К.б.н. Миронов С.Ю., к.с/х.н. Протасова М.В.

Курский государственный университет, Россия

Исследование физико-химических и эколого-токсикологических свойств компоста на основе отходов сахарного производства

Отходы производства и потребления, образующиеся в огромных количествах, представляют угрозу для окружающей среды. В связи с этим большую актуальность в настоящее время приобретают проблемы их утилизации. При этом многие виды отходов производства содержат в своем составе ценные питательные вещества и могут быть использованы в качестве вторичного материального ресурса. К таким видам отходов относятся отходы сахарного производства.

В настоящее время важной экологической проблемой является утилизация отходов сахарной промышленности.

В связи с увеличением площади под сахарной свеклой и сокращением поголовья скота свекловичный жом полностью не утилизируется и создает экологические проблемы. В качестве удобрения свекловичный жом в частом виде применяться не может из-за его высокой токсичности, вызванной кислой реакции среды, а также несбалансированным содержанием основных элементов питания. Дефекат также является отходом сахарной промышленности. Используется как известковый мелиорант. В связи с тем, что свежий свекловичный жом характеризуется высокой влажностью 79-90 %, а дефекат при влажности 30% и выше становится вязкой пластичной массой, технологически непригодной для внесения в почву.

В настоящее время некоторые хозяйства жом запахивают, используя как растительные остатки [1, 2]. Такой прием можно проводить в ограниченные календарные сроки. Так как работать сахарные заводы в РФ начинают в сентябре-октябре, а в конце ноября наступают морозы, следовательно, до весны отходы жома находятся в мерзлом состоянии. С повышением температуры происходит процесс в ходе, которого многотонажные отходы подвергаются маслянокислому брожению. В результате чего потоки масляной кислоты, поступают в водоемы.

Сухой жом почти равноценен концентрированным кормам. При этом 30-35% жома используется в свежем виде, 25-27% подвергается сушки, остальная часть остается невостребованной, что наносит вред окружающей среде при неправильной утилизации.

Исследования, проведѐнные российскими учеными, показывают, что отходы сахарной промышленности, такие как жом, меласса и дефекат можно использовать в качестве органоминерального удобрения.

Для решения задачи, связанной с изучением технологии утилизации свекловичного жома нами был заложен полевой опыт – модельное компостирование жома. Полученный компост изучали по физико-химическим и эколого-токсикологическим показателям.

Компост закладывали в конце мая 2016 года в ямы размером 1 м куб. в трехкратной повторности. Компонентами компоста были: кислый жом, дефекат, опилки, почва – чернозем, оксид кальция (для нейтрализации кислот жома). Соотношение компонентов 30:30:5:20:1. Компостную яму заполняли компонентами постепенно и перемешивали их. На дно ям укладывали слой веток сельскохозяйственных деревьев. Компост проливали однократно 20 л раствора препарата «Байкал-М», а в дальнейшем регулярно поливали водой для поддержания оптимальной влажности и перемешивали. Компостные ямы накрывали черной пленкой. Компостирование проходило в течение 3-х месяцев.

Для полученного компоста определяли показатели, указанные в таблице 1 и определяемые для отходов сахарного производства. Результаты сравнивались с показателями для почв района исследования. Также определяли наличие фитотоксичности компоста с использованием Avena sativa и Raphanus sativus.

Таблица 1

Сравнительная характеристика полученного компоста относительно почвы района исследования и подстилочного навоза

N п/п	Объект	рНHCl	Нг мг-экв/100г	Общий гумус, %	N общий мг/100г	P2O5 мг/100г	K2O мг/100г
1	Компост	8,1	0,31	3,9	28,9	80,4	114,1
2	Чернозем типичный	5,2	4,9	6,1	23,2	20,7	23,7
3	Подстилочный навоз крупного рогатого скота	8,1%	-	18,1*	210-750	110-650	190-750

* - по углероду, %

Данные, полученные при анализе физико-химических свойств компоста, сопоставляли с данными, полученными для почв района исследования – чернозема типичного в условиях сельскохозяйственного пользования, а также с содержанием макроэлементов в готовом подстилочном навозе.

По содержанию щелочногидролизуемого азота – показателя потенциально доступного для растений азота в почве полученный компост в 2 раза богаче почвы.

Содержание нитратного азота достоверно в 7,5 раз выше в компосте, чем в почве. Отмечено повышенное содержание ионов аммония по сравнению с таковым в черноземе. По содержанию доступных форм азота полученный компост можно условно отнести к почвам с очень высокой обеспеченностью азотом. В то время как почва района проведения полевого эксперимента по содержанию доступных форм азота относится к средне обеспеченным.

Содержание подвижного фосфора в полученном компосте очень высокое – в 4 раза выше уровня в черноземе, который относится к почвам с высокой обеспеченностью этим элементом. Содержание подвижного калия, также выше в компосте – в 5 раз превышает содержание в почве.

Доля гумуса в компосте в 3 раза ниже по сравнению с почвой.

Реакция среды (актуальная кислотность) полученного компоста незначительно сдвинута в щелочную зону, гидролитическая кислотность понижена.

Полученный компост оценивали на фитотоксичность в лабораторных условиях с использованием проростков овса и редиса. Технология выявления токсичности аналогична методике работы с жомом и дефекатом. Оценивали энергию прорастания семян и морфометрические показатели проростков. В качестве контроля использовали водную вытяжку чернозема типичного (1:4). Результаты биологического эксперимента показали отсутствие фитотоксичности полученного компоста по отношению к тест-растениям. Так, водный экстракт компоста достоверно не повлиял на энергию прорастания овса, однако вызвал умеренную стимуляцию прорастания у редиса. Полученный компост вызвал значительное увеличение средней длины корня у редиса (Р=0,01), по отношению к контролю. Однако, стимуляция развития надземной части проростков редиса не выражена. В вариантах с овсом отмечена стимуляция развития стеблевой части проростка по отношению к контролю. Увеличение длины надземной части проростков в эксперименте составило более чем 40%. Влияние на развитие корневой системы овса менее выражено и составило около 25 %.

Компостирование отходов сахарного производства совместно с опилками, в присутствии бактериальной закваски и почвы способно дать готовый компост сопоставимый с подстилочным навозом крупного рогатого скота и готовый к использованию без угрозы азотного загрязнения почвы и продукции.

Лабораторные испытания показали отсутствие фитотоксичности компоста по отношению к проросткам овса и редиса. Компост способен оказывать стимулирующее действие на развитие проростков этих культур.

Литература:

1. Антименкова О.В. Разработка нетрадиционных удобрений на основе жома свекловичного /О.В. Антименкова// агроэкологические проблемы в сельском хозяйстве. Сб. науч. тр. – Воронеж, 2005. – Ч.1 – С. 19-22.

2. Житин Ю.И., Стекольникова Н.В. Приемы использования отходов производства в агроэкосистемах Центрального Черноземья. Воронеж: ВГАУ, 2015. 218 с.