.

Вплив ВСВ на мікробіологічну активність ґрунту

Виявлений позитивний вплив відходів на інтенсифікацію целюлозоруйнівної здатності ґрунту. Так, середня біологічна активність зростала зі збільшенням доз внесення ВСВ і в перший рік досліджень, за норми внесення 500, 750 і 1000 т/га, перевищувала контроль відповідно на 13,7, 22,0 та 29,2 %. В наступному році різниця між варіантами дещо зменшилась через посушливі погодні умови. Трирічне внесення ВСВ забезпечувало незначне збільшення активності порівняно із однорічним у всіх варіантах, крім контролю.

Внесення ВСВ під сільськогосподарські культури завдяки поживним речовинам та органічній складовій позитивно вплинуло на мікробіологічну активність ґрунту.

Проведені дослідження з вивчення впливу ВСВ на ланки циклу перетворення сполук азоту вказали на суттєві зміни у процесах біологічного перетворення молекулярного та зв'язаного азоту в ґрунті. Нашим завданням було прослідкувати динаміку зміни чисельності мікроорганізмів, що є домінуючими у кожному із процесів ґрунтового перетворення азоту. Із збільшенням дози ВСВ значно зменшилась кількість Azotobacter chroococcum. При цьому кількість Clostridium pasteurianum дещо збільшилась.

Щодо роду Bacillus - спостерігався відносно рівномірний розподіл представників B. cereus, B. mycoides, B. megaterium, B. subtilis та В. polymyxa у контролі. Внесення ВСВ сприяло збільшенню першого та останнього виду відповідно на 15 та 10 тис./г та зменшенню інших, що істотно не вплинуло на процес мінералізації азоту. ВСВ пригнічуючи діють на процес нітрифікації, зокрема як на першу, так і на другу його фази. Так, при внесенні максимальної дози спостерігалося зменшення представників роду Nitrosomonas (І фаза нітрифікації) на 40 та роду Nitrobacter (ІІ фаза) - на 85 тис./г, кількість бактерій роду Pseudomonas збільшилась на 90, а представника хемолітоавтотрофів - Thiobacillus denitrificans - на 19 тис./г. Підвищення активності цих організмів може призвести до втрат азоту із досліджуваного ґрунту.

Внесення ВСВ має значний вплив на мікробіоценоз і сприяє переорганізації кожної ланки циклу азоту: на фоні суттєвого інгібування азотфіксації та нітрифікації поливи відходами посилюють денітрифікацію.

Вплив ВСВ на фізико-хімічні властивості та водно-сольовий режим ґрунту.

Після внесення ВСВ восени максимальне підлуговування ґрунту відзначається на початку вегетації у варіанті із внесенням 1000 т/га ВСВ. Відхилення рН від контролю становило 0,7-0,8. У варіантах із внесенням мінімальної кількості ВСВ підвищення рН складало 0,3-0,4. Упродовж вегетації рН ґрунту поверталось практично до вихідного рівня, за виключенням варіантів із внесенням 750 і 1000 т/га. Наприкінці першого та другого року вегетації реакція ґрунтового розчину на даних ділянках була вища на 0,3 рН. Така тенденція спостерігалась під усіма культурами.

Найбільший вплив на гідролітичну кислотність спостерігався у варіантах із внесенням ВСВ в кількості 750 і 1000 т/га, де зменшення порівняно із контролем склало відповідно близько 0,12-0,18 та 0,15-0,20 мг-екв/100 г ґрунту. По профілю гідролітична кислотність змінювалась в орному та підорному шарах у бік зменшення із малопомітною різницею, тоді як у шарі 60-100 см на всіх варіантах вона залишалася на рівні 0,26-0,30 мг-екв/100 г ґрунту.

Сума обмінних основ під впливом ВСВ збільшувалася, що вказує на поглинання ГВК частини обмінних катіонів, зокрема Na+, К+, Mg2+, NH4+ та ін., які властиві даним відходам. Аналіз динаміки суми обмінних основ упродовж 2002-2004 рр. в орному шарі дає змогу стверджувати, що після подальших внесень ГВК більшою мірою насичується обмінними катіонами.

