1. Введение

Высокая урожайность может быть достигнута при наличии оптимальных условий для роста, развития, перезимовки, питания и формирования структурных элементов урожая, которые варьируют в зависимости от природно-климатических факторов, характеристик почвы и применяемых агротехнических и вегетационных приемов.

Когда мы задаемся вопросом о плодородии, сразу всплывает мысль об органике. Достаточно представить отмирающие микроорганизмы, мхи, лишайники, растения живая фаза почвы, растения и органика, которую называют гумус. Гумус состоит на 85-92% из гуминов, фульвокислот и гуминовых кислот, так же до 60% углерода, до 40% кислорода, а так же незначительное количество фосфора, серы и других элементов. Элементы фосфор, калий, кальций и магний способны растворяться углекислотой, гуминовыми и фульвокислотами. Эти вещества участвуют в питании растений, способствуют разложению их остатков. Цель исследований – провести рециклинг органической фракции твердых бытовых отходов с помощью компостирования. Наша рабочая гипотеза: Сделать анализ загрязнителей, чтобы потом вносить эту органику при посадке сельскохозяйственных культур для получения высокой урожайности. Рациональная система удобрений является основным агротехническим приемом повышения плодородия почвы и продуктивности. Она основывается на биоклиматическом потенциале участка, особенностей растений и факторов рынка. Почвенные удобрения играют важную роль не только в пополнении питательных веществ (N, P, K и др. микроэлементы) для растений, но и мобилизуют питательные вещества в почву, что способствует повышению энергии жизнедеятельности почвы и улучшая ее свойства. Таким образом, научно обоснованные системы удобрений при применении в агроэкосистемах выполняют важную экологическую функцию.

2. Методы исследований

Одно из самых эффективных удобрений – органическое. Исследование продолжалось 3 года. Нами в течение трех лет (2018-2022 гг), на опытном участке в условиях Краснодарского края, был проведен следующий опыт. Весной был посажен гибрид кукурузы «Краснодарское 210» 6 рядов в 3-х кратной повторности. Варианты опыта были 200г/м2, 400г/м2, 600г/м2, 800г/м2 соответственно. Один участок оставлен контрольным, туда ничего не вносилось. На последний участок при достижении растениями фазы 5-6 листов внесено минеральное удобрение нитроаммофоска для сравнения результата выращивания кукурузы в обычных условиях. На поля, согласно агрономическим подходам именно на стадии 5 или 6 листа вносят минеральные удобрения, поэтому мы постарались не нарушить этого условия. Этим хотели продемонстрировать разные условия выращивания и показать, что компост с органикой может заменить химию на полях и продемонстрирует экологический подход к земледелию [5], [6]. Мы внесли органическую составляющую в перегнившем состоянии перед посевом кукурузы. Был проведён отбор образцов на содержание тяжелых металлов методом РФА. Компост полуперепревший из органических отходов и речного ила вносился осенью. За период зимы, мороз помог избавиться от лишней влаги, отходы стали более рыхлые и рассыпчатые, их переработали редуценты, что благоприятно сказалось потом на весенней обработке почвы. Схема опыта представлена на рисунке 1. Химический анализ почвы проводили в лаборатории Научно-исследовательского института Кубанского государственного аграрного университета им. И. Т. Трубилина. Для проведения химических анализов почву отбирали методом конверта, согласно общепринятой методики ГОСТ 17.4.3.01-83. После чего почву высушивали до воздушно-сухого состояния и перетирали ее в фарфоровой чашке с использованием ступки, затем просевали через сито с диаметром 1 мм.Сегодня рациональное использование пестицидов позволяет поддерживать и сохранять высокое плодородие почвы. Органическое удобрение состояло из органических отходов. Наша цель получить компост, который зеленую массу увеличит и будет экологически приемлем для экологизации опыта. Для этого необходимо снизить количество вносимых удобрений и увеличить запасы питательных веществ в почве.

3. Результаты исследований

Ключевым факторам для нормального функционирования и роста растений является баланс макро- и микроэлементов.  Макроэлементы, такие как N, P, K, Ca, Mg и S необходимы растениям в больших количествах и выполняют ряд функций. Их содержание определяет продуктивность культур. Недостаток питательных веществ неизбежно сказывается на урожайности и качестве продукции. Для растений не имеет значения, откуда поступают питательные вещества – из твердой фазы почвы или из удобрений. Важно, чтобы они присутствовали в почве в достаточном количестве и в оптимальных пропорциях. На всех уровнях агрохимии необходимо следить за балансом питательных веществ в системе почва-растение.

В стадии молочной спелости так же сравнивалась высота растений и представлена в таблице 5. Максимальная высота – 207,35 см в данной стадии наблюдается на ряду с внесением компоста 600г и 800 г, минимальная – 183,25 см на контрольном ряду [7], [8]. Результаты при 800г и 600 г сильно не отличались друг от друга, и этого вполне достаточно, чтобы вносить 6т/га компоста в виде органического удобрения.

