Переработка древесно-растительных остатков компостированием в условиях Подмосковья, влияние компоста на рост саженцев сосны обыкновенной тема диссертации и автореферата по ВАК РФ 06.03.01, кандидат сельскохозяйственных наук Рожко, Александр Александрович

• Рожко, Александр Александрович
• кандидат сельскохозяйственных наук
• 2009

Оглавление диссертации кандидат сельскохозяйственных наук Рожко, Александр Александрович

ВВЕДЕНИЕ

Глава 1. Обзор существующих технологий переработки ДРО и способы выращивания посадочного материала с ЗКС

1.1. Органические удобрения и технологии приготовления компостов

1.2. Способы выращивания посадочного материала с закрытой корневой системой

Глава 2. Объекты, программа и методика исследований

2.1. Объекты и программа исследования

2.2. Методика исследования

2.3. Природные условия, регионы исследования

Глава 3. Исследование технологии переработки ДРО и факторов влияющих на процессы компостирования

3.1. Технология переработки и компостирования ДРО

3.2. Определение оптимального годового объема сырьевой базы

3.3. Факторы влияющие на процессы компостирования ДРО

3.4. Исследование влияния объема зеленой массы, влажности и температуры бурта на срок компостирования ДРО

3.5. Физические и агрохимические свойства компоста из ДРО

3.6. Оценка химического и биологического загрязнения компоста из ДРО

3.7. Оценка радиологической безопасности компоста из ДРО

Глава 4. Исследование влияния доз компоста из ДРО в почвенных смесях на рост саженцев сосны обыкновенной с ЗКС

4.1. Компост из ДРО как основной компонент в почвенной смеси для выращивания саженцев сосны обыкновенной с ЗКС

4.2. Влияние доз компоста из ДРО в почвенных смесях на рост саженцев сосны обыкновенной в контейнерах

4.3. Влияние доз компоста из ДРО в почвенных смесях на формирование корневой системы у саженцев сосны обыкновенной в контейнерах

Глава 5. Выводы, практические рекомендации

5.1. Выводы

Введение диссертации (часть автореферата) на тему «Переработка древесно-растительных остатков компостированием в условиях Подмосковья, влияние компоста на рост саженцев сосны обыкновенной»

Актуальность темы

Проблема переработки порубочных остатков, при проведении всех видов рубок — существует очень давно. Особенно остро в Московском регионе, т.к. основные рубки в городских лесах и пригородном лесопарковом поясе составляют санитарные рубки. Специальным постановлением Правительства Москвы было запрещено сжигать порубочные остатки на месте рубок, поэтому переработка древесно-растительных остатков после рубок ухода в настоящее время является одним из приоритетных направлений в рекреационных лесах Московского лесопаркового пояса. В условиях городских и пригородных лесопарков зеленые остатки, которые для естественных почв являются основным источником пополнения питательных запасов, до недавнего времени полностью собирались и вывозились на свалку. В городских почвах, как правило, элементы питания для растений - это вносимые минеральные удобрения. Поэтому дополнительно Правительством Москвы было принято постановление №376-1111 от 31 мая 2005г («ОБ использовании порубочных и растительных остатков для приготовления древесной щепы, компостов, почвогрунтов, применяемых в благоустройстве и озеленении г. Москвы») а также постановление от 27 июля 2004 года №514-1111 («О повышении качества почвогрунтов в г. Москве»)

На сегодняшний день для работы в ландшафтном строительстве такого мегаполиса как Москва требуется огромное количество плодородного грунта, который доставляется с соответствующих предприятий, расположенных за сотни километров от города. Органические добавки в грунт, в виде торфа, сапропеля, которыми располагают эти предприятия в определенной мере можно заменить почвогрунтами, изготовленными на основе компоста из древесно-растительных остатков, получаемых при проведении рубок ухода в лесах городского лесопаркового пояса. В настоящее время только по Москворецкому л леспаркхозу в год объем санитарных рубок составляет до 15000 м .

Усилиями ГУ Спецлесхоза Экспериментальный Москворецкий с помощью Правительства Москвы был создан и успешно работает в течение ряда лет комплекс по переработке древесных остатков с производством технологической щепы. Комплекс машин позволяет утилизировать в щепу не только стволы сухостойных и больных деревьев, а также сучья, ветви и кустарники.

Древесно-растительные остатки, переработанные в щепу применяются: для создания искусственной лесной подстилки на деградированных участках в лесонасаждениях парков и лесопарков; для предохранения почвы от пересыхания. для препятствия роста сорняков. для предотвращения уплотнения почвы и образования почвенной корки, обеспечивая при этом доступ воздуха к корням. способствует размножению в лесной подстилке червей и других насекомых, служащих кормовой базой для птиц и мелких животных, увеличивая их численность в лесу. для улучшения покрытия лесопарковых дорожек и спортивных площадок; для мульчирования почвы; для укрытия корневой системы саженцев на контейнерных площадках питомников; для приготовления биокомпостов методом твердофазной аэробной ферментации на основе древесных остатков с добавлением минеральных и органических удобрений;

Древесные остатки являются естественным источником органических удобрений, так необходимых растениям для роста и развития. Положительное влияние периодического внесения измельченных остатков (опилок, коры, хвои) известно очень давно, однако широкое применение одних только остатков в качестве удобрения почвы малоэффективно.

Древесина содержит много углерода и сравнительно бедна азотом. Процесс разложения остатков происходит в результате деятельности микроорганизмов, потребляющих азот. Если масса остатков содержит менее 1 % азота, то он весь используется микроорганизмами при поглощении углерода. Для удобрения почвы лучше использовать готовые компосты из древесно-растительных остатков.

Работа нацелена на исследование процесса компостирования ДРО и влияния получаемого компоста на рост саженцев с закрытой корневой системой. Поэтому актуальна разработка технологии компостирования ДРО и интенсивной агротехники выращивания саженцев сосны обыкновенной с ЗКС при использовании компоста из ДРО.

Цель работы

Целью исследований является разработка комплекса агроприемов для ускоренного компостирования древесно-растительных остатков и использование компоста из ДРО при выращивании посадочного материала (саженцы сосны) с ЗКС в условиях Московского региона.

В соответствии с целью были поставлены следующие задачи:

1. Исследовать объемы и состав древесно-растительных остатков лесопаркового хозяйства Московского региона. Определить целесообразность их переработки в компост, а также эффективность применения продукта переработки для выращивания посадочного материала (саженцы сосны).

2. Определить условия и параметры технологического процесса компостирования древесно-растительных остатков, позволяющие получить высококачественное органическое удобрение — компост и обеспечить его производство в соответствии с сезонными работами по выращиванию посадочного материала и улучшению свойств почв.

3. Разработать рекомендации по промышленной переработке древесно-растительных остатков методом полевого компостирования.

4. Определить экологическую безопасность переработки древесно-растительных остатков в условиях Московского региона.

5. Исследовать влияние различных доз компоста в почвенной смеси на рост и развитие саженцев сосны обыкновенной при выращивании в контейнерах.

Поставленные задачи достигались: теоретическими исследованиями целесообразности переработки остатков городского лесопаркового хозяйства в компост; исследованием объемов и состава древесно-растительных остатков лесопаркового хозяйства Московского региона; изучением существующих систем переработки древесно-растительных остатков; изучением и выбором технологии переработки древесно-растительных остатков лесопаркового хозяйства Московского региона; проведением исследований по обоснованию технологических параметров условий компостирования древесно-растительных остатков: состав древесных и растительных остатков, состав и количество добавок в щепу при компостировании , влажность и температура компостируемой массы, аэрация в различные сезоны года; исследованием переработки и компостирования порубочных остатков в условиях Ульяновского лесничества Москворецкого ЛПХ ; исследованием применения компоста при выращивании посадочного материала (саженцы сосны).

Научная новизна

1. Изучен процесс компостирования древесно-растительных остатков с учетом влияния основных факторов на процесс.

2. Выполнена экотоксикологическая оценка компоста из древесно-растительных остатков.

3. Изучена возможность применения почвенных смесей на основе дре-весно-растительного компоста из ДРО для выращивания сосны обыкновенной с ЗКС в питомниках Московской области.

Практическая ценность работы

1. Определены и исследованы факторы, позволяющие сократить время получения готового компоста.

2. Установлены оптимальные дозы компоста в составе почвенной смеси для выращивания саженцев сосны обыкновенной в контейнерах.

3. Разработанные рекомендации по компостированию ДРО и применению почвенных смесей на основе компоста для выращивания саженцев сосны обыкновенной в контейнерах, внедрены и эффективно используются в Москворецком ЛПХ.

На защиту выносятся следующие положения

1. Обоснование целесообразности компостирования древесно-растительных остатков в Московском регионе.

2. Рекомендации по промышленному методу полевого компостирования древесно-растительных остатков лесопаркового хозяйства и оценка соответствия экологическим требованиям получаемого компоста.

3. Эффективность применения компостов на основе древесно-растительных остатков для выращивания посадочного материала с ЗКС (саженцы сосны) в питомниках.

Личный вклад автора

1. Самостоятельно выполнены работы по улучшению технологии компостирования ДРО с учетом факторов влияющих на процесс.

2. Проведены микробиологические исследования компоста.

3. Проведены измерения и обработка показателей роста модельных растений в результате применения компостов на основе древесно-растительных остатков.

Апробация работы и публикации

Материалы диссертационной работы были апробированы в докладах на научной международной конференции («Актуальные проблемы рекреационного лесопользования» Москва 2007г) и на научно-технической конференции профессорско-преподавательского состава и аспирантов Московского Государственного Университета леса в 2008г., и в трех опубликованных статьях.

Заключение диссертации по теме «Лесные культуры, селекция, семеноводство», Рожко, Александр Александрович

5.1. Выводы

1. При плановых работах по уходу за зелеными насаждениями в городских лесах и пригородных лесопарках Московского региона (кронирование, вырубка сухих и травмированных деревьев и кустарников; скашивание трав, проведение плановых рубок ухода и т.д.) образуется около 350-400 тыс.м древесно-растительных остатков, для переработки которых наиболее приемлемым является метод полевого компостирования.

2. При соблюдении всех технологических условий (объем бурта не менее о

100 м , температура сырья 50-70 град.С., .влажность в бурте 60-70%, состав компостируемой массы -(40 % свежая щепа, 20 % зеленая масса, 20 % жидкий навоз, 20 % отсев после компостирования) срок компостирования независимо от времени года и внешней температуры составит 6 месяцев

3. Агрохимический анализ показал, что полученный компост обладает достаточно высоким содержанием питательных элементов (фосфор - 272мг/кг, калий — 2319 мг/кг) и органического вещества (около 51.5 %). Имеет реакцию среды 6.8 рН.

4. В химико-биологическом анализе прокомпостированных древесно-растительных остатков видно, что содержание тяжелых металлов в компосте из ДРО не превышает норму. Содержание патогенных микроорганизмов не выявлено.

5. Результаты исследований показали, что саженцы с ЗКС (оптимальный объем контейнера 5 л), выращенные до 4-х(2+2) летнего возраста в почвенных смесях на основе компоста, превосходят саженцы, выращенные в тех же контейнерах на естественных почвах, в среднем по высоте на 25 %, по диаметру корневой шейки на 20 % и по массе корней на 19 % .

6. Результаты исследований показали, что рост и развитие саженцев сосны обыкновенной с ЗКС зависит от доз компоста в почвенных смесях. Саженцы, выращенные в почвенных смесях, превышают по высоте на 42 % и по диаметру корневой шейки на 24 % саженцы, выращенные на чистом компосте.

7. Для выращивания саженцев сосны обыкновенной с ЗКС наилучший эффект был получен при использовании почвенной смеси, где содержание компоста из ДРО находилось в пределах 40-60 %. Оптимальным соотношением компонентов почвенной смеси является соотношение 1,5:1.

8. Результаты статистического анализа показали наличие сильной степени прямой корреляции (г) во всех случаях между признаками у трехлетних саженцев сосны обыкновенной. При этом наиболее тесная связь наблюдается в варианте смеси 2:1, между массой корневой системы и высотой стволика (г=0.96).

9. У четырехлетних саженцев в варианте смеси 2:1 установлена средняя степень прямой корреляции (г) между массой корневой системы и диаметром корневой шейки (г = 0,92); массой надземной части (г =0.93); высотой стволика (г =0.92).

10. Результаты проведенных исследований показали, что внесение компоста из ДРО обеспечивает восстановление плодородия почв деградированных площадей питомников, и возможность продления сроков эффективного их функционирования с применением интенсивных технологий выращивания посадочного материала.

5.2. Практические рекомендации

1. Предприятию по переработке и компостированию ДРО необходим полигон площадью не менее 2,5 га. полигон должен иметь улучшенное щебеночное — известковое покрытие крупной фракции. полигон должен иметь хорошие подъездные пути; на территории полигона должен иметься искусственный или естественный водоем;

2. Перечень машин и механизмов, необходимых для переработки и компостирования ДРО: передвижные рубильные машины TT-97R (производства Финляндии) на базе трактора К-700А навесные рубильные машины TP 860 РН на базе трактора МТЗ 82 для переработки ДРО в щепу непосредственно на месте рубок (в лесопарках) с последующим вывозом готовой щепы на спецплощадку для дальнейшего компостирования. гидроколун на базе экскаватора «Калининец» для переработки стволов диаметром свыше 400 мм, так как максимальный диаметр подаваемого сырья в рубильную машину не должен превышать этой величины автомобилями МАЗ с полуприцепом или КАМАЗ вывозятся на спецплощадку стволовые части спиленных деревьев (из городских лесов) щеповозы МАЗ с объемом кузова 44мЗ для перевозки щепы транспортные средства сортировки — погрузки древесных остатков автомобили «Урал» с гидрокранами просеиватель растительных компостов PRIMUS фирмы КОМРТЕСН (Австрия) для получения стандартного компоста автопогрузчиком VOLVO с ковшом емкостью 2 м для формирования и перемешивания буртов на площадке компостирования.