Аналіз складу водної витяжки із досліджуваного ґрунту свідчить про істотні зміни, які відбулись в катіонно-аніонному складі. Вже при внесенні ВСВ в дозі 500 т/га в два рази збільшилась кількість гідрокарбонатів, в 2,5 - хлоридів, в 1,3 - сульфатів. У вмісті катіонів тенденції до збільшення не мав лише кальцій, вміст якого зменшувався через значне насичення ґрунтового розчину калієм і натрієм і, відповідно витіснення його. При цьому вміст магнію зріс в 1,8 рази, натрію - в 1,5, калію - в 7 разів. При внесенні максимальної дози ВСВ кількість гідрокарбонатів збільшилась у 2,5 рази, хлоридів - у 5 разів, сульфатів - у 2,3, магнію - у 2,6, натрію - у 1,7 та калію - у 18,5 разів, а кількість кальцію зменшилась у 2,8 рази. Регресійний аналіз показав тенденцію до зростання крутизни криволінійної залежності зі збільшенням дози внесення ВСВ. Трирічне внесення вплинуло на накопичення солей наступним чином. При внесенні максимальної дози відбулося зростання вмісту гідрокарбонатів у орному шарі у 2,7 (з 2,1 до 5,7) рази, хлоридів - у 6 (з 0,04 до 0,24), сульфатів - у 3,8 рази (з 0,30 до 1,14 мг-екв/100 г). Щодо катіонів: зменшення кальцію відбулось у 2,4 рази, збільшення магнію - у 3,1, натрію - у 2 та калію - у 30,5 разів. Отже, трирічне внесення ВСВ у всіх досліджуваних дозах не викликало засолення ґрунту, проте використання дози 1000 т/га критично наблизилося до межі засолення ґрунту. Тому найкраще рекомендувати для внесення впродовж 3 років дозу 750 т/га, з точки зору небезпеки осолонцювання.

Вплив ВСВ на поживний режим ґрунту.

Вміст гумусу мав тенденцію до зменшення. Так, в середньому його кількість при внесенні максимальної дози зменшилась на 0,17%, що, очевидно, пов'язане із посиленою мінералізацією органічної речовини при зрошенні.

Вміст азоту легкогідролізованого зі зростанням дози ВСВ мав тенденцію до зниження. Зменшення даного показника перед сівбою сільськогосподарських культур, на нашу думку, відбулося внаслідок пригнічення діяльності азотобактерій та бактерій-амоніфікаторів. При цьому втрати азоту перевищували його фіксацію. Збільшення вмісту цієї форми азоту до кінця вегетації культур свідчить про відновлення активності мікроорганізмів.

Максимальна доза ВСВ сприяла зменшенню показника в середньому на 7-8 мг/1000 г ґрунту. Навіть такі значні дози ВСВ як 750 т/га та 1000 т/га практично не вплинули на зміну вмісту в ґрунті рухомого фосфору.

У зв'язку із великою кількістю калію в досліджуваних відходах детальніше вивчалася його динаміка в ґрунті залежно від норм внесення ВСВ.

Із збільшенням поливної дози ВСВ спостерігалось зростання в ґрунті вмісту обмінного калію. До закладення досліду вміст К2О в орному шарі становив 220 мг/кг ґрунту (осінь). Весною при внесенні 500 т/га ВСВ його вміст в орному шарі в перший рік збільшився до 350, при 750 - до 450, при 1000 - до 600 мг/кг ґрунту. Наприкінці вегетації показники вмісту калію зменшувалися у зв'язку із виносом його рослинами. Внесення у наступному році обумовило накопичення цього елемента зі збереженням основної тенденції відповідно доз ВСВ. Так, внесення 1000 т/га сприяло підвищенню вмісту К2О до 750 мг/кг ґрунту. За трирічного внесення вміст калію зріс при цій дозі до 860 мг/кг ґрунту, що перевищувало контроль майже в чотири рази. Значне накопичення калію не мало негативної дії на рослини, проте одразу ж постає питання про оптимізацію співвідношення елементів живлення при вологозарядкових удобрювальних поливах ВСВ, яке можна вирішити супутнім використанням азотних та фосфорних добрив.

