Влияния стоков на динамику почвы и на качество кормовых культур

Климатические условия в периоды проведения опытов взяты из Бродокалмакской метеостанции. Подведя итог по данным таблицы 1, можно увидеть, что средняя температура воздуха за период вегетации в 1995 и 1996 года составила соответственно:15,1 и 17,80С, а сумма осадков - 245,4 и 99,3 мм. Сведения, приведенные в таблице 1, свидетельствуют о том, что в первой декаде мая 1995 года показатели превышали средние многолетние по температуре, и по осадкам тоже превышали среднемноголетние. Вторая декада мая характеризуется более низкими показателями температуры, разница со средними многолетними данными составляет 1,60С. Осадки также превышают на 16,5 мм. Для третьей декады мая характерна более высокая температура и повышенный уровень осадков по сравнению со средними многолетними данными. Исходя из всего этого, можно сделать вывод, что в мае наблюдалась теплая, но влажная погода и сроки посевов были сдвинуты.

В июне в 1 и 3 декадах температура выше среднего многолетнего уровня на 1,60 С, количество осадков в 1 и2 декадах выше средне многолетнего уровня на 0,7 и 2 мм. Третья декада отличается низкой влажностью.

В июле наблюдалась такая же ситуация - выпадение осадков в 9 раз меньше в 1 и 2 декадах. В августе в 1 декаде - 170С и чрезмерные осадки 67,5 мм по сравнению со средними 23 мм и уже со 2 декады прослеживалось понижение температуры (14,50С) и снижение осадков.

Погодные условия вегетационного периода 1995 года характеризовались различными показателями. В начале вегетации условия были благоприятными для формирования урожая зеленой массы первого укоса. Урожай второго укоса формировался при высоких температурах и выпадением осадков.

В мае 1996 года наблюдалась более или менее теплая погода с неравномерным выпадением осадков. Погодные условия мая месяца в целом не затрудняли посев сельскохозяйственных культур.

Весь июнь характеризовался высокими температурами, превышающими средние многолетние данные на 3-50С, без осадков. Третья декада июля месяца характеризуется 15,6 мм осадков, что меньше в 2 раза средней нормы. Первая декада месяца без дождя, а вторая декада характеризуется 1 мм осадков, что меньше на 29 мм среднего многолетнего уровня. Погодные условия в июле характеризуются сухой и теплой погодой. Весь месяц август имел низкие температуры по сравнению со средними многолетними данными. Первая декада месяца характеризовалась обильными осадками, а 2 и 3 декады месяца низким уровнем осадков по сравнению со средними многолетним уровнем.

В целом весь вегетационный период 1996 года характеризовался сухой и теплой погодой, что сыграло важную роль в формировании урожая и эффективности удобрений.

Осадков составляет 521 мм, в теплый период 359 мм. Испарение за год составляет 420 мм, в теплый период 379 мм. Несмотря на преобладание в годовом цикле осадков над испарением, особенностью климата является недостаточная влагообеспеченность в период вегетации.

Сумма эффективных температур выше десятиградусного уровня составляет в среднем 2200-23000С. Этот период продолжается 130-120 дней с 9-10 мая до 15-20 сентября. Однако период заметно короче (100-110 дней), а на почве температура без заморозков бывает 80-105 дней.

2.3 Почвенно-мелиоративные условия

На участке предполагаемого орошения животноводческими стоками по специфики мелиоративного воздействия встречаются две мелиоративные группы.

Первая мелиоративная группа

К данной группе отнесены почвы, формирующиеся при залегании грунтовых вод глубже 5-ти метров с минерализацией 0,3-1 г/л и занимающие верхние части пологих склонов. Это лучшие почвы. Формируются на тяжелых делювиальных карбонатных суглинках. Преобладающими видами по гумусности и мощности являются черноземы среднегумусные среднемощные. Мощность гумусового горизонта 42-45 см, а у маломощных 36-40 см. Естественное плодородие почв высокое. Содержание гумуса в пахотном горизонте от 5,2 до 9,1 %. Обеспеченность элементами питания высокое фосфатами - 11,3-12,2 мг/100г почвы, обменным калием - 10,9 мг/100 г почвы, общим азотом - 290-330 мг/100г почвы.

Реакция почвенного раствора нейтральная в гумусовом горизонте 6,5-7,1 и слабощелочная в почвообразующей породе 8,1-8,3. Емкость поглощения в гумусовом горизонте высокая 43 мг - экв/100г почвы. Почвы не засолены. Объемная масса в гумусовом горизонте составляет 1,24 г/см3. Общая порозность почв удовлетворительная для пахотного слоя 54%. Коэффициент дисперсности составляет 15%. 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 тяжелых делювиальных карбонатных суглинках, при залегании уровня грунтовых вод на глубине 3-5 метра с минерализацией 0,3-1,0 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 тяжелосуглинистые. 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. Емкостьпоглащения высокая 43,5-45,3 мг-экв/100г почвы. Почвенный профиль не засолен. Водно-физические 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-черноземные слабосолонцеватые почвы, занимающие незначительную площадь в юго-западной части участка. Емкость поглощения -41,7 мг-экв. Среди поглощенных оснований преобладает кальций, но также присутствует поглощенный натрий 2,4-4,0 мг/экв, что составляет 8-9% от емкости поглощения и указывает на слабую солонцеватость. Почва не засолена. Почвы пригодны под любые районированные культуры и нуждаются в орошении, поливная норма на 1/3 ниже, чем для первой группы. Для использования этих почв под орошение потребовалось внесение гипса 2-3 т/га.

Обеспеченность растений азотом зависит от процессов минерализации и нитрификации азотистых соединений почв. На парах они активны, поэтому в почве накапливается много доступного растениям минерального, преимущественно нитритного азота. После других предшественников запас этого элемента в черноземах выщелоченных к посеву сельскохозяйственных культур бывает недостаточным. Калием черноземы выщелочные в большинстве случаев обеспечены в полной потребности растений (А.П.Козаченко,1997).

2.4 Производственная оценка хозяйства

В совхозе «Родниковский» имелся комплекс, по производству свинины на 54 тыс. голов в год. На комплексе искусственная биологическая очистка не функционировала. В хозяйстве возникла острая проблема утилизации стоков. В разработанном ТЭО предусматривалось свиностоки