Влияние режимов анаэробного сбраживания органических отходов в лабораторной биогазовой установке на жизнеспособность семян сорных растений | Статья в журнале «Юный ученый»

Отправьте статью сегодня! Журнал выйдет 11 апреля, печатный экземпляр отправим 15 апреля.

Опубликовать статью в журнале

Библиографическое описание:

Габ С. Э., Лебедич А. И., Савчук Е. Г., Альшевская Л. В., Буйко В. М., Веремчук О. Н., Сатишур В. А. Влияние режимов анаэробного сбраживания органических отходов в лабораторной биогазовой установке на жизнеспособность семян сорных растений // Юный ученый. — 2015. — №3. — С. 148-154. — URL https://moluch.ru/young/archive/3/192/ (дата обращения: 30.03.2020).

 

Проблема отходов является острейшей экологической проблемой современности, так как, образуясь в огромных количествах, отходы при их размещении в окружающей среде являются источником ее загрязнения, ухудшают санитарно-эпидемиологические и эстетические качества природы. Применение традиционных форм органических удобрений экономически выгодно, однако такие факторы, как сокращение объема применения торфа в качестве компонента органических удобрений, обуславливают необходимость поиска дополнительных источников органического вещества [1, 2].

Такими источниками, по мнению академика И. И. Лиштвана могут стать отходы, получаемые при работе биогазовых установок. В результате реализации в Республике Беларусь Программы строительства энергоисточников, работающих на биогазе, будет введено в эксплуатацию 38 биогазовых установок [1].

Следует отметить, что к настоящему времени еще не сложилось однозначного мнения о биологической ценности получаемых при анаэробном (биогазовом) сбраживании органических отходов, поскольку имеется мало данных по их влиянию на физические, агрохимические, биологические и токсикологические свойства почвы в почвенно-климатических условиях Республики Беларусь. Производители биогаза часто не осведомлены о многочисленных полезных свойств отходов биогазовых установок, а так же о возможных рисках, связанных с их накоплением и применением в своих хозяйствах. Высокую эффективность отходов биогазовых установок авторы объясняют большей доступностью в них элементов питания, наличием физиологически активных соединений, стимулирующих рост и развитие растений, повышающих их устойчивость к неблагоприятным условиям произрастания. Экологические последствия применения в качестве органических удобрений ферментированных отходов биогазовых установок еще только начинают привлекать внимание исследователей. Еще далеко не полностью выяснены механизмы процессов превращения химических элементов (в том числе и тяжелых металлов), содержащихся в ферментированных отходах, способствующие закреплению их в почве или усилению поглощения растениями. Не достаточно изученными остаются вопросы засорения посевов жизнеспособными семенами сорных растений при применении отходов биогазовых установок, что напрямую влияет на эффективность их использования [2].

Работа выполнена в научно-исследовательской лаборатории «Биохимии» ГНУ «Полесском аграрно-экологическом институте НАН Беларуси» при финансовой поддержке Белорусского республиканского фонда фундаментальных исследований (проект № Б13М–075). Целью исследований является выявление закономерностей потери жизнеспособности семенами сорных растений (мари белой, череды трехраздельной, галинсоги мелкоцветной, щирицы запрокинутой, проса куриного) в зависимости от температуры и длительности анаэробного сбраживания отходов в биогазовой установке.

Для установления влияния длительности и температуры анаэробного сбраживания отходов на изменение жизнеспособности семян сорных растений проведено сбраживание затареных в тканевые мешочки семян сорных растений с органическими отходами в лабораторной биогазовой установке (рисунок 1).

Рис. 1. Лабораторная биогазовая установка

 

Сбраживание семян проводили в течение 6, 12, 18, 24 суток при температуре 30–350С и 50–550С. Температуру выдерживали путем помещения биогазовой установки в термостат. Для определения жизнеспособности на фильтровальную бумагу в растильни заполненные на 2/3 водой высевались семена сорных растений не обработанные в биогазовой установке и семена прошедшие сбраживание в биогазовой установке. После посева определялось количество проросших семян, а также рассчитывалась их жизнеспособность.