Урожайність та якість продукції.

Приріст урожаю коренеплодів буряків цукрових в середньому за 3 роки у варіанті із застосуванням води складав 9 ц/га, при внесенні ВСВ в дозі 500 т/га - 36,8 ц/га, 750 т/га - 71,7, 1000 т/га - 58,4 ц/га.

В середньому за 3 роки різниця урожайності гречки між контролем та поливними варіантами склала: при внесенні 500 т/га ВСВ - 2,3, 750 т/га ВСВ - 3,9 та 1000 т/га - 4,1 ц/га, що підтверджує резистентність гречки по відношенню до ВСВ.

Максимального значення урожайності ярого ячменю в усі роки досліджень було досягнуто при застосуванні 750 т/га ВСВ (39,4 ц/га). Найвищого рівня цей показник досягнув у 2004 році і склав 46,7 ц/га, що більше за контроль на 10,5 ц/га. В середньому за три роки внесення ВСВ в дозі 500 т/га сприяло збільшенню урожайності на 6,3 ц/га, 750 - 10,4 і 1000 т/га - на 8,5 ц/га. На відміну від попередніх культур урожайність сої зростала зі збільшенням дози внесення ВСВ і у варіанті із застосуванням 1000 т/га перевищувала контроль на 4,9 ц/га. Збільшення урожайності відносно контролю при внесенні 750 т/га ВСВ було ідентичним максимальній дозі. Внесення 500 т/га ВСВ підвищило урожайність на 3,1 ц/га, а вода - лише на 0,6 ц/га.

Покращувалися показники вмісту білка в зернових культур та цукристість коренеплодів цукрових буряків, найвищими показники якості були при внесенні ВСВ у дозі 750 т/га.

4. Економічна ефективність застосування відходів спиртового виробництва

При використанні ВСВ виробничі витрати на 1 гектар зросли, залежно від норми внесення, відповідно на 120, 180 та 240 грн. Окремо розраховували додаткові витрати на збирання приросту врожаю кожної культури. Так, при вирощуванні ярого ячменю найбільше додаткових коштів було вкладено при використанні дози ВСВ 1000 т/га, сума склала 268 грн. на 1 га. Дещо менший показник затрат був отриманий при внесенні води в дозі 1000 т/га - 250,7 грн. Не зважаючи на це, врахувавши ріст урожайності ячменю, прибутки по даній культурі дозволили отримати рівень рентабельності значно вищий, ніж на контролі.

Через високі затрати на вирощування цукрових буряків, значно більшими, ніж для попередньої культури виявилися і додаткові витрати на збирання. Найвищими вони були при використанні води та ВСВ в дозі 1000 т/га і склали відповідно 252,8 та 280,9 грн на 1 га. Рівень рентабельності при внесенні дози 750 т/га ВСВ був вищим, порівняно з контролем, на 14%, при використанні 500 і 1000 т/га - відповідно на 8 та 4%.

На посівах цукрових буряків найкращим виявився варіант із внесенням ВСВ у дозі 750 т/га, де прибуток склав 2755,83 грн і рівень рентабельності 96%, що більше за контроль на 27,1%.

Найвищий прибуток при вирощуванні гречки було отримано при використанні ВСВ у дозі 750 т/га, який склав 341,3 грн/га, рівень рентабельності при цьому склав 25,5% і був вищим від контролю на 15,8%. Застосування ВСВ у дозах 500 та 1000 т/га забезпечувало збільшення рівня рентабельності відносно контролю відповідно на 10,8 та 9,5%.

Найвищий прибуток на посівах сої було отримано за використання ВСВ в дозі 750 т/га, де він склав 974,65 грн на 1 га, рівень рентабельності при цьому склав 65,2%, що перевищує контроль на 13,9%. При використанні відходів у дозах 500 і 1000 т/га прибуток склав відповідно 868,75 і 914,65 грн, а рівень рентабельності - 60,7 і 58,8%. Збитковим відносно контролю був варіант із використанням води 1000 т/га. Рівень рентабельності тут склав 24,7%, що менше за контроль на 26,6%.

