Влияния стоков на динамику почвы и на качество кормовых культур

При орошении животноводческими стоками кормовых культур существенные изменения происходят в их химическом составе. В многолетних травах содержание сырого протеина резко возрастает и при норме стоков 240 кг/га азота достигает 19,1%. С учетом роста урожайности многолетних трав выход протеина увеличивается в 6 раз. При дальнейшем увеличении нормы стоков содержание протеина несколько снижается. При этом оптимальной нормой является 300 кг/га азота (В.И. Штыков, Я.З.Шевелев, О.Ю. Кошевой, 1987).

При орошении в травах наблюдается также увеличение содержания зольных веществ, а содержание клетчатки уменьшается.

Содержание питательных веществ в многолетних травах во многом зависит от цикла скашивания. К первому укосу травы успевают несколько загрубеть, количество сырого протеина в них достигает 15,3%, а сырой клетчатки - 36,5%. В последующие укосы с отрастанием отавы содержание протеина возрастает, клетчатки - уменьшается.

При орошении животноводческими стоками однолетних трав в них увеличивается содержание протеина, зольных веществ, в отдельных случаях - жира. Резкое увеличение количества сырого протеина отмечалось при внесении 240 кг/га азота - 20,1%, при увеличении нормы до 360 кг/га азота содержание протеина снижалось до 17,9%. По питательным свойствам продукции оптимальной нормой для однолетних трав является 240 кг/га азота. Эта норма оптимальна и по урожайности.

Орошение животноводческими стоками многолетних и однолетних трав, резко увеличивая выход протеина, оказывает существенное влияние и на его структуру. В небелковой части сырого протеина увеличивается содержание нитратной формы азота. На накопление в травах нитратов решающим образом влияют нормы внесения стоков. С увеличением их от 240 до 420 кг/га азота содержание нитратов в травах увеличивается в 4-5 раз.

В однолетних травах без орошения и с орошением умеренной нормой стоков (120 кг/га азота) содержание нитратов и нитритов несколько выше, чем в многолетних травах, но при внесении повышенной нормы (360 кг/га азота) оно выравнивается: 89,27 мг азота на 100г сухого вещества в однолетних травах и 90,36 - в многолетних травах.

По данным специалистов, накопление в кормах нитратов свыше 0,5% угрожает интоксикацией животных. В пересчете на азот это составляет 0,11% (В.И.Штыков, Я.З. Шевелев, О.Ю. Кошевой,1987).

Качество кормов многолетних трав при орошении животноводческими стоками нормой 420 кг/га азота нельзя считать удовлетворительным. Близким к опасному уровню (0,09%) было и содержание нитратного азота в многолетних и однолетних травах при внесении со стоками 360 кг/га азота.

Оптимальной нормой для многолетних трав по кормовому качеству растений является 300, для однолетних - 240 кг/га азота.

На орошение стоками хорошо отзываются силосные культуры: кукуруза, подсолнечник, однолетние травы, а также ячмень на кормовое зерно. Однако при чрезмерно высоких нормах внесения стоков урожайность однолетних трав и подсолнечника снижается, что обусловливается ожогами растений.

Если среднюю урожайность на орошаемых стоками полях принять равной 10 тыс. корм. ед/га, общий сбор кормов с 1000 га составит 10 тыс. т. корм. ед. Затраты кормов на комплексе составляют 27 тыс. т. корм. ед. в год, из них 57% - травяная мука, грубые и сочные корма (в основном сенаж и силос). Таким образом, оросительные системы дают возможность на 40% обеспечить потребности содержащихся на комплексе животных в кормах и на 65% - в травяной муке, грубых и сочных кормах.

Высокая урожайность культур, возможность многоукосного использования травостоя, совершенная технология мелиоративных и сельскохозяйственных работ на полях орошения обеспечат перевод кормопроизводства на индустриальную основу.

Рекомендуется нормы внесения стоков применять дифференцированно. Если оптимальными нормами, выявленными в процессе комплексных исследований (под многолетние травы - 300 кг/га азота), можно орошать кормовые культуры неограниченное время, то внесение повышенных норм должно быть ограничено во времени. Так, нормой 420 кг/га азота многолетние травы допустимо орошать в течение 2-3 лет.

1.1.5 Особенности режима орошения животноводческими стоками

Стоки животноводческих комплексов являются источником водного и минерального питания растений, поэтому режим орошения или необходимо обосновывать не только по дефициту водопотребления, как при обычных оросительных мелиорациях, но и по балансу питательных веществ. Кроме того, при использовании для поливов сточных вод необходимо учитывать ряд факторов, влияющих на режим орошения.

Режим орошения определяется эффективностью почвенной очистки сточных вод. Он должен обеспечивать степень очистки, отвечающую современным требованиям к охране окружающей среды.

Режим орошения должен также гарантировать утилизацию определенного объема сточных вод (на заданную площадь).

На полях орошения необходимо соблюдать определенные санитарно- гигиенические правила, оказывающие влияние на режим орошения. Так, между последним поливом стоками и уборкой урожая (стравливанием) необходим карантинный интервал в 14-21 день (В.И. Штыков, Я.В. Шевелев 1987).

На окисление органического вещества сточных вод расходуется большое количество кислорода, а одним из продуктов распада является углекислый газ. Дефицит кислорода приводит к образованию анаэробных условий и развитию востоновительных процессов, что сопряжено с потерей азота и других питательных веществ и ухудшением обезвреживание сточных вод. При содержании в почвенном растворе свыше 3% углекислого газа от объема почвенного воздуха он может быть токсичным для растений. Оптимальное содержание кислорода в почвенном растворе составляет 3,0-8,0 мг/л.

Воздушный, а также газовый режимы в определенной степени могут регулироваться режимом орошения. Так, применение больших норм полива стоками (4-5 тыс. м3/га) ведет к снижению содержания в почве кислорода и развитию восстановительных процессов, а дальнейшее увеличение их - к «утомлению» почвы и снижению ее плодородия.

Для получения высоких и качественных урожаев поступление питательных веществ в почву должно соответствовать потребностям сельскохозяйственных культур: недостаток питательных веществ приводит к недобору урожая, избыток - негативно сказывается на качестве растениеводческой продукции; несбалансированность питательных веществ также отрицательно влияет на урожайность и качество продукции. Таким образом, нормы внесения питательных веществ, а следовательно, и поливные и оросительные нормы необходимо проводить в соответствие с требованиями культур к пищевому режиму (П.Я. Семенова, 1978).

Стоки подаются на орошение в начале возобновления травостоя и затем после каждого скашивания. Если в очередной срок полива стоками оптимальная влажность обеспечивается осадками (полив чистой водой в таком случае пропускается), то стоки используют без разбавления чистой водой нормой, в которой содержится заданное количество питательных веществ. В общем случае степень разбавления определяется величиной поливной нормы, концентрацией питательных веществ в стоках и планируемой нормой внесения питательных веществ за данный полив.

Поскольку сроки поливов стоками лимитируются сроками скашивания травостоя (по ветеринарно-санитарным и агрономическим соображениям стоки рекомендуется вносить сразу после укоса), то необходимо фиксировать дату, когда урожайность достигает проектной величины.

Правильное установление величины поливных норм при орошении животноводческими стоками имеет особенно важное значение для природоохранной эффективности мелиоративных систем. Завышение поливных норм может обусловить появление загрязненного поверхностного стока, проникновение ингредиентов стоков в грунтовые воды, в дренажно-коллекторную сеть ( В.М. Юрков, 1982).

При определении величины поливных норм необходимо принимать во внимание различие во впитывании в почву чистой воды и животноводческих стоков. Свиноводческие стоки с содержанием взвешенных веществ 30-35 г/л впитываются на 66% менее интенсивно, чем чистая вода.

В агрономической практике нормы минеральных и органических удобрений на планируемый урожай рассчитывают по выносу питательных веществ растениями с учетам запасов их в почве или по выносу питательных веществ планируемой прибавкой урожайности.

При определении оптимальных доз внесения питательных веществ со стоками такой подход неправомерен, поскольку расчеты ведутся для конкретного года, когда в почве имеется запас питательных веществ. Сказанное относится и к расчету норм внесения стоков на планируемую прибавку урожайности, так как и в этом случае косвенно учитываются запасы питательных веществ в почве.

Подразделение почв по обеспеченности питательными веществами осуществляется по трем показателям: содержанию подвижных форм фосфора, обменного калия и легкогидролизуемого азота.

Почва считается низкообеспеченной легкогидролизуемым азотом, если его содержание менее 5 мг на 100 г почвы, среднеобеспеченной - если его содержание составляет 5-10 мг на 100 г почвы и высокообеспеченной - если содержание превышает 10 мг на 100 г почвы.

Расчеты ведутся отдельно по каждому из элементов - азоту, фосфору, калию. Как правило, лимитирующим элементом в этих расчетах является азот, избыток которого наиболее отрицательно сказывается на качестве растениеводческой продукции и грунтовых вод.

Подавляющим большинством модельных и производственных опытов установлена оптимальная норма стоков под многолетние травы (в пересчете на азот) - 240 -360 кг/га общего азота при внесении ее за 3-5 поливов.

Стоки животноводческих комплексов, по классификации В.Т. Додолиной, относятся к категории сточных вод с высоким агромелиоративным потенциалом. Для полного обеспечения растений питательными веществами требуется всего около 300 м3/га стоков, а оросительные нормы, рассчитаны по дефициту водопотребления (И.И. Лукьяненков, 1985).

Комплексный учет таких факторов, как эффективность очистки, урожайность культур, качество растениеводческой продукции, позволил выявить оптимальные нормы животноводческих стоков под основные кормовые культуры: под многолетние травы - 300, под однолетние травы и кукурузу на силос - 240, под подсолнечник на силос - 120, под ячмень на кормовое зерно - 120 - 240 кг/га азота.

Некоторыми учеными допускается применение более высоких норм сточных вод. Среди аргументов в их пользу следующие: возможность уменьшения площади для утилизации сточных вод, рост урожайности сельскохозяйственных культур, резкое увеличение в почве запасов питательных веществ. Что касается размеров площадей полей орошения, полностью обеспечиваемых питательными веществами сточных вод, то положительно оценить можно их увеличение, а не уменьшение, та как такой путь является эффективным решением проблемы кормовой базы комплексов - проблемы не менее важной, чем утилизация животноводческих стоков. Возможность утилизации животноводческих стоков на полях орошения является решающим фактором в создании кормовой базы.

При повышенных нормах внесения стоков урожайность многих культур растет, но питательные вещества при этом используются нерационально: оплата урожаем питательных веществ стоков снижается на 20 - 40%.

Более правильно, как считают специалисты, при наличии пригодны земель и дополнительных источников орошения, увеличивать площадь полей с целью создания устойчивой кормовой базы. Рекомендуют покрывать потребности растений в азоте за счет внесения стоков лишь на 50-75%, остальные 50-25% вносить с минеральными удобрениями (И.И.Лукьяненков, 1982).

Исследованиями установлено негативное влияние повышенных норм сточных вод на кормовое качество растениеводческой продукции. При высоких нормах внесения сточных вод (по азоту свыше 300-360 кг/га) содержание нитратной формы азота в небелковой части сырого протеина достигает токсических для животных концентрацией (0,5% на сухое вещество), кроме того, в растениях отмечается высокое содержание калия (более3%).

Резкое увеличение в почве питательных веществ хотя и являются с агрономической точки зрения позитивным фактором, но достигается это по существу в ущерб грунтовым водам, водоприемникам дренажного стока, поскольку увеличить содержание в почве питательных веществ - это значит нарушить баланс веществ в почве, что неизбежно приведет к усилению выноса биогенных веществ в грунтовые и дренажные воды.

Необходимость использования чистой водой обусловлена и другими причинами. Вода (в том числе сточная), используемая для орошения вегетирующих культур, должна отвечать определенным требованиям. Так, по данным В.Т.Додолиной, в поливной воде не допускается содержание общего азота более 250, аммиачного -150, калия - 200, фосфора(Р2О5) - 100 мг/л и т.д. В стоках животноводческих комплексов содержание перечисленных компонентов во много раз выше. Поэтому при подготовке стоков для орошения их разбавляют чистой водой (или сточной водой с низким содержанием растворенных веществ) в пропорции 1:8:15. Правда, в последнее время появились сведения, что в ряде опытов орошения стоками без предварительного разбавления чистой водой не оказывало негативных последствий на урожай и качество продукции (И.П. Мусаилова, 1987).

Разбавление перед орошением необходимо при наличии в стоках большого количества взвешенных веществ. Для надежной и устойчивой работы насосов и дождевальной техники содержание сухого вещества в поливной воде должно быть не более 2%.

По сравнению с раздельным внесением животноводческих стоков и чистой воды технология орошения разбавленными стоками более проста, менее трудоемка, и поэтому в настоящее время именно ее можно рекомендовать для практического применения.

2 Краткая характеристика природных условий

Институтом «Южуралгипроводхоз» на основании договора с совхозом «Родниковский» Красноармейского района на его землях, площадью 1900 га, выполнен комплекс изысканий: инженерно-геологические и гидрологические, почвенно-мелиоративные, гидрологические.

2.1 Физико-географические условия

Проектируемый массив орошения располагался на северном склоне водораздельной равнины рек Миасса и Уя, между селами Родники, Канашево и Пашнино, восточнее озера Сыкандык в пределах западной окраины Западно-Сибирской равнины. Уклон дневной поверхности от 0,002 до 0,02 на северо-запад и запад в сторону озера Сыкандык и реки Миасс. Рельеф участка волнисто-бугристый. На массиве встречаются озера, образовавшихся за счет скопления паводковых и дождевых вод, а также за счет разгрузки подземных вод. Берега озер низкие, заболоченные. Глубина озер составляет около 3 м. На площади массива встречаются лесные колки.

2.2 Климатические условия

Климат района континентальный, с суровой длительной зимой и теплым летом. Среднее годовое количество осадков за период активной вегетации растений выпадает в пределах 240-250 мм. Всего запасы в метровом слое почвы к моменту посева зерновых культур, как правило, достигает 140-170 мм. Гидротермический коэффициент (по Селяникову) в весенне-летний период составил 1,2-1,4. Вследствие этого, северная лесостепь Челябинской области - одна из наиболее благоприятных для развития земледелия. Обеспеченность теплом и влагой дает возможность иметь высокопродуктивное полевое и луговое кормопроизводство, и на этой основе - молочное и мясное животноводство.

Устойчивый снежный покров устанавливается в середине ноября и достигает 30-40 см, сохраняясь в течение 150-160 дней. Он обеспечивает благоприятные условия перезимовки озимых культур. Глубина промерзания почв колеблется от 1 до 1,5 метров. Окончательное оттаивание почвогрунтов наступает в середине мая месяца (А.П. Казаченко,1997).

Погодные условия вегетационных периодов 1995,1996 годов характеризуется данными таблицы 1.

Таблица 1

Характеристика погодных условий 1995, 1996 годов

Страницы: 1, 2, 3, 4, 5