Влияние дефеката как основного отхода ОАО «Каневсксахар» на свойства почвы и развитие озимой пшеницы

СОДЕРЖАНИЕ ВВЕДЕНИЕ

1. ОБЗОР ЛИТЕРАТУРЫ

2. ХАРАКТЕРИСТИКА ОБЪЕКТ ИССЛЕДОВАНИЯ

2.1 Общая характеристика предприятия

2.2 Характеристика дефеката, как основного отхода сахарного производства

3. УСЛОВИЯ И МЕТОДИКА ИССЛЕДОВАНИЯ

3.1 Природно климатическая характеристика

3.1.1 Климат

3.1.2 Рельеф

3.1.3 Гидрология

3.1.4 Почвенный покров

3.2 Методы проведения исследований

4. РЕЗУЛЬТАТЫ ИССЛЕДОВАНИЯ

4.1 Влияние дефеката на свойство почвы

4.2 Влияние дефеката на развитие озимой пшеницы ВЫВОДЫ СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ ПРИЛОЖЕНИЕ ВВЕДЕНИЕ Агропромышленный комплекс (АПК) является одним из наиболее ощутимых факторов влияния на окружающую среду. Некоторые ученые отдают ему предпочтение по уровню антропогенной нагрузки. Это связано, прежде всего, с территориальным расширением его звеньев, особенно сельскохозяйственного производства. Кроме того, процесс воспроизводства в сельском хозяйстве тесно связан с природными процессами. В ХХ во. влияние АПК на окружающую среду усилилось с интенсификацией сельского хозяйства, а именно: механизацией многих процессов, чрезмерной распаханностью территории и глубокой вспашкой, механизацией и мелиорацией, высокой концентрацией производства и т. д.

Основными отходами сахарного производства являются: свекловичный жом, фильтрационный осадок и меласса. Эти отходы представляют большую ценность и используются на корм скоту, для удобрения полей или как сырье для выработки других видов продукции.

К малоиспользуемым в настоящее время отходам сахарной промышленности относятся: фильтрационный осадок (дефекат). Ежегодно из образуется в сахарной отрасли свыше 2 млн.т. дефеката. Для одного завода мощностью переработки свеклы 3 тыс. т. в сутки требуется для складирования дефеката до 5 га земли.

Сахарный завод должен иметь обоснованные лимиты объема производственных отходов, в частности дефеката, и последующего плана его утилизации, подкрепленного хозяйственными договорами. Организации, которые в соответствии с договорами заняты утилизацией дефеката, проводят её под контролем уполномоченных государственных органов.

Целью работы является влияния дефеката, как основного отхода ОАО «Каневсксахар», на свойства почвы и развитие озимой пшеницы.

Для реализации поставленной цели были поставлены следующие задачи:

1. Оценить влияние дефеката на свойства почвы

2. Изучить влияние дефеката на развитие озимой пшеницы.

1.

1. ОБЗОР ЛИТЕРАТУРЫ дефекат почва пшеница озимый В России сахарная промышленность начала развиваться с начала XVIII век. Первый сахаро-рафинадный завод, использовавший привозной тростниковый сахар-сырец, был пущен в Петербурге в 1719 году. Производство сахара из сахарной свёклы началось в России и Германии в начале XIX века. Первый сахаро-рафинадный завод, производивший продукцию в промышленных масштабах был создан в 1801 г в селе Алябьеве Тульской губернии. Сахарная промышленность России отличалась высоким уровнем развития производства, основные предприятия были сконцентрированы во владении нескольких крупных кампаний. Перед 1-й мировой войной Россия производила большие объемы свекловичного сахара, занимая 2-е место в мире (после Германии).

Особенностью территориального размещения сахарных заводов является их жёсткая привязка к посевным площадям сахарной свеклы, поскольку перевозка свеклы на сколь-нибудь значительные расстояния экономически неэффективна.

Главным отходом сахарного производства является дефекат СаСО3 .

Дефекат, является ценным мелиорантом для кислых почв и по своей эффективности превосходит СаСОз в тонкоразмолотом состоянии.

Под влиянием дефеката оптимизируется величина рН, повышается степень насыщенности почв основаниями с 67−69 до 88−89%, повышается содержание нитратов, однако, незначительно снижается содержание фосфатов, количество калия остается стабильным Применение дефеката улучшает физическое состояние почв: увеличивается содержание водопрочных агрегатов под озимой рожью с 29,2 до 36,8%. Содержание ценных агрегатов 2−5 мм приближается к оптимальному количеству, которое составляет 20%

Внесение дефеката оказывает положительное влияние на накопление бактерий, актиномицетов и целлюлозоразрушающих микроорганизмов и снижает резко численность грибной микрофлоры В настоящее время лишь небольшая доля дефеката используется в сельскохозяйственной сфере для минерализации почв, однако большая его часть складируется на промышленных полигонах или полях фильтрации как невостребованный отход. При хранении дефеката на полигонах происходит загрязнение окружающей среды.