При обработке семян мари белой в лабораторной биогазовой установке при температуре 30–350С в течение шести суток увеличивалось количество проросших семян и их жизнеспособность на 4 % по сравнению с необработанными семенами. Более длительная экспозиция семян мари белой в лабораторной биогазовой установке в течение двадцати четырех суток привела к снижению количества проросших семян и жизнеспособности до 20 %. Увеличение температуры анаэробного сбраживания отходов в лабораторной биогазовой установке до 50–550С привело к снижению жизнеспособности семян мари белой: до 48 % на 6 сутки, до 32 % на 12 сутки, до 18 % на 18 сутки, до 6 % на 24 сутки (таблица 1).

Таблица 1

Жизнеспособность семян сорных растений, %

Температура, 0C

0

на 6 сутки

на 12 сутки

на 18 сутки

на 24 сутки

Марь белая (Chenopodiumalbum)

30–350C

46

50

40

28

20

50–550C

46

48

32

18

6

Череда трехраздельная (Bidenstripartitus)

30–350C

72

30

10

2

0

50–550C

72

6

2

0

0

Галинсога мелкоцветная (Galinsogaparviflora)

30–350C

68

72

30

6

0

50–550C

68

8

0

0

0

Щирица запрокинутая (Amaranthus retroflexus)

30–350C

64

68

50

26

4

50–550C

64

30

10

2

0

Просо куриное (Echinochloa crus galli)

30–350C

88

44

32

26

10

50–550C

88

14

2

0

0

 

При обработке семян череды трехраздельной в лабораторной биогазовой установке при температуре 30–350С в течение шести суток уменьшилось количество проросших семян и их жизнеспособность на 42 % по сравнению с необработанными семенами. Более длительная экспозиция семян череды трехраздельной в лабораторной биогазовой установке в течение восемнадцати суток привела к снижению количества проросших семян и жизнеспособности до 2 %. В результате сбраживания в течение двадцати четырех суток семена череды трехраздельной полностью потеряли свою жизнеспособность. Увеличение температуры анаэробного сбраживания отходов в лабораторной биогазовой установке до 50–550С привело к резкому снижению жизнеспособности семян череды трехраздельной: до 6 % на 6 сутки, до 2 % на 12 сутки и полной потери своей жизнеспособности на 18 сутки экспозиции.

При обработке семян галинсоги мелкоцветной в лабораторной биогазовой установке при температуре 30–350С в течение шести суток увеличилось количество проросших семян и их жизнеспособность на 4 % по сравнению с необработанными семенами. Более длительная экспозиция семян галинсоги мелкоцветной в лабораторной биогазовой установке в течение восемнадцати суток привела к снижению количества проросших семян и жизнеспособности до 6 %. В результате сбраживания в течение двадцати четырех суток семена галинсоги мелкоцветной полностью потеряли свою жизнеспособность. Увеличение температуры анаэробного сбраживания отходов в лабораторной биогазовой установке до 50–550С привело к резкому снижению жизнеспособности семян галинсоги мелкоцветной до 8 %, а на 12 сутки экспозиции к полной потери их жизнеспособности.

При обработке семян щирицы запрокинутой в лабораторной биогазовой установке при температуре 30–350С в течение шести суток увеличилось количество проросших семян и их жизнеспособность на 4 % по сравнению с необработанными семенами. Более длительная экспозиция семян щирицы запрокинутой в лабораторной биогазовой установке в течение двадцати четырех суток привела к снижению количества проросших семян и жизнеспособности до 4 %. Увеличение температуры анаэробного сбраживания отходов в лабораторной биогазовой установке до 50–550С привело к резкому снижению жизнеспособности семян щирицы запрокинутой: до 30 % на 6 сутки, до 10 % на 12 сутки, до 2 % на 18 сутки и полной потери своей жизнеспособности семенами на 24 сутки экспозиции.

При обработке семян проса куриного в лабораторной биогазовой установке при температуре 30–350С в течение шести суток уменьшилось количество проросших семян и их жизнеспособность на 44 % по сравнению с необработанными семенами. Более длительная экспозиция семян проса куриного в лабораторной биогазовой установке в течение двадцати четырех суток привела к снижению количества проросших семян и жизнеспособности до 10 %. Увеличение температуры анаэробного сбраживания отходов в лабораторной биогазовой установке до 50–550С привело к резкому снижению жизнеспособности семян проса куриного: до 14 % на 6 сутки, до 2 % на 12 сутки, а на 18 сутки экспозиции к полной потери их жизнеспособности.

Интерпретировав полученные экспериментальные данные как временные ряды, что обусловлено последовательностью измерений в определенные моменты анаэробного сбраживания семян, мы смогли установить трендовую зависимость жизнеспособности семян сорных растений от продолжительности их пребывания в биогазовой установке для t=30–350C и t=50–550C, где х — время сбраживания (рисунок 1).

Таблица 2

Зависимость жизнеспособности семян сорных растений от продолжительности их пребывания в биогазовой установке

Марь белая t=30–350C

Марь белаяt=50–550C

Череда трехраздельная t=30–350C

Череда трехраздельная t=50–550C

Галинсога мелкоцветная t=30–350C

Галинсога мелкоцветная t=50–550C

Щирица запрокинутая t=30–350C

Щирица запрокинутая t=50–550C

Просокуриное t=30–350C

Просокуриное t=50–550C

 

Также мы произвели расчет коэффициентов достоверности аппроксимации (R2), которые показывают степень соответствия трендовой модели исходным данным. Их значение может лежать в диапазоне от 0 до 1, чем ближе R2 к 1, тем точнее модель описывает имеющиеся данные. Полученные коэффициенты подтверждают то, что увеличение времени сбраживания достоверно влияет на снижение жизнеспособности семян изучаемых сорняков.

Таблица 3

Расчётная жизнеспособность семян сорных растений при их анаэробном сбраживании в биогазовой установке

Экспозиция, сутки

Температура анаэробного сбраживания отходов в биогазовой установке

30–350С

50–550С

Марь белая

Череда трехраздельная

Галинсога мелкоцветная

Щирица запрокинутая

Просо куриное

Марь белая

Череда трехраздельная

Галинсога мелкоцветная

Щирица запрокинутая

Просо куриное

y=-1,2333x+51,6

y=0,1825x2–7,2476x+70,343

y=-3,3667x+75,6

y=-2,7x+74,8

y=-2,9x+74,8

y = -1,8333x + 52

y=0,2659x2–8,881x+65,143

y=-2,4x+44

y=-2,6x+52,4

y=-3,1667x+58,8

Жизнеспособность семян, %

1

50,4

63,3

72,2

72,1

71,9

50,2

56,5

41,6

49,8

55,6

2

49,1

56,6

68,9

69,4

69,0

48,3

48,4

39,2

47,2

52,5

3

47,9

50,2

65,5

66,7

66,1

46,5

40,9

36,8

44,6

49,3

4

46,7

44,3

62,1

64,0

63,2

44,7

33,9

34,4

42,0

46,1

5

45,4

38,7

58,8

61,3

60,3

42,8

27,4

32,0

39,4

43,0

6

44,2

33,4

55,4

58,6

57,4

41,0

21,4

29,6

36,8

39,8

7

43,0

28,6

52,0

55,9

54,5

39,2

16,0

27,2

34,2

36,6

8

41,7

24,0

48,7

53,2

51,6

37,3

11,1

24,8

31,6

33,5

9

40,5

19,9

45,3

50,5

48,7

35,5

6,8

22,4

29,0

30,3

10

39,3

16,1

41,9

47,8

45,8

33,7

2,9

20,0

26,4

27,1

11

38,0

12,7

38,6

45,1

42,9

31,8

0

17,6

23,8

24,0

12

36,8

9,7

35,2

42,4

40,0

30,0

0

15,2

21,2

20,8

13

35,6

7,0

31,8

39,7

37,1

28,2

0

12,8

18,6

17,6

14

34,3

4,6

28,5

37,0

34,2

26,3

0

10,4

16,0

14,5

15

33,1

2,7

25,1

34,3

31,3

24,5

0

8,0

13,4

11,3

16

31,9

1,1

21,7

31,6

28,4

22,7

0

5,6

10,8

8,1

17

30,6

0

18,4

28,9

25,5

20,8

0

3,2

8,2

5,0

18

29,4

0

15,0

26,2

22,6

19,0

0

0,8

5,6

1,8

19

28,2

0

11,6

23,5

19,7

17,2

0

0

3,0

0

20

26,9

0

8,3

20,8

16,8

15,3

0

0

0,4

0

21

25,7

0

4,9

18,1

13,9

13,5

0

0

0

0

22

24,5

0

1,5

15,4

11,0

11,7

0

0

0

0

23

23,2

0

0

12,7

8,1

9,8

0

0

0

0

24

22,0

0

0

10,0

5,2

8,0

0

0

0

0

25

20,8

0

0

7,3

2,3

6,2

0

0

0

0

26

19,5

0

0

4,6

0

4,3

0

0

0

0

27

18,3

0

0

1,9

0

2,5

0

0

0

0

28

17,1

0

0

0

0

0,7

0

0

0

0

29

15,8

0

0

0

0

0

0

0

0

0

30

14,6

0

0

0

0

0

0

0

0

0

31

13,4

0

0

0

0

0

0

0

0

0

32

12,1

0

0

0

0

0

0

0

0

0

33

10,9

0

0

0

0

0

0

0

0

0

34

9,7

0

0

0

0

0

0

0

0

0

35

8,4

0

0

0

0

0

0

0

0

0

36

7,2

0

0

0

0

0

0

0

0

0

37

6,0

0

0

0

0

0

0

0

0

0

38

4,7

0

0

0

0

0

0

0

0

0

39

3,5

0

0

0

0

0

0

0

0

0

40

2,3

0

0

0

0

0

0

0

0

0

41

1,0

0

0

0

0

0

0

0

0

0

42

0

0

0

0

0

0

0

0

0

0

На основании проведенных лабораторных исследований определено достоверное влияние времени анаэробного сбраживания отходов в биогазовой установке на уменьшение жизнеспособности семян сорных растений.

Установлено, что полная гибель семян мари белой наступает на 42 сутки анаэробного сбраживания отходов в биогазовой установке при температуре 30–350С или на 29 сутки при температуре 50–550С.

Установлено, что полная гибель семян череды трехраздельной наступает на 17 сутки анаэробного сбраживания отходов в биогазовой установке при температуре 30–350С или на 11 сутки при температуре 50–550С.

Установлено, что полная гибель семян галинсоги мелкоцветной наступает на 23 сутки анаэробного сбраживания отходов в биогазовой установке при температуре 30–350С или на 19 сутки при температуре 50–550С.

Установлено, что полная гибель семян щирицы запрокинутой наступает на 28 сутки анаэробного сбраживания отходов в биогазовой установке при температуре 30–350С или на 21 сутки при температуре 50–550С.

Установлено, что полная гибель семян проса куриного наступает на 26 сутки анаэробного сбраживания отходов в биогазовой установке при температуре 30–350С или на 19 сутки при температуре 50–550С.

Таким образом, при выборе режима работы биогазовой установки необходимо определять видовой состав семян сорных растений содержащихся в сбраживаемых органических отходах и руководствоваться полученными нами данными по изменению их жизнеспособности, это позволит снизить засорение полей утилизации отхода сорными растениями.

 

Литература:

 

1.      Сатишур, В. А. Опыт использования биогазовых установок в Республике Беларусь на примере биогазового энергетического комплекса РУСП СГЦ «Западный» / В. А. Сатишур, В. Н. Яромский, А. Н. Гапонюк, С. А. Сутько // «Природная среда Полесья: особенности и перспективы развития»: сборник научных работ Выпуск 3 / редкол.: Н. В. Михальчук [и др.]. — Брест: Альтернатива, 2010. Том 2. — С. 67–71.

2.      Сатишур, В. А. Видовой состав семян сорных растений и пути их поступления в биогазовую установку ОАО «СГЦ «Западный» / В. А. Сатишур, Л. Н. Иовик, М. М. Дашкевич, Ю. В. Матиюк, С. Н. Михальчук, В. Н. Дрозд, Е. В. Ношко, С. А. Сутько // Прыроднае асяроддзе Палесся: асаблівасці і перспектывы развіцця: зб. навук. прац. — Брэст: Альтэрнатыва, 2014. — Выпуск 7. — С. 158–160.

Основные термины (генерируются автоматически): анаэробное сбраживание отходов, сутки, установка, семя, температура, жизнеспособность, увеличение температуры, сутки экспозиции, полная потеря, растение.


Похожие статьи

Потеря жизнеспособности семян пырея ползучего (Elytrígia...)

анаэробное сбраживание отходов, сутки, установка, жизнеспособность семян, увеличение температуры, семен пырея, потеря жизнеспособности, зависимость жизнеспособности семян пырея, суточная экспозиция...

Влияние режимов анаэробного сбраживания органических...

Время экспозиции и температура анаэробного сбраживания семян осота полевого в лабораторной биогазовой установке оказали достоверное влияние на снижение жизнеспособности семян. При температуре анаэробного сбраживания 30–350С полная...

Влияние режимов анаэробного сбраживания органических...

Время экспозиции и температура анаэробного сбраживания семян горца шероховатого в лабораторной биогазовой установке оказали достоверное

При температуре анаэробного сбраживания 30–350С полная гибель семян горца шероховатого произошла на 26 сутки, а...

Потеря жизнеспособности семян ярутки полевой (Thlaspi...)

Установлено, что полная гибель семян ярутки полевой наступает при анаэробном сбраживании отходов в лабораторной биогазовой установке на 12 -18 сутки экспозиции при увеличении температуры до 600С, на 24 сутки экспозиции при увеличении температуры...

Влияние режимов анаэробного сбраживания органических...

Время экспозиции и температура анаэробного сбраживания семян пастушьей сумки в лабораторной биогазовой установке оказали достоверное влияние на снижение жизнеспособности семян. При температуре анаэробного сбраживания 30–350С полная...

Влияние режимов анаэробного сбраживания органических...

Время экспозиции и температура анаэробного сбраживания семян ромашки непахучей в лабораторной биогазовой установке оказали

При температуре анаэробного сбраживания 30–350С полная гибель семян ромашки непахучейпроизошла на 25 сутки, а при температуре...

Влияние режимов анаэробного сбраживания органических...

Время экспозиции и температура анаэробного сбраживания семян подорожника ланцетного в лабораторной биогазовой установке оказали достоверное влияние на снижение жизнеспособности семян. При температуре анаэробного сбраживания 30–350С полная...

Похожие статьи

Потеря жизнеспособности семян пырея ползучего (Elytrígia...)

анаэробное сбраживание отходов, сутки, установка, жизнеспособность семян, увеличение температуры, семен пырея, потеря жизнеспособности, зависимость жизнеспособности семян пырея, суточная экспозиция...

Влияние режимов анаэробного сбраживания органических...

Время экспозиции и температура анаэробного сбраживания семян осота полевого в лабораторной биогазовой установке оказали достоверное влияние на снижение жизнеспособности семян. При температуре анаэробного сбраживания 30–350С полная...

Влияние режимов анаэробного сбраживания органических...

Время экспозиции и температура анаэробного сбраживания семян горца шероховатого в лабораторной биогазовой установке оказали достоверное

При температуре анаэробного сбраживания 30–350С полная гибель семян горца шероховатого произошла на 26 сутки, а...

Потеря жизнеспособности семян ярутки полевой (Thlaspi...)

Установлено, что полная гибель семян ярутки полевой наступает при анаэробном сбраживании отходов в лабораторной биогазовой установке на 12 -18 сутки экспозиции при увеличении температуры до 600С, на 24 сутки экспозиции при увеличении температуры...

Влияние режимов анаэробного сбраживания органических...

Время экспозиции и температура анаэробного сбраживания семян пастушьей сумки в лабораторной биогазовой установке оказали достоверное влияние на снижение жизнеспособности семян. При температуре анаэробного сбраживания 30–350С полная...

Влияние режимов анаэробного сбраживания органических...

Время экспозиции и температура анаэробного сбраживания семян ромашки непахучей в лабораторной биогазовой установке оказали

При температуре анаэробного сбраживания 30–350С полная гибель семян ромашки непахучейпроизошла на 25 сутки, а при температуре...

Влияние режимов анаэробного сбраживания органических...

Время экспозиции и температура анаэробного сбраживания семян подорожника ланцетного в лабораторной биогазовой установке оказали достоверное влияние на снижение жизнеспособности семян. При температуре анаэробного сбраживания 30–350С полная...

Задать вопрос