Глава 1X. ИСПОЛЬЗОВАНИЕ ОРГАНИЧЕСКИХ ОТХОДОВ В ЗЕМЛЕДЕЛИИ

В.А. Ковда

Смотрите также:

Почва и почвообразование

Почвоведение. Типы почв

Книги Докучаева

Фитоценология

Химия почвы

Происхождение жизни

Геология

Основы геологии

Геолог Ферсман

Черви и почвообразование

Дождевые черви

Вернадский. Биосфера

Геохимия - химия земли

Минералогия

Земледелие. Агрохимия почвы

Справочник агронома

Удобрения

Происхождение растений

Эволюция биосферы

Земледелие

Геоботаника

Общая биология

Биографии биологов, почвоведов

Эволюция

Растущая численность и плотность населения в современных больших городах приводят к огромной концентрации разлагающихся органических отходов. В среднем один человек производит около 1250 г фекальных экскретов ежедневно, или около 0,5 т в год. При населении планеты в 4,5 млрд. получается ежегодно более 2 млрд. т фекальных отходов, содержащих около 30—50% углерода, 3—5% азота и 0,2% фосфора. Одна корова дает в 15 раз больше экскретов, чем человек (Russell, 1972). В год каждая корова производит в среднем 10—15 т органических отходов, содержащих 5—6 т углерода, 30—45 кг азота и 15—20 кг фосфора. Отходы птицеводческих фабрик в 2—3 раза богаче азотом и фосфором, и количество этих отходов исчисляется также многими миллионами тонн.

Общая сумма таких органических отходов на планете, вероятно, достигает 35—40 млрд. т ежегодно. Если эти отходы не компостируются и не используются для производства удобрений или газа для топлива, то они превращаются в важнейший источник загрязнения среды и особенно почв и вод, вызывая локальный дефицит кислорода и анаэробные явления

Известный английский исследователь Кук (Cooke, 1971) убедительно показал необходимость возможно более полного использования экскретов животных и человека в качестве органических удобрений. Он мотивировал эту необходимость расчетами, показывающими, что большая часть углерода, азота и практически весь фосфор и калий урожая постепенно уходят из почв на питание человека и животных, а в дальнейшем теряются для земледелия в речных стоках и морских водах.

Отходы животноводства в Англии в настоящее время могут обеспечить всю пахотную площадь страны азотом в размере около 125 кг/га, соответствующим количеством фосфора 70 кг/га и калия — около 125 кг/га К20 (Cooke, 1971). Эти величины приняты в Англии для планирования потребностей в удобрениях на 2000 г., когда намечается в среднем удвоить валовую продукцию земледелия. Использование органических отходов и особенно навоза позволит при этом ограничиться к 2000 г. лишь удвоением производства азотных удобрений и не увеличивать производства фосфорных и калийных минеральных удобрений (Cooke, 1971).

Итак, использование органических отходов в качестве удобрений экологически и экономически целесообразно. Особенно положительный эффект, как показал индийский ученый Дар, достигается при внесении ком- постов органических отходов совместно с костной мукой или томасшлаком.

Скелеты животных содержат до 16—18% фосфора (на сухую массу). Локально это может приводить к повышенному содержанию фосфора в почвах и водах. В прошлом мука из костных остатков использовалась в качестве удобрений. Необходимо возродить этот промысел как в агрономических, так и в биосферно-санитарных целях.

Шлаки металлургического производства также содержат значительные количества фосфора (томасшлак — до 20%) и в недавнем прошлом использовались в качестве удобрений. Ныне эти источники фосфора используются недостаточно.

В нашу эпоху дефицита фосфора и борьбы с эвтрофикацией фосфорсодержащие шлаки, костную муку, компосты и туки на основе навоза и городских отбросов необходимо широко использовать в земледелии. Исследования Дара в Индии и других странах показали эффективность названных приемов в дополнительной фиксации азота почвами, удобренными фосфорсодержащими шлаками, органическими отходами, и полезность этого мероприятия как средства самоочищения окружающей среды.

Нельзя, конечно, упрощать выполнение этих мероприятий. Органические отходы могут быть загрязнены токсическими соединениями или патогенными организмами. Здесь нужны научный подход, экспертиза и контроль. В частности, необходимо не перегружать "деструктирующую и ассимилирующую силу" самих почв в отношении вносимых местных органических удобрений и компостов. Отрицательные явления такого характера наблюдались, например, в Англии и были предметом исследований ученых Ротамстедской опытной станции.

В итоге исследований Г. Кука и Р. Вильямса (Cooke, Williaws, 1970) установлено, что рациональное использование органических отходов животноводства и птицеводства должно базироваться на оптимальном соотношении числа животных и площади удобряемых почв. Для удобрения 1 га следует использовать отходы от 2—3 дойных коров, или от 5 телок, или от 25 свиней, или от 250 индеек, или от 2500 кур (бройлеров). Большая концентрация животных приводит к избытку органических веществ, азота, фосфора и сопровождается загрязнением местности и вод.

Особую статью в балансе антропогенного углерода, фосфора, азота и других элементов составляют твердые бытовые отходы, которые по стандартам США составляют в год на одного человека около 1—2 т. В масштабе планеты это может выражаться величиной 6—8 млрд. т. Из них до 50% приходится на долю органических веществ разного рода, которые целесообразно использовать.

Нефтеперерабатывающие заводы, мясомолочные предприятия, сахаро- и пивоварение, спирто-винные и крахмальные производства также дают большие массы органических отходов. Большую часть этих отходов сбрасывают в низины, реки, озера, моря. Очень большие количества органического вещества в виде древесины, обрезков, веток, опилок и пр. дает рубка и трелевка леса, водный сплав бревен, лесопильные предприятия. Считается, что на каждые 300 пог. м досок создается не менее 2,5 т древесных отходов, из которых около половины составляют кора и опилки (FAO, 1971).

Органическое вещество отходов лесного хозяйства, влючающее углерод, азот, фосфор, кальций, калий, кремний, поступает с поверхностным стоком преимущественно в воды рек, озер, морей, а также в аллювий пойм и дельт, в донные отложения водоемов. Значительная часть сжигается, давая С02 и золу. Последняя опять-таки уносится в водоемы. В совокупности все это ведет к увеличенному и ускоренному поступлению органических веществ (вместе со многими неучтенными другими компонентами) в гидросферу, в аллювиальные, дельтовые и донные осадки.

Там, где не загрязненные ртутью, свинцом или биоцидами органические вещества попадают в аллювиальные и дельтовые почвы, повышается их продуктивность. Там, где органические отходы используются как местные удобрения (например, в Японии, Китае, Египте, Индонезии), почвы обогащаются углеродом, азотом, фосфором и другими биофилами и продуктивность земледелия не уменьшается. Но в большинстве стран, особенно в индустриально развитых, органические отходы сбрасываются в овраж- но-речную сеть и в водную среду. Происходит эвтрофикация водоемов: острый дефицит растворенного кислорода вследствие расхода на окисление органических веществ, избыточное минеральное и азотное питание водорослей и микроорганизмов, денитрификация, десульфирование с образованием сероводорода, метана, этилена, зловоние, гибель рыбы и других животных, населяющих водоемы, заболевание людей и животных, потребляющих эту воду.

Необходимо преодоление последствий стихийно сложившегося антропогенного геохимического "потока" органических веществ в зоны городов, плотного населения и водоемы. Этот антропо-геохимический поток отходов органического углерода и азота должен быть направлен от городов и индустриальных зон с высокой плотностью населения на фабрики компостов и удобрительных туков, а затем распределяться на поля, пастбища, сады, леса для возврата углерода и других биофилов в биологические круговороты суши и полей. Эта операция потребует научных обоснований, капиталовложений, специальной санитарно-биосферной, агросанитарной службы. Но все эти трудности преодолимы и экономически оправданны.

Весьма существенной является проблема подготовки органических отходов и их разложение. Некоторые компоненты, такие, как дерево, опилки, картон, бумага, могут сохраняться годами, особенно в сухой почве. Наиболее стойки в этом отношении остатки пластмасс. Растительная органика разлагается в почвах в течение недель и месяцев, но избыток углерода может вызвать дефицит азота для урожая. Присутствие гельминтов и патогенных микроорганизмов заставляет быть особенно осторожными при рециклировании отходов. Поэтому лучшим вариантом было бы предварительное обязательное компостирование отходов. При этом важно использовать работу грибов и насекомых как разрушителей стойких органических материалов и для уничтожения вредных и опасных организмов. Компостирование необходимо также для разложения возможных фито- токсинов, антибиотиков, терпенов, фенолов, резин, а также семян сорняков.

Документы ФАО (FAO, 1971) убедительно показывают, что регулярное внесение навоза или органических остатков в количествах 30—40 т/га увеличивает содержание углерода, гумуса и запасы азота и фосфора в почвах. Предпочтительнее вносить органические удобрения дозами, не меньшими 2,5—3,0 т/га, несколько раз в год, что дает наибольший эффект на почвах и на урожаях.

Вопрос использования органических отходов в земледелии осложняется высокой стоимостью их сбора, сортировки, подготовки и заделки в почву. Эксперты ФАО (FAO, 1971) считали, что в капиталистических странах цена подготовки и внесения компостов порядка 20—70 долларов за тонну экономически не оправдывается урожаем. Именно по этим причинам фермеры иногда даже даром не берут птичий помет или навоз с крупных индустриальных предприятий. Минеральные азотные и фосфорные удобрения в общем с коммерческой точки зрения влияют на урожаи трав или зерна не хуже, а иногда лучше и быстрее. Техника их использования проще, а стоимость до недавнего времени была меньше. Однако в настоящее время цены на минеральные удобрения выросли в 5—6 раз и применение органических удобрений стало рентабельным. Больше того, фермеры США, Канады, Англии ныне делают ставку на organic farming, т.е. на минимальное применение в земледелии минеральных удобрений, химических препаратов и на максимальное использование органических удобрений и введение бобовых в севообороты. Последние годы убедили всех, что охрана почв и расширенное воспроизводство их плодородия требуют постоянного обогащения их органическим веществом.

Вопрос применения в земледелии и лесоводстве органических отходов следует рассматривать как с точки зрения санитарно-биосферной, так и долговременных интересов сохранения и использования почвенных и водных ресурсов, а также здоровья населения. Расходы по регистрации и использованию органических и минеральных отходов должны включаться в стоимость производства продукции и содержания санитарной службы страны.

Реутилизация органических отходов в сельском и лесном хозяйстве выправит нарушения в биогеохимическом круговороте углерода, азота, фосфора и других биофилов, улучшит санитарное состояние окружающей среды, ослабит явления эвтрофикации гидросферы и локальный дефицит кислорода в водах. Внесение органического углерода и почвы улучшит азотный режим почв, так как каждый грамм углерода удобрений способствует фиксации от 15-20 до 20—40 мг атмосферного азота (Dhar, 1968). Значительно увеличится и содержание фосфора, сырьевые запасы которого в мире ограничены.

К содержанию книги: Ковда В.А. Биогеохимия почвенного покрова