Агроекологічне обґрунтування технології переробки та застосування осадів стічних вод
Анотація
Екологізація землеробства стає пріоритетним напрямком його розвитку в Україні та у багатьох країнах світу. Відомо, що надмірна кількість у ґрунті важких металів погіршує родючість та несе ризик транслокації у рослинницьку продукцію. Вкрай недостатньо досліджень, спрямованих на одержання та застосування органо-мінеральних добрив, які мають агроекологічний ефект.
Мета. Визначити можливості одержання нових органо-мінеральних добрив на основі осадів стічних вод з підвищеними адсорбуючими властивостями, встановити їхню агроекологічну ефективність та надати рекомендації щодо екологобезпечного застосування у сільському господарстві.
Методи. Польовий, лабораторно-аналітичний, статистично-математичний.
Результати. З агроекологічної точки обґрунтовано зору процес виробництва органо-мінеральних добрив на основі осадів стічних вод м. Харкова, який дає змогу розширити функціональні можливості реагентів з посиленням адсорбуючих властивостей до важких металів. На чорноземі типовому встановлено агроекологічну та агрохімічну ефективність органо-мінеральних добрив. Доведено перевагу органо-мінеральних добрив перед традиційними добривами. Після внесення добрив збільшився вміст загального вуглецю в ґрунті, вміст гумінових кислот збільшився у 1,5 - 2,8 рази, фульвокислот – у 1,1 – 1,7 рази, сума гумусових речовин – у 1,3 – 2,1 разі порівняно з варіантом без внесення добрив. Після внесення органо-мінеральних добрив розширюється співвідношення Сгк/Сфк і зростає ступінь гуміфікації. Встановлено, що внесення органо-мінеральних добрив, завдяки підвищеному вмісту в їхньому складі гумінових і фульвокислот, сприяє блокуванню важких металів у ґрунті та перешкоджає транслокації у рослинницьку продукцію. Максимальні врожаї кукурудзи одержано після локального внесення гранульованих органо-мінеральних добрив – приріст урожаю становив 41 % порівняно з контролем, після внесення сипучої форми добрив – 32 % порівняно з контролем Чистий прибуток становив від 534 до 848 грн. з 1 га. Розроблені рекомендації щодо виробництва органо-мінеральних добрив та їх застосування у сільському господарстві, важливо, у першу чергу, впровадити на комплексі біологічної очистки «Безлюдівський».
Висновки. Обґрунтовано з агроекологічної точки зору процес виробництва органо-мінеральних добрив на основі осадів стічних вод м. Харкова. На чорноземі типовому важкосуглинковому встановлено агроекологічну та агрохімічну ефективність застосування органо-мінеральних добрив порівняно з органічними і мінеральними добривами, які вносили в еквівалентних дозах окремо. Доведено перевагу органо-мінеральних добрив перед традиційними добривами. Встановлено, що внесення органо-мінеральних добрив, завдяки підвищеному вмісту у їх складі гумінових і фульвокислот і органічної речовини, сприяє блокуванню важких металів у ґрунті та перешкоджає їхньому накопиченню у рослинницької продукції. За рахунок стабілізованого складу інноваційного добрива очікується підвищення родючості ґрунту, урожайності культур та отримання екологічно чистої і безпечної продукції, тобто мають агроекологічний ефект.
Завантаження
Посилання
Development strategy. (2015). Kharkiv region for the period up to 2020. Kharkiv Regional State Administration, 110-112. Retrieved from http://old.kharkivoda.gov.ua/documents/%2016203%20/%201088.pdf (in Ukrainian).
Maksymenko, N. & Klieshch, A. (2017). Directions for optimization of natural resource use in environmental management for local areas. Journal of Geology, Geography and Geoecology, 25(2), 81-88. Retrieved from https://doi.org/https:/doi.org/10.15421/111722 (in Ukrainian).
Sonko, S. & Maksymenko, N. (2014). Spatial and temporal mechanisms of anthropogenic expansion of the agro-landscape. Visnyk of the V.N. Karazin Kharkiv National University Series "Ecology", (1054), 13-22. Retrieved from https://periodicals.karazin.ua/ecology/article/view/799 (in Ukrainian).
Tripathi, G. & Bhardwaj, P. (2004) Comparative studies on biomass production, life cycles and composting efficiency of Eisenia fetida (Savigny) and Lampito mauritii (Kinberg). Bioresource Technology, 92, 275–278. Retrieved from https://www.sciencedirect.com/science/article/abs/pii/S0960852403002372?via%3Dihub
Tripetchkul, S., Pundee, K., Koonsrisuk, S. & Akeprathumchai, S. (2012). Co-composting of coir pith and cow manure: initial C/N ratio vs physico-chemical changes. International Journal Of Recycling of Organic Waste in Agriculture, 1, 15. Retrieved from https://link.springer.com/article/10.1186/2251-7715-1-15#auth-1
Kulyk, M.I., Lisnyak, A.А. & Torma, S. (2016). Determination of soil pollution by heavy metals, introducedby waste motor oils. Visnyk of V. N. Karazin Kharkiv National University series «Еcоlogy», 15, 122-127. Retrieved from https://periodicals.karazin.ua/ecology/article/view/7897 (in Ukrainian).
