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 2005 г («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 15 000 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 лесопарковдля 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 площадокдля мульчирования почвыдля укрытия корневой системы саженцев на контейнерных площадках питомниковдля 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 компостисследованием объемов и состава древесно-растительных остатков лесопаркового хозяйства Московского регионаизучением существующих систем переработки древесно-растительных остатковизучением и выбором технологии переработки древесно-растительных остатков лесопаркового хозяйства Московского регионапроведением 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 годаисследованием 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 2008 г., и в трех опубликованных статьях.

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 кустарниковскашивание 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 путина 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 100 м, 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 15 см, 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 25×25 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.