Кроме того, дефекат содержит около 0,5% азота и столько же фосфора и калия, величина pH 8,2. Отход является очень ценным милеарантом для многих типов почв, в частности кислых. Дефекат нормализует рН почвы, улучшает физическое состояние (Иванов 2004г)

2.

2. ХАРАКТЕРИСТИКА ОБЪЕКТА ИССЛЕДОВАНИЯ

2.1 Общая характеристика предприятия ОАО «Каневсксахар» предприятие расположено в северной части станицы Стародеревянковской Каневского района. С востока граничит с территорией железной дороги, с южной стороны находится кагатное поле. С западной стороны граничит с улицей Комсомольская. В 2-х км к западу от завода находятся поля фильтрации «Каневсксахар». С севера граничит с предприятием ЗАО «Мясоприцекомбинат». Вся территория предприятия ограждена по периметру железобетонными плитами и сетчатыми секциями.

Основное производство: получение сахара песка из сахарной свеклы, получение сахара — песка из сахара сырца.

Общая площадь предприятия ОАО «Каневсксахар» составляет — 1 628 280 мІ

Таблица 1. Структура предприятия

Большую часть предприятия ОАО «Каневсксахар» занимают поля фильтрации — 48%, так же 38% заняты под производственную площадь.

2.2 Характеристика дефеката, как основного отхода сахарного производства Дефекат как отход сахарного производства образуется на этапе фильтрации соков и сиропов. Сироп самотеком поступает в котел сатурации где происходит обработка газом (СО2). Далее через подогреватель сироп подается на дисковые фильтры, а затем на сульфитатор и снова на дисковые фильтры. Осадок из дисковых фильтров насосом подается на вакуум — фильтры и полученный дефекат, после разбавления водой откачивается на поля фильтрации.

В основном дефекат состоит из СаСО3 до (75%), некоторого количества сахара, адсорбционных органических веществ, несахаров, которые в процессе обработки соков образуют с кальцием нерастворимые соединения или адсорбируются на поверхности СаСО3 Сухой дефекат содержит 60−75% CaCO3, 10−15% органических веществ, 0,2−0,7% N, 0,2−0,9% P2O5, 0,3−1% К2О.

На предприятии ОАО «Каневсксахар» за сезон образуется 78 000 т дефеката. Место его складирования находится в 500 м от отстойников. Площадь складирования дефеката составляет 2,8 га. Вывоз отхода с места складирования не производится.

3.

3. УСЛОВИЯ И МЕТОДИКА ИССЛЕДОВАНИЯ

3.1 Природно климатическая характеристика

3.1.1 Климат Климат рассматриваемого района слагается под воздействием циркуляционных процессов, характерных для южной зоны умеренных широт. Данная территория доступна для вторжения холодных арктических воздушных масс, тропического воздуха Средиземноморья и Ирана, резко континентальных воздушных масс из Казахстана. Однако преобладают здесь континентальные воздушные массы умеренных широт, повторяемость которых составляет 60−70% летом и более 80% зимой.

Средняя многолетняя температура воздуха за год равна 10єС. Самым холодным месяцем является январь, средняя месячная температура которого составляет -3,6єС, а абсолютный минимум температуры достигал -36єС в феврале. Наиболее жарким месяцем является июль (23,3єС), а абсолютные максимумы температуры (40єС) наблюдались в июле и августе.

Средняя продолжительность безморозного периода составляет 185 дней.

Годовая сумма осадков за многолетний период составляет 568 мм. На теплый период (IV-X)приходится 59% годовой суммы осадков. Режим выпадения осадка несет ливневый характер.

Годовая величина испарения с водной поверхности составляет 834 мм. наибольших значений величина испарения достигает в июле — сентябре месяцах (112 — 154мм). Направление ветра Севера Восточное.

3.1.2 Рельеф По геоморфологическому районированию Краснодарского края Каневской район входит в область Предкавказья, зону Кубано-Приазовских степей.

Территория района представляет собой пологоволнистую равнину с общим уклоном на северо-запад. Равнинность местности нарушается степными реками и многочисленной сетью балок, расчленяющих территорию на ряд плоских водоразделов. Склоны к балкам пологие и повсеместно распахиваются.

В центральной части района прослеживается хорошо разработанная долина реки Челбас с пологими и сильнопокатыми склонами. В ней явно выражена широкая заболоченная пойма с многочисленными старицами, озерами, плесами. Местами просматриваются надпойменными террасами. Склоны террас пологие, покатые.