На посівах усіх без виключення культур найефективнішим виявилося використання ВСВ в дозі 750 т/га, при цьому найвищий рівень рентабельності отримано на посівах цукрових буряків (96,0%), а найменший - на гречці (25,5%).

Висновки

сільськогосподарський спиртовий утилізація екологічний

У дисертації обґрунтовано та вирішено питання дозування відходів спиртового виробництва (ВСВ) на прикладі відходів ДП «Довжоцький спиртзавод» для вологозарядкових поливів сільськогосподарських культур, встановлено можливі наслідки цього прийому. За результатами проведених досліджень можна зробити наступні висновки.

1. За комплексною оцінкою іригаційних показників відходи спиртового виробництва ДП «Довжоцький спиртзавод» є придатними для поливу сільськогосподарських культур.

2. Найбільш резистентними до високих концентрацій ВСВ є гречка і горох.

3. Застосування ВСВ для поливів обумовлює зміни фізичних властивостей чорнозему типового важкосуглинкового. Так, при внесенні 1000 т/га ВСВ коефіцієнт структурності орного шару зменшується в 1,25 рази. Трирічне внесення ВСВ викликає зменшення показника на 0,3 одиниці. При цьому величина структурності перебуває в прийнятних межах. Спостерігається слабке і середнє переущільнення орного шару ґрунту. Внесення 750 і 1000 т/га ВСВ, сприяє підвищенню щільності до 1,32-1,42 г/см3 Основна зміна показника відбувається впродовж першого року використання ВСВ. Щільність ґрунту при трирічному внесенні мало відрізняється від однорічного внесення.

4. ВСВ позитивно впливають на целюлозоруйнівну здатність ґрунту. Внесення 1000 т/га ВСВ сприяє її підвищенню на 24,4 % розкладу лляної тканини. На варіантах, де вноситься 500 і 750 т/га ВСВ, активність мікрофлори нижча, але значно перевищує контроль.

5. Внесення ВСВ має значний вплив на мікробіоценоз і сприяє переорганізації кожної ланки циклу перетворення сполук азоту: на фоні суттєвого пригнічення азотфіксації та нітрифікації поливи відходами посилюють денітрифікацію. Позитивом можна вважати пригнічення нітрифікації, що сприяє утриманню в ґрунті більш доступної форми азоту та дещо зменшує втрати даного елемента з ґрунту.

6. Внесення ВСВ суттєво впливає на фізико-хімічні властивості чорнозему типового важко суглинкового. Так, підвищується рН ґрунту на 0,7-0,8, зменшується гідролітична кислотність на 0,15-0,20 мг-екв/100 г ґрунту, збільшується сума обмінних основ на 2-4 мг-екв/100 г ґрунту. Найістотніше на фізико-хімічні показники впливає 1000 т/га ВСВ. Дія 750 та 500 т/га ВСВ була слабшою від максимальної дози. Найбільш суттєві зміни відбуваються у верхньому (0-30 см) та підорному (30-60 см) шарах ґрунту.

7. Трирічне внесення ВСВ не викликає засолення ґрунту, проте використання дози 1000 т/га критично наближається до межі засолення ґрунту.

8. Вміст гумусу при внесенні ВСВ набуває тенденції до зниження. Так, при внесенні 1000 т/га відходів його величина зменшується із 3,62 до 3,45%, проте при трирічному використанні ВСВ на одному місці вміст гумусу стабілізується, що спричиняється підвищенням урожайності культур та покращенням біологічної активності ґрунту.

9. Внесення ВСВ слабко впливає на підвищення вмісту лужногідролізованого азоту та рухомого фосфору і суттєво впливає на накопичення К2О в ґрунті, який при внесенні 1000 т/га відходів сягає 568 мг/кг ґрунту. Триразове внесення 1000 т/га ВСВ призводить до збільшення вмісту калію у підорному шарі до 610 мг/кг до сівби культур.