3. Срок компостирования ДРО независимо от времени года и внешней температуры составит 6 месяцев при соблюдении всех технологических уело-вий объем сырья в бурте не менее 100м, оптимальная температура 50-70 град.С., влажность в бурте 60-70 %, состав компостируемой массы — 50 % свежая щепа, 30 % зеленая масса, 20 % отсев после компостирования.

4. Для определения и влияния на параметры процессов, протекающих внутри бурта на протяжении всего периода созревания компостируемой массы, проводятся регулярные замеры температуры и влажности внутри бурта.

5. Для выращивания саженцев сосны обыкновенной в контейнерах необходимы двухлетние сеянцы из посевного отделения. Сеянцы высаживаются в контейнер объемом 5 литров, при пересадке корни сеянцев подрезаются до длины 15см, чтобы исключить перегиб корневой системы.

6. При выращивании саженцев сосны обыкновенной с ЗКС лучшие использовать почвенную смесь, где содержание компоста из ДРО около 60 % .

7. При выращивании саженцев до 4-х летнего возраста оптимальным является размещение контейнеров 25x25 см.

8. Разработанные автором «Рекомендации по промышленной переработке ДРО городского лесопаркового хозяйства методом полевого компостирования» и рекомендации по применению компоста при выращивании саженцев с ЗКС в питомниках внедрены, на производстве по переработке ДРО в ГУ Спецлесхоз «Москворецкий Экспериментальный» и в питомниках этого леспаркхоза.

Список литературы диссертационного исследования кандидат сельскохозяйственных наук Рожко, Александр Александрович, 2009 год

1. Академия наук СССР. Применение древесных остатков в качестве органических удобрений в Мурманской области (практические рекомендации). — Апатиты, 1988.

2. Аналитический доклад. Состояние зеленых насаждений в Москве. По данным мониторинга. М.: ОАО «Прима-М», 2002. - Вып. 6.

3. Артюшин, A.M. Краткий справочник по удобрениям / A.M. Артюшин, Л.М. Державин. -М.: Колос, 1971.-288 с.

4. Баркова, Л.И. Лесным питомникам повышенное внимание. Интенсификация выращивания посадочного материала: тезисы докладов / Л.И. Баркова, Е.М. Романов. - Йошкар-Ола.: МарГТУ, 1996. - С. 3-13.

5. Белостоцкий, Н.Н. Оценка пригодности субстрата для выращивания посадочного материала с закрытыми корнями: методические указания / Н.Н. Белостоцкий, А.А. Бирцева, А.В. Жигунов. Л.: ЛенНИИЛХ, 1984. - 32 с

6. Вадюнина, А.Ф. Методы исследования физических свойств почв. 3 изд. / А.Ф. Вадюнина, З.А. Корчагина. - М.: Агропромиздат, 1986. - 416 с.

7. Васильев, В.А. Справочник по органическим удобрениям / В.А. Васильев, Н.В. Филиппова. М.: Россельхозиздат, 1988. - 254 с.

8. Васильев, Н.Д. Оценка условий роста саженцев сосны путем изучения их химического состава / Н.Д. Васильев // Интенсификация выращивания лесопосадочного материала: тезисы докладов. Йошкар-Ола.: МарГТУ, 1996. - С. 26-28.

9. Васякина, Т. Н. Определение экономической эффективности производства и применения посадочного материала с закрытой корневой системой / Т.Н. Васякина // Создание высокопродуктивных лесных культур. Л.: ЛенНИИЛХ, 1988. - С. 149-150.

10. Варфоломеев, Л.А. Приготовление промышленных компостов на основе твердых остатков деревообработки / Л.А. Варфоломеев. 1992.

11. Ведмедь, Н.Н. Применение органо-минерального удобрения на основе ОСВ / Н.Н. Ведмедь, В.Н. Угаров и др // Лесное хозяйство. 1993. - К 5. - С. 29-31.

12. Вадюнина, А.Ф. Методы исследования физических свойствпочв и грунтов / А.Ф. Вадюнина, З.А. Корчагина. -М.: Высшая школа, 1973. 399 с.