3.1.3 Гидрология Территория района исследования состоит из равнинной части. На территории района протекает 6 речек — Албаши, Мигуты, Челбас, Бейсужек, Сухие Челбасы, Средние Челбасы, общей протяженностью 213 км. Все реки района относят к категории типичных рек.

Река Челбас, не доходя до Азовского моря, образует ряд небольших лиманов, смыкающихся через плавни с лиманами Сладким, Горьким и Кущеватым (Борисов 1978г).

Питаются реки, в основном, атмосферными осадками в виде дождя и снега и отчасти грунтовыми водами. Горизонты воды и расходы её значительно колеблются по сезонам года. Течение в реках наблюдается весной, пока ещё есть запас снеговой воды, а порой и летом после дождей. В засушливое время года реки местами пересыхают, разбиваясь на отдельные плёсы.

Грунтовые воды, в зависимости от рельефа, залегают на различной глубине. На коренной равнине они находятся глубже 10 метров, в долинах рек Челбас и Большие Челбасы — на глубине 2−4 м, в пойме р. Челбас, днищах бессточных и приречных понижений — на глубине 0,5 — 1,0 м. (Белюченко И.С., 2005)

3.1.4 Почвенный покров По природно-сельскохозяйственному районированию земельного фонда РФ территория Каневского района входит в степную зону обыкновенных чернозёмов. На изучаемой территории присутствует один тип почв: чернозёмы обыкновенные слабогумусные сверхмощные.

Гранулометрический состав чернозёмов обыкновенных легкоглинистый. В соотношении суммы фракций они относятся к иловато-пылеватым. Водно-физические свойства чернозёмов обыкновенных благоприятны. Недостатками их является водопрочность почвенной структуры в пахотном слое.

При сухом фракционировании выход структурных агрегатов размером 0,25−10 мм в пахотном слое составляет 51,7−65,8%. Однако эти структурные отдельности не отличаются высокой водопрочностью и при воздействии воды распадаются на более мелкие отдельности, а выход практически бесструктурной массы частиц размером менее 0,25 мм достигает при этом в Апах 39,4−66,6%. (Вальков 2002 г.)

По количеству гумуса в пахотном слое чернозёмы обыкновенные слабогумусные, содержат менее 4% гумуса. Вниз по профилю количество гумуса снижается. Слабогумусные сверхмощные слабодефлированные почвы характеризуются запасами гумуса, равными 487,2 т/га в двухметровом слое.

Содержание подвижного фосфора колеблется от очень низкого до очень высокого (0,7−19,2 мг на 100 г почвы).

Количество обменного калия среднее и очень высокое — 26,2−85,6 мг на 100 г почвы. Вниз по профилю содержание элементов питания резко снижается.

Весь профиль почв насыщен карбонатами кальция. Количество их возрастает от верхних горизонтов к нижним от 0,2 до 17,5%.

Реакция почвенного раствора по профилю колеблется от слабо — до сильнощелочных (pН = 7,7 — 8,7). (Вальков 2002 г.)

Чернозёмы обыкновенные обладают высокой поглотительной способностью. Сумма поглощённых оснований в пахотном слое колеблется от 33,4−41,8 эквивалента на 100 г почвы. На долю кальция в составе поглощённого комплекса приходится 79,8−96,6%.

Таким образом, почвы на изучаемой территории характеризуются благоприятными водно-физическим и химическим составом и являются пригодными под все полевые культуры (Штомпель, Трубилин, Котляров и др., 1995).

За последнее время внесение в почву минеральных удобрений способствует подкислению почвы, что в последующем приводит к ухудшению свойств почвы.

3.2 Методы проведения исследований На територии предприятия использовался маршрутный метод. Им определялась структурные элементы предприятия: площадь предприятия, асфальтированные дорожки, отстойники, карты фильтрации.

Для изучения физико-химических свойств почвы были использованы следующие методы: метод режущего кольца и определение рН почвы.

Для отбора проб были взяты 4 точки по 5 повторностей:

1. Фоновая точка (1 км от объекта загрязнения)

2. 1 м от отстойника

3. 1 м от места складирования

4. 30 м от места складирования С целью выявления влияния дефеката на развитие озимой пшеницы был заложен вегетационный опыт. Он включал в себя следующие варианты:

1. Контроль

2. 4 кг почвы + 40 г дефеката

3. 4 кг почвы + 60 г дефеката

4. 4 кг почвы + 80 г дефеката Опыт закладывался в пластмассовых бутылках вместимостью 4 килограмма, дефекат вносился из расчета 40, 60 и 80 г дефеката4000г почвы. Наблюдения велись в течении одного месяца. Учет данных велся каждый 6 день. Растения озимой пшеницы были проанализированы по биометрическим показателям — всхожесть, количество побегов, длина побегов.