10. Використання ВСВ сприяє підвищенню урожайності сільськогосподарських культур та якості продукції, зокрема, при внесенні 750 т/га ВСВ урожайність ячменю ярого зростає на 10,4 ц/га, буряків цукрових - на 86,3, сої - на 4,7, гречки - на 3,9 ц/га. Трирічне внесення 750 т/га ВСВ призводить до збільшення урожайності ячменю на 6,6 ц/га, цукрових буряків - на 41,5, сої - на 2,1, гречки - на 2,8 ц/га. Урожайність сої і гречки дещо зростає і у варіанті із внесенням 1000 т/га ВСВ. На інших культурах при внесенні 1000 т/га ВСВ відбувається зменшення урожайності. Зростає вміст білка в продукції зернових культур і цукристість у коренеплодах цукрових буряків.

11. За показниками економічної ефективності найефективнішою виявляється доза 750 т/га ВСВ, при цьому найвищий рівень рентабельності спостерігається на посівах цукрових буряків (96,0%), а найменший - на гречці (25,5%). При вирощуванні ячменю та сої рентабельність складає відповідно 74,0 і 65,2%. Використання ВСВ у дозі 500 т/га також економічно виправдане, хоч рівень рентабельності і дещо нижчий. Доза 1000 т/га ВСВ у більшості випадків за рентабельністю поступається дозі 500 т/га.

Рекомендації виробництву.

Для зменшення площ під відстійники відходів спиртового виробництва (ВСВ) і негативного їхнього впливу на навколишнє середовище, а також підвищення урожайності сільськогосподарських культур на 21-35% ячменю ярого, 19-33% буряків цукрових, 20-32% сої і 20-36% гречки, з покращенням якості отриманої продукції, рекомендується вносити їх вологозарядковими поливами восени під основний обробіток ґрунту, із наступною оранкою на глибину 25-27 см, з розрахунку 500-750 т/га. При цьому задля запобігання негативним процесам у системі «ґрунт-рослина» не рекомендується застосування ВСВ на одному полі більше трьох років.

Література

1. Яворов В.М. Вплив стічних вод Довжоцького спиртового заводу на схожість насіння окремих сільськогосподарських культур / В.М. Яворов, С.В. Трач, О.І. Лавров. // Збірник наукових праць Подільської державної аграрно-технічної академії. - Вип. 10. - 2002 р. - С. 18-20.

2. Яворов В.М. Обґрунтування доцільності утилізації стічних вод спиртового виробництва шляхом удобрювальних поливів / В.М. Яворов, С.В. Трач, О.І. Лавров // Збірник наукових праць Подільської державної аграрно-технічної академії. - Вип. 10. - 2002 р. - С. 28-30.

3. В.М. Вплив відходів спиртового виробництва на урожайність та якість сільськогосподарських культур / В.М. Яворов, С.В. Трач // Збірник наукових праць Подільського державного аграрно-технічного університету. - Вип. 11. - 2003 р. - С. 52-54.

4. Яворов В.М. Вплив відходів спиртового виробництва на мікробіологічну активність ґрунту / В.М. Яворов, С.В. Трач // Вісник Львівського державного аграрного університету. Агрономія. - Львів. - 2003 р. - №7. - С. 423-428.

5. Трач С.В. Зміна чисельності мікроорганізмів циклу перетворення сполук азоту під впливом відходів спиртового виробництва / С.В. Трач // Збірник наукових праць Подільського державного аграрно-технічного університету. - Кам'янець-Подільський. - Вип. 13. - 2005 р. - С. 114-117.

6. Яворов В.М. Вплив відходів спиртового виробництва на показники ґрунтового вбирного комплексу / В.М. Яворов, С.В. Трач // Вісник харківського національного університету. Серія „ґрунтознавство, агрохімія, землеробство, лісове господарство, екологія”. - Харківський національний аграрний університет ім. В.В. Докучаєва - №6. - 2004р. - С. 73-77.

Размещено на Allbest.ru

...