13. Гаур, А.С. Использование растительных остатков в качестве удобрения. Новейшие тенденции в Индии / А.С. Гаур // Известия АН СССР. 1986. - № 2. - С. 210-217.

14. ГОСТ 25769-83. Саженцы деревьев хвойных пород для озеленения городов. Технические условия. М.: Госстандарт СССР, 1983. - 9 с.

15. ГОСТ 166-80 Штангенциркули. Технические условия. М.: Госстандарт СССР, 1980. -13 с.

16. ГОСТ 427-75 Линейки измерительные. Технические условия. М.: Госстандарт СССР, 1975.- 15 с.

17. Данилова, А.А. Влияние корневой подкормки на сеянцы сосны / А.А. Данилова // Материалы науч.-техн. конф. по обмену опытом повышения производительности лесов Волго-Вятского экон. района. Йошкар-Ола: Map НТО лесн. пром-ти и лесн. хоз-ва, 1964.-С. 44—49.

18. Доспехов, Б.А. Методика полевого опыта / Б.А. Доспехов. М.: Колос, 1973. - 336 с.

19. Губянов, А.А. Выращиванию лесопосадочного материала — повышенное внимание / А.А. Губянов // Интенсификация выращивания лесопосадочного материала: тезисы докладов. Йошкар-Ола: МарГТУ, 1996. - С. 36-38.

20. Жигунов, А.В. Проведение биохимического анализа растительных образцов / А.В. Жигунов, И.А. Терешенкова, Д.В. Огиевский. Л.: ЛенНИИЛХ, 1979. - 42 с.

21. Жигунов, А.В. Производство контейнеризированных сеянцев / А.В. Жигунов, Ю.Н. Гомельский, Е.Л. Маслаков и др. Л.: ЛенНИИЛХ, 1990. - 31 с.

22. Жук, Е.Г. Влияние микроэлементов на рост саженцев сосны обыкновенной на дерново-подзолистых почвах питомников Полесья УССР: автореф. дис. . канд. с.-х. наук / Е.Г. Жук. Киев.: Укр с.-х. акад. 1972. - 20 с.

23. Золотаревский, А.А. Переработка сырья на местах проведения рубок ухода в условиях рекреационных лесов городского лесопаркового пояса / А.А. Золотаревский,

24. A.А. Рожко // Международная научная конференция: тезисы докладов. Тов-во научных изданий КМК. 2007. - С. 166-168.

25. Золотаревский, А.А. Технологии уборки древесно-растительных остатков в условиях города / А.А. Золотаревский, А.А. Любимов. М.: МГУЛ, 2006.

26. Золотаревский, А.А. Методика и экспериментальная установка для определения сроков компостирования / А.А. Золотаревский, В.П. Шкобырев. М.: МГУЛ, 2006.

27. Касатиков, В.А. Агроэкологические особенности использования различных видов органических удобрений на основе осадков городских сточных вод в лесопитомниках. // Интенсификация выращивания посадочного материала: тезисы докладов /

28. B.А. Касатиков. Йошкар-Ола.: МарГТУ, 1996. - С. 113-115.

29. Кауричев, И.С. Почвоведение. 2-е изд. перераб. и доп. / И.С. Кауричев. - М.: Колос, 1975.

30. Кирилюк, Л.И. Тяжелые металлы в растениях природных и урбанизированных ландшафтов / Л.И. Кирилюк, А.А. Буганов, Е.А. Бахтина и др. // Лесное хозяйство. 2004. -№6.-С. 19-20.

31. Колесников, В.А. Методы изучения корневой системы древесных пород / В.А. Колесников. М.: Лесная пром-сть, 1972. - 128 с.

32. Компосты из коры. Технические условия: ОСТ 56-56-83. Введ. 08.12.1983. - Москва: Гос. ком. СССР по лесн. хоз-ву: Архангельский институт леса и лесохимии, 1983. - 12 с

33. Коррин, Д.А. Компост: назначение, приготовление, использование, эффективность / Д.А. Коррин.-М., 1992.

34. Котов, М.М. Изменчивость сосны обыкновенной по адаптивным признакам в связи с условиями произрастания / М.М. Котов // Лесоведение. 1997. - № 3. - С. 51-60.

35. Кубарева О.Г., Брук М.Х., Дзысюк С.А. Микробиологические процессы в компостах, приготовленных из различного органического сырья. 1998.

36. Кудряшева, А.А. Технологии получения органического компоста из растительных остатков / А.А. Кудряшева и др. // Хранение и переработка сельхозсырья. 1995.-№6.-С. 45—47.39.