Измерения озимой пшеницы проводились при помощи измерительных приборов (линейка, электронные весы).

4.РЕЗУЛЬТАТЫ ИССЛЕДОВАНИЯ

4.1 Влияние дефеката на свойство почвы На предприятии за сезон образуется 78 000 т дефеката. Площадь места складирования составляет 2,8 га. С места складирования дефекат не вывозится.

Негативное воздействие отхода заключается в том, что дефекат складируется из года в год на одном месте, что приводит к:

1. ежегодного увеличения слоя дефеката

2. уплотнению почвы

3. отсутствию растительного фона на месте складирования дефеката Для изучения физико-химических свойств почвы были взяты 4 точки по 5 повторностей. Максимальная плотность почвы выявлена на точке 1 м от места складирования дефеката (табл.1).

Таблица 1. Физико-химические свойства почвы

Из данной таблицы видно, что плотность почвы в 1 км от объекта загрязнения составляет 1,31 гсмі, в отличие от контроля плотность почвы увеличилась в 1 м от складирования отхода 1,68 гсмі, что составляет 28%, плотность же почвы в 30 м от места складирования составила 1,43 гсмі - 9%.

Так же можно наблюдать изменение рН почвенной среды в зависимости от удаленности места загрязнения. В 1 км от объекта загрязнения рН составляет 6,4 — почвы слабо кислые, а в 1 м от места складирования 7,8 — среда слабощелочная. В 30 м от места складирования рН — 7,1 — почва слабощелочная.

4.2 Влияние дефеката на развитие озимой пшеницы Для изучения влияния отхода на продуктивность растений озимой пшеницы проводился вегетационный опыт.

Наблюдения велись каждый день с 1.08.11г. по 31.08.11 г. Учет данных велся каждый 6 день.

В результате исследования было выявлено, что всхожесть пшеницы максимальна при внесении дефеката (табл. 2).

Таблица 2. Всхожесть озимой пшеницы, %

По данным таблицы видно, что при использовании различных доз дефеката особых изменений во всхожести семян озимой пшеницы не наблюдалось, однако относительно контроля процент всхожести увеличен до 99%

В течении всего периода исследования наблюдалось, что высота растений озимой пшеницы на контроле больше чем с внесением дефеката (табл.3).

Таблица 3. Высота растения, см

На 1 неделе наблюдений высота проростков составляла 16,36 см, а в вариантах с внесением 80 г дефеката 11, 98 см. На последней неделе наблюдений показатели высоты составили в контроле 38,14 см, а в варианте с 80 г дефеката 36,48 см.

После снятия опыта в вариантах с дефекатом масса растений озимой пшеницы была больше чем в контроле (табл. 4).

Таблица 4. Масса 1 растения, г

Из данных таблицы видно, что масса растений больше в вариантах с внесением дефеката — 0,46 г, что составляет 27%, чем в контроле — 0,36 г.

На 3 неделе исследования на контрольном варианте растения быстро вытянулись, было отмечено: пожелтение листьев. В вариантах с внесением дефеката растения пшеницы росли медленнее по сравнению с контролем, но имели более крепкий мясистый стебель и хорошо развитую корневую систему. Пожелтение листьев не наблюдалось.

ВЫВОДЫ По результатам исследования можно сделать следующие выводы:

1. Дефекат — это отход сахарного производства. Состоит из СаСО3.

Площадь складирования отхода составляет 2,8 га.

2. Плотность почвы в месте складирования отхода больше, чем контрольная точка, она составляет 1,68 гсмі.

3. Всхожесть зерен пшеницы больше в вариантах с внесением дефеката — 99%, чем в контроле — 86%.

4. Наибольшая масса растений в варианте с дефекатам — 0,46 г.

СЛИСОК ЛИТЕРАТУРЫ

1. Акимова Т. А. Экология / Т. А. Акимова, В. В. Хаскин. — М.: ЮНИТИ, 1998. — 455 с.

2. Белюченко И. С. Антропогенная экология / И. С. Белюченко. — Краснодар: КГАУ, 1995. — 178 с.

3. Борисов В. И. Реки Кубани / В. И. Борисов. — Краснодар: Кн. изд-во, 1978. — 80 с.

4. Вальков В. Ф. Почвоведение (почвы Северного Кавказа) / В. Ф. Вальков, Ю. А. Штомпель. — Краснодар: Изд-во Советская Кубань, 2002. — 538 с.

5. Документация ОАО «Каневсксахар».

6. Иванов А. Н. Влияние дефеката на свойства, плодородие чернозема обыкновенного и урожайность сельскохозяйственных культур — 2004 г. 130с.

7. Справочник по климату СССР, «Ветер», 1967 г.