Lisnyak, A.А. (2016). Content Of Heavy Metals In The Unproductive Lands Of The Kharkiv Region Removed From Agricultural Processing Accepted For Afforestation. Man and Environment. Issues of Neoecology, (1-2), 83-87. Retrieved from https://periodicals.karazin.ua/humanenviron/article/view/6318 (in Ukrainian).
Nekos, A.N. (2014). Cumulative Properties Of Plants As A Factor Of Environmental Safety Plant Food (For Example, Kharkiv Region). Man and Environment. Issues of Neoecology, (1-2), 100-107 (8 pages). Retrieved from https://periodicals.karazin.ua/humanenviron/article/view/928 (in Ukrainian).
Sonko, S.P., Maksymenko, N.V., Peresadko, V.A., Sukhanova, I.P., Vasylenko O.V. & Nikitina O.V. (2018). Concept of environmentally protective farming for the forest-steppe zone. Visnyk of the V.N. Karazin Kharkiv National University. Series “Geology, Geography. Ecology”, (48), 161-172. Retrieved from https://doi.org/10.26565/2410-7360-2018-48-14
Skrylnyk, Ye.V., Maksymenko, N.V., Ryzhkova, Ya.S. & Ryzhkov, V.A. (2018). Agroecological characteristics of sewage sludge in Kharkiv. Man and environment. Issues of neoecology, (1-2), 112-118. Retrieved from https://doi.org/10.26565/1992-4224-2018-29-12 (in Ukrainian).
Caron, P., Biénabe, E. & Hainzelin, E. (2014). Making transition towards ecological intensification of agriculture a reality: the gaps in and the role of scientific knowledge. Current Opinion in Environmental Sustainability, 8, 44–52. Retrieved from https://www.sciencedirect.com/science/article/abs/pii/S1877343514000475?via%3Dihub
Chattopadhyay, G.N. (2012). Use of vermicomposting biotechnology for recycling organic wastes in agriculture. International Journal of Recycling of Organic Waste in Agriculture, 1. Retrieved from https://link.springer.com/article/10.1186/2251-7715-1-8
Frank, S., Schmid, F. & Havlík, P. (2015). The dynamic soil organic carbon mitigation potential of European cropland. Global Environmental Change, 35, 269–278. Retrieved from http://pure.iiasa.ac.at/id/eprint/11371/
Semenov, V.M., Tulina, A.S., Semenova, N.A. & Ivannikova L.A. (2013). Humification and nonhumification pathways of the organic matter stabilization in soil: A review. Eurasian Soil Science, 46, 355-368. Retrieved from https://link.springer.com/article/10.1134/S106422931304011X
Kominko, H., Gorazda, K. & Wzorek, Z. (2017). The possibility of organo-mineral fertilizer production from sewage sludge. Waste and Biomass Valorization, 8 (5), 1781–1791. Retrieved from https://link.springer.com/article/10.1007/s12649-016-9805-9
Mtshali, J.S., Tirunech, A.T. & Fadiran, A.O. (2014). Characterization of sewage sludge generated from waste water treatment plants in Swaziland in relation to agricultural uses. Resour. Environ, 4 (4), 190–199. Retrieved from http://article.sapub.org/10.5923.j.re.20140404.02.html
Kacprzak, M., Neczaja, E., Fijałkowskia, K.; Grobelaka, A., Grosser, A., Worwag, M., Rorat, A., Brattebob, H., Almås, Å., & RamSingh, B. (2017). Sewage sludge disposal strategies for sustainable development. Environmental Research, 156, 39-46. Retrieved from https://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed/28314153
Skrylnik, Ye.V. (2016). The impact of different fertilization systems on content, composition, energy intensity of organic matter in chernozem soil. Agricultural Science And Practice, 3 (2), 49-55. https://doi.org/10.15407/agrisp3.02.049
NSU. (2014). Sewage. Requirements for wastewater and its sediment for irrigation and fertilization: DSTU 7369: 2013 - [Effective 2014-01-01]. Kyiv: Ministry of Economic Development of Ukraine. Retrieved from http://online.budstandart.com/ua/catalog/doc-page?id_doc=67921 (in Ukrainian).
NSU. (2003). Soil quality. Determination of dry matter and humidity by mass. Gravimetric method (ISO 11465: 1993, IDT): DSTU ISO 11465–2001. - [Valid from 2003-01-01]. Kyiv: State Consumer Standard of Ukraine. Retrieved from http://online.budstandart.com/ru/catalog/doc-page?id_doc=55865 (in Ukrainian).
NSU. (2012). Soil quality. PH determination (ISO 10390: 2005, IDT): DSTU ISO 10390-2007. - [Effective from 2009-10-10]. Kyiv:State Consumer Standard of Ukraine. Retrieved from https://metrology.com.ua/ntd/skachat-iso-iec-ohsas/iso/dstu-iso-10390-2007/ (in Ukrainian).
NSU. (2005). Soil quality. Methods for determining organic matter: DSTU 4289: 2004. - [Effective from 2005–07–01]. Kyiv: State Consumer Standard of Ukraine. Retrieved from http://online.budstandart.com/ru/catalog/doc-page?id_doc=56400 (in Ukrainian).
NSU. (2016). Soil quality. Determination of group and fractional composition of humus by the Tyurin method in modification V.V. Ponomarev and TA Plotnikova: DSTU 7828: 2015 - [Valid from 2016-07-01]. Kyiv:UkrNDNTS. Retrieved from http://online.budstandart.com/ua/catalog/doc-page.html?id_doc=62383 (in Ukrainian).
NSU. (2009). Soil quality. Determination of the content of mobile cadmium compounds in soil in ammonium acetate buffer with pH 4.8 by atomic absorption spectrophotometry: DSTU 4770.3: 2007. - [Effective from 2009-01-01]. Kyiv: State Consumer Standard of Ukraine. Retrieved from http://online.budstandart.com/ua/catalog/doc-page?id_doc=58852 (in Ukrainian).
NSU. (2009). Soil quality. Determination of the content of mobile cobalt compounds in soil in buffer ammonium acetate extract with pH 4.8 by atomic absorption spectrophotometry: DSTU 4770.5: 2007. - [Effective from 2009-01-01]. Kyiv: State Consumer Standard of Ukraine. Retrieved from http://gost-snip.su/download/dstu_4770_5_2007_yakist_gruntu_viznachennya_vmistu_ruhomih_s (in Ukrainian).
NSU. (2009). Soil quality. Determination of the content of mobile manganese compounds in soil in buffer ammonium acetate extract with pH 4.8 by atomic absorption spectrophotometry: DSTU 4770.1: 2007. - [Effective from 2009-01-01]. Kyiv: State Consumer Standard of Ukraine. Retrieved from http://online.budstandart.com/ua/catalog/doc-page?id_doc=58849 (in Ukrainian).
NSU. (2009). Soil quality. Determination of the content of mobile nickel compounds in soil in buffer ammonium acetate extract with pH 4.8 by atomic absorption spectrophotometry: DSTU 4770.7: 2007. - [Effective from 2009-01-01]. Kyiv: State Consumer Standard of Ukraine. Retrieved from
http://gost-snip.su/download/dstu_4770_6_2007_yakist_gruntu_viznachennya_vmistu_ruhomih_s (in Ukrainian).
NSU. (2015). Organic fertilizers. Method for the determination of organic matter: DSTU 8454: 2015.- [Valid from 2017-07-07]. Kyiv: State Enterprise “UkrNDNTS”. Retrieved from http://online.budstandart.com/ua/catalog/doc-page.html?id_doc=82646 (in Ukrainian).
Argunov, N.D., Abramov, Ya.K., Salomatin, N.A., Veselov, V.M., Zalevskiy, V.M. & Merzlaya G. E. (2012). Means of increasing soil fertility based on sewage sludge. Agrozhurnal, (17), 1–13. Retrieved from https://cyberleninka.ru/article/n/sredstvo-povysheniya-plodorodiya-pochv-na-osnove-osadka-stochnyh-vod (in Russian).
Huang, H. & Yuan, X. (2016). The migration and transformation behaviors of heavy metals during the hydrothermal treatment of sewage sludge. Bioresource Technology, 200, 991-998. Retrieved from https://europepmc.org/article/med/26577578
Автори, які публікуються у цьому журналі, погоджуються з наступними умовами:
- Автори залишають за собою право на авторство своєї роботи та передають журналу право першої публікації цієї роботи на умовах ліцензії Creative Commons Attribution License 4.0 International (CC BY 4.0), котра дозволяє іншим особам вільно розповсюджувати опубліковану роботу з обов'язковим посиланням на авторів оригінальної роботи та першу публікацію роботи у цьому журналі.
- Автори мають право укладати самостійні додаткові угоди щодо неексклюзивного розповсюдження роботи у тому вигляді, в якому вона була опублікована цим журналом (наприклад, розміщувати роботу в електронному сховищі установи або публікувати у складі монографії), за умови збереження посилання на першу публікацію роботи у цьому журналі.
- Політика журналу дозволяє і заохочує розміщення авторами в мережі Інтернет (наприклад, у сховищах установ або на особистих веб-сайтах) рукопису роботи, як до подання цього рукопису до редакції, так і під час його редакційного опрацювання, оскільки це сприяє виникненню продуктивної наукової дискусії та позитивно позначається на оперативності та динаміці цитування опублікованої роботи (див. The Effect of Open Access).