Мы взяли выравненные опытный участок и в лабораторных условиях проанализировали составляющие компоста. Это речной ил, органические отходы, которые стали впоследствии компостом. Полученный и переработанный редуцентами компост вносили перед посевом культуры [8], [9], [10]. Лабораторный анализ методом РФА позволил определить тяжелые металлы (табл.6).

Можно сказать, что концентрация тяжелых металлов в почве не во всех случаях ниже предельно-допустимых концентраций.

Если сравнивать концентрации Mn от 592,6 (компост) до 690,6 мг/кг сухого вещества, видно, что цифры не превышают ПДК (850 мг/кг). Наиболее высокое содержание марганца отмечается в почвах, которые развиваются на основных породах. Они богаты соединениями железа или органическим веществом. Обычно Mn аккумулируется в верхнем слое почв, это связано с его фиксацией органическим веществом.

Содержание меди (Сu) в иле мало, (если сравнивать с содержанием в почве и в сложном органическом компосте), но при этом оно выше нормы ПДК. Цинк накапливается в приблизительно равных концентрациях во всех опытных образцах. При этом его минимальное количество составляет 49,2 мг/кг и превышает ПДК (50 мг/кг сухого вещества).

Содержание свинца в почве равно ПДК (20 мг/кг). Этот показатель меньше, чем в иле, (22 мг/кг сухого вещества), а сложный компост содержал 14 мг/кг. Чаще всего отмечалось, что наибольшие концентрации Pb обнаруживаются в верхнем слое почвы.

Различия в содержании железа в почве, иле и компосте незначительны. Значения составляют 36, 12 и 33,14 мг/кг сухого вещества соответственно.

Кобальт (Со) обнаружен в виде следов, его концентрация в почве, иле и компосте менялась от 9 до 27 мг/кг. Эти концентрации не превышают нормы ПДК (50 мг/кг).

Содержание хрома в почвах, которые не подвержены техногенному влиянию, зависит от содержания его в почвообразующих породах (например на серпентинитах его содержание составляет 0,2-0,4%). Песчаные почвы обычно содержат небольшие концентрации хрома. Общее содержание хрома в поверхностном слое почв США и мира в целом составляет 54 и 65 мг/кг соответственно. В почвах Китая, которые образовались на известняках, содержание хрома изменяется в пределах 22-500 мг/кг (среднее значение 150 мг/кг). Пределы колебаний содержания хрома в поверхностном слое почв СНГ колеблются в следующих пределах (в мг/кг): на подзолистых и песчаных почвах составляют 18 – 25, на солонцах и солончаках 78 – 99. На черноземных почвах 71 – 195, на луговых почвах 38 – 110.

Количество никеля в почве превышает ПДК на 12мг/кг, в компосте – ПДК на 1 мг/кг, При этом его содержание в илах велико и составляет 38 мг/кг, они являются прекрасным компонентом сложного компоста. Содержание никеля в почвах также сильно зависит от его содержания в почвообразующих породах. Распределение Ni в почвенном профиле определяется такими факторами как: содержание органического вещества, аморфных оксидов и количество глинистой фракции.

Содержание органического вещества в почве очень важный показатель, от него зависят основные характеристики корнеобитаемого слоя. При этом структура, водопоглотительные свойства и физическая характеристика определяют не только плодородие почв, но и их деградацию.

4. Заключение

Есть мнение сегодня, что без рациональной системы удобрений невозможно получить высокие и стабильные урожаи, сохранить и повысить плодородие почвы и улучшить экономические показатели хозяйства. Экосистема будет иметь оптимальные связи и функционирование ее не нарушится, если максимально приблизить ее концепцию к природному образцу. В настоящее время вопрос органического вещества почв стоит очень остро, но решать этот вопрос как раньше, отправляя навоз на поля, уже не получается. Имеющаяся органика в виде органических отходов может быть альтернативой для повышения плодородия почвы Органическое вещество при рециклинге отходов позволило нам наглядно продемонстрировать полученный результат. Наш метод и прием возделывания влияет на структурные особенности верхнего слоя почвы, водный и воздушный, питательный и тепловой режимы, которые, в свою очередь, влияют на условия роста растений, на зеленую массу и т.д. Органическое удобрение может заменить минеральные удобрения постепенно [9], [10]. Дозировка 600 г/ м2 идентична внесению на поля удобрений 6 т/га. Цель исследования достигнута, результат при внесении компоста 600 и 800 г/м2 подобен варианту с минеральными удобрениями. Разрабатывая разные количественные дозы, получили похожие результаты при внесении 200 г/м2 и на контроле. Результат с применением компоста 400 г/м2 уже виден результат улучшения показателей. Можно сделать вывод о положительном результате и о замене минеральных удобрений компостом. Но использование органического компоста гораздо выгоднее с экономической и экологической точки зрения. Рециклинг органической фракции твердых бытовых отходов с помощью компостирования позволяет организовать практически безотходное производство.

The additional file for this article can be found as follows: