Влияние орошения свиностоками на некоторые гроэкологические показатели почв Челябинской области

Воднофизические свойства аналогичны первой группе. Почвы пригодны под любые районированные культуры и нуждаются в орошении. Поливная норма на 1/3 ниже, чем для первой группы.

Ко второй подгруппе отнесены лугово-чернозёмные слабосолонцеватые почвы, занимающие незначительную площадь в юго-западной части участка. Ёмкость поглощения 41,7мг-экв/100г почвы. Среди поглощённых оснований преобладает кальций, но также присутствует поглощенный натрий 2,4-4,0мг/экв, что составляет 8-9% от емкости поглощения и указывает на слабую солонцеватость. Почва не засолена. Почвы пригодны под любые районированные культуры, нуждаются в орошении, поливная норма на 1/3 ниже, чем у первой группы. Для использования этих почв под орошение потребуется внесение гипса 2-3т/га.

В пределах изучаемой площади рассматриваются два водоносных горизонта. Горизонт грунтовых вод в континентальных отложениях верхнего палеогена, неогена и антропогена. Водоносный горизонт напорных вод приурочен к морским осадкам среднего палеогена.

Водовмещающими породами горизонта грунтовых вод являются пески, а также глины с прослоями и гнёздами песка. Мощность водоносного горизонта варьирует от 8 до 13м. Направление поверхности грунтовых вод северо-западное, западное в сторону озера Сыкандык с уклоном 0,01-0,001. Глубина залегания грунтовых вод изменяется от 0 до 8,6м. Водовмещающие породы горизонта на большей части массива перекрыты глинистыми отложениями мощностью от 0,5 до 6м. На отдельных участках пески выходят на поверхность.

Водовмещающими породами напорного горизонта являются опоки, песчаники.

Мощность водоносного горизонта от нескольких метров до 40-50м, увеличивается в северном и северно-восточном направлении.

Напорный характер подземных вод обусловлен наличием разделяющего слоя между горизонтами, представленного морскими водоупорными глинами чеганской или ирбитской свит верхнего и среднего палеогена. Величина напора варьирует от 10 до 15м. Местами водоупорные глины частично размыты и в этих местах предполагается связь между водоносными горизонтами.

Подземные воды обоих горизонтов на большей части площади пресные с минерализацией до 0,7г/дм3, преимущественно гидрокарбонатные и гидрокарбонатно-сульфатные смешанного катионного состава. Солоноватые и соленые грунтовые воды с минерализацией от 1,7 до39г/дм3 приурочены лишь к площади развития неогеновых отложений вблизи озера Сыкандык, данный массив исключён из орошения. По химическому составу эти воды хлоридно-сульфатные и сульфатные смешанного катионного состава.

Результаты химанализов проб воды показывают что, концентрации некоторых солей близки к предельно допустимыми. Пробы отбирались весной что, совпадало по времени с беспорядочной вывозкой на поля жидкой фракции навоза, возможно, это и привело к увеличению концентрации некоторых показателей. Результаты анализов проб взятых позднее в летний период значительно ниже.

На исследуемой территории выделены районы с глубиной залегания уровня грунтовых вод до 3м, 3-5м, 5-10м.

По степени засоления почвенного профиля и подстилающих грунтов выделены три группы: незасоленные, почвенный профиль засолен, подстилающие грунты не засолены; засолены.

Выделены участки по неоднородности слагающих пород зоны аэрации:

1. Однослойная система, слагающая из глин и суглинков четвертичных, неогеновых и палеогеновых.

2. Двухслойная. Глины и суглинки четвертичные, глины неогеновые и реже палеогеновые мощностью 1,0-4,5м подстилаются песками палеогена.

3. Однослойная система - пески палеогена.

По данным инженерно-геологических изысканий выделены участки благоприятные для орошения, где зона аэрации представлена песками или переслоями глин, суглинков и песков, то есть участки, не нуждающиеся в строительстве дренажа. Площадь участков около 500га, где уровень вод выше 3м. Использование на орошение выбранных участков с уровнем грунтовых вод выше 3м и с зоной аэрации сложенной из легких грунтов, рекомендуемыми нормами не окажет существенного влияния на почву, грунтовые и подземные воды.

2.3 Производственная характеристика свинокомплекса «Родниковский»

Свинокомбинат «Родниковский» мощностью 54 тыс. голов был на территории совхоза «Родниковский».

Площадь землепользования совхоза составляет 6925 га, в том числе занято под сельскохозяйственными угодьями 4187 га, пашню 2427 га. В таблице 4 приведена экспозиция земель в хозяйстве.

4. Структура сельхозугодий комплекса «Родниковский»

В структуре посевных площадей основной процент составляют кормовые культуры, на 1991 год приходится 54,2%, а на зерновые и картофель - по 12,4%.

В хозяйстве возникла острая проблема утилизации стоков.

Поэтому НПО «Прогресс» с 1991 года разработывалось технико-экономическое обоснование, предусматривающее использование свиностоков после механической очистки на орошение сельхозугодий.

Осветвленные животноводческие стоки в объеме 1600м3/сутки после механической очистки поступают в прифермские накопители. Прифермские накопители состоят из двух секций, объемом по 240 тыс.м3 и нескольких небольших секций. Из прифермских накопителей осветвленные стоки с помощью насосной станции по двум ветвям полиэтиленового трубопровода, диаметром 225 мм, протяженностью 15 км, перекачиваются в полевой накопитель объемом 1,5 млн.м3.

Общая породность почв удовлетворительная для пахотного слоя 54% , коэффициент впитывания в пахотном горизонте 0,47 - 0,79 м/сут., в слое 44 - 64 см - 0,73 - 0,96 м/сут.

При орошении ухудшения свойств почв не предвидится. Почвы пригодны под любые районированные культуры и нуждаются в орошении.

Вторая мелиоративная группа.

Данные почвы приурочены к средним частям склона. Формируются на делювиальных карбонатных тяжелых суглинках, при залегании уровня грунтовых вод на глубине 3-5 метра с минерализацией 0,3 - 1,02 г/м.

В зависимости от сложности мероприятий по мелиоративному освоению разделяются на две подгруппы.

В первую подгруппу выделены почвы лугово-черноземные, выщелоченные средне и тяжелосуглинистые. По своим морфологическим свойствам они близки к почвам первой мелиоративной группы. По механическому составу преобладают среднесуглинистые почвы, но встречаются и тяжёлосуглинистые. Естественное плодородие почв высокое. По гумусности, почвы отнесены к среднегумусным. Содержание гумуса в пахотном горизонте 8,0-9,1%. Обеспеченность элементами питания высокая. Реакция почвенного раствора от нейтральной (6,5-7,8) до слабощелочной (8,0-8,3) вниз по профилю. Емкость поглощения высокая 43,5-45,3мг-экв/100г почвы.

Почвенный профиль не засолен.

3. Экспериментальная часть

3.1 Материал и методика проведения исследований

Цель моей работы - установить влияние орошения животноводческими стоками на некоторые агроэкологические показатели почв.

Для этого были выполнены гидрогеолого-мелеоративные изыскания на территории комплекса «Родниковский». Кроме того, с 1991 по 1996 года ВНИИССВ проводились комплексные научно-исследовательские работы по разработке режима орошения животноводческими стоками, исключающего возможность и интенсивного подъема уровня грунтовых вод и засоления поливных почв.

Исследования по влиянию орошения жидкой фракции свиностоков на состояние грунтовых вод проводили в полевом деляночном опыте по следующей схеме:

1 вариант - контроль без орошения;

2 вариант - орошение чистой водой, 1000 м3/га;

3 вариант - орошение свиностоками, 1000м3/га;

4 вариант - орошение свиностоками 600 м3/га + 400 м3/га чистой воды.

Площадь делянки 42 м2 , учетная площадь 25 м2 . Повторность четырехкратная, расположение делянок рендомизированное.

Поливы осуществлялись уменьшенной оросительной нормой 1000 м3/га, на 4 варианте при оросителельной норме 1000 м3/га вносилось 600 м3/га свиностоков и 400 м3/га чистой воды.

Поливы проводились в шестипольном севообороте на четвертом поле:

1. Однолетние травы.

2. Кормовые корнеплоды.

3. Ячмень + многолетние травы.

4. Многолетние травы.

5. Многолетние травы.

6. Кукуруза.

3.2 Наблюдения и исследования

При выполнении экспериментальных работ в опыте проводили следующие исследования:

1. В начале вегетационного периода и в конце, с целью изучения влияния внесения стоков на агроэкологические свойства и мелиоративное состояние почв проводился отбор почвенных образцов, в которых определяли:

- реакцию среды (солевую) потенциометрическим методом (приложение 2);

- подвижные фосфор и калий в одной вытяжке по Чирикову (приложение 2);

- легкогидролизуемый азот по И.В. Тюрину и М.М Кононовой (приложение1);

- состав водной вытяжки - рН водный, HCO3, Cl, SO4, Ca, Mg, Na, К (по методикам «Руководство по химическому анализу почв» Аринушкина Е.В., -М.:МГУ, 1970).

2. Определение химического состава стоков свинооткормочного комплекса по технологической цепочке их очистки, химического состава поливных стоков и поливной воды из озера (отбираемых при каждом поливе). В отобранных пробах стоков определяли следующие показатели:

- реакция среды (рН) - для жидкой фракции оптимальное значение 6,0-8,0;

- взвешенные вещества - один из основных санитарных показателей загрязненности стоков. Этот показатель определяет пригодность очищенной жидкой фракции к сбросу в открытые водоемы. Содержание взвешенных веществ должно находиться в пределах 0,25-0,9 мг/л.

- ХПК - определяется по содержанию в стоках органических веществ, способных к окислению. Отношение массы органического вещества к ХПК составляет 1,2 для свиных стоков.

- Азот. При оценке навоза анализируют две формы азота: общий и аммонийный. Общее содержание азота в навозных стоках колеблется от 200 до 800 мг/л в зависимости от их влажности.

- Фосфор - необходим для биологической очистки стоков. В навозе свиней фосфора содержится 2,1% от массы сухого вещества.

Также определяли щелочность, хлориды, сульфаты, калий, кальций, магний.

Все определения велись по методикам, изложенным в «Унифицированных методах анализа сточных вод под редакцией Лурье. Ю., 1973 и «Методических указаниях по выполнению научно- исследовательских работ при изучении вопросов использования сточных вод и стоков животноводческих комплексов на орошение» - М., 1985.

3. Определение водно-физических свойств почвы:

- полевая влагоемкость методом заливки площадок 1м х 1м;

- влажность почвы термостатно-весовым методом до глубины 1м через каждые 10 см;

-объемная масса в образцах с ненарушенным сложением по методикам изложенным в «Агрохимических методах исследования почв» -М.: АН СССР, 1975.

4. Проводили контроль за уровнем и состоянием грунтовых вод с помощью гидрорежимной сети.

Гидрорежимная сеть.

На поливных участках с использованием свиноводческих стоков должен осуществляться контроль за качеством полива. Для этой цели проектом предусмотрено создание наблюдательной сети из скважин, которая позволяет вести наблюдения за динамикой, химическим и бактериальным составом грунтовых вод.

На участке располагается 15 скважин по четырем створам.

При размещении сети наблюдательных скважин соблюдаются следующие требования:

- при наименьшем количестве скважин дается полная характеристика гидрогеологических условий;

- скважины располагаются соответственно степени сложности геолого-гидрогеологических и геоморфологических условий;

- скважины располагаются так, чтобы по ним можно было проследить изменение уровней и химического состава подземных вод от поливных участков в стороны по направлению движения подземных вод.

3.3 Агротехника в опыте

Опыт проводился в шестипольном севообороте:

1. Однолетние травы на зеленый корм;

2. Кормовые корнеплоды;

3. Ячмень + многолетние травы на зеленый корм;

4. Многолетние травы на зеленый корм;

5. Многолетние травы на зеленый корм;

6. Кукуруза на зеленый корм.

Проектом было предусмотрено многоукосное использование трав на производство сенажа, силоса и травяной муки.

Таким образом, состав культур и их удельный вес обеспечивает создание кормовой базы для комплекса.

Оросительные нормы для культур севооборота приняты согласно «Укрупненных норм водопотребности для орошения по природно-климатическим зонам» для среднего года увлажнения.

Принятые нормы внесения животноводческих стоков позволяют выполнять 1-4 требуемых полива нормами 150-250 м3/га. Концентрация азота общего в стоках 286 мг/л, допускает поливать любые культуры севооборота без угрозы ожога и угнетения растений, но не ранее 10-12 дней после всходов.

Принятые оросительные нормы сведены в таблице 5.

Технология возделывания культур общепринятая для северной лесостепной зоны.

Режим орошения разработан по применяемой техники в хозяйстве РЖТ-16 + К700.

Для полива использовали осветвленную жидкую фракцию стоков, влажностью 97% из прифермских и полевых накопителей. Вода, которую использовали для орошения имела хлориднонатриевый состав, минерализацию от 1,3 г/л, и близкую к нейтральной реакцию среды.

5. Оросительные нормы по культурам

3.4 Результаты исследований

3.4.1 Химический состав свиностоков и их использование на орошение

Эффективным способом утилизации жидкого навоза является применение его для орошения кормовых и пропашных культур в полевых и прифермских севооборотах. ( В.А. Андреев, М.Н. Новиков, С.М. Лукин, 1990).

Качество свиностоков, как удобрения зависит от состава кормов, системы удаления и подготовки их на орошение. Уменьшение концентратов в рационе животных приводит к снижению содержания азота и фосфора, содержание калия повышается в стоках.

На орошение использовали осветвленную жидкую часть стоков из прифермских накопителей, влажностью 97%.

Стоки после выдерживания в прифермских накопителях существенно снижают содержание взвешенных веществ и биогенных элементов. Стоки характеризуются слабощелочной реакцией среды, с минерализацией 0,93 мг/л, имеют карбонатнонатриевый состав. Жидкая фракция стоков после разделения пригодна для поливов вегетатирующих растений без разбавления водой.

Химический состав стоков приведен в таблице 6.

Проведенные исследования показали, что состав свиностоков колеблется по годам (табл.6).

В то же время для состава стоков характерны определенные закономерности. Свиностоки до разделения отличаются высоким содержанием соединений азота 770 мг/л, взвешенных веществ 9, 05 мг/л и органических веществ (разница между сухим и прокаленным осадком) - 1,6 мг/л. Реакция среды (рН) 6,0 и содержанием солей в среднем 1,8 мг/л, содержание которых обусловлено аммонием, калием, кальцием, сульфатов и органических кислот. Величины НСО3 (бикарбонатов) условны, так как в аналитическое определение НСО3 входят все органические кислоты.

В стоках после разделения существенно снижается содержание взвешенных веществ (до 0,85мг/л), общего азота до 291 мг/л, фосфора - 136 мг/л и калия - 160,5 мг/л.

При разделении свиностоков концентрации катионов и анионов уменьшается. При допускаемой концентрации ионов хлора (158 мг/кг) их содержание в стоках составило 95,5 мг/л, концентрация сульфатных ионов составила 57,5 мг/л. Содержание катионов натрия после разделения свиностоков уменьшается незначительно, но его концентрация также не превышает ПДК (135 мг/л) и составляет 130 мг/л. Таким образом, при низком содержании катионов натрия и ионов хлора опасности засоления почв нет.

Химический состав неразделенных стоков комплекса характеризуется высоким содержанием питательных веществ: N общего -770 мг/л, P2O5 -337мг/л и К2О -231,5 мг/л. После разделения свиностоков содержание элементов питания снизилось: К2О до 160,5 мг/л, Р2О5 до 136 мг/л и азота до 291 мг/л. Следовательно, в свиностоках в большем количестве содержится азот. Наилучшей формой усвоения азота растениями является аммонийная, которая затем переходит в нитратную. После разделения стоков содержание аммонийного азота составило 116,5 мг/л.

Страницы: 1, 2, 3, 4, 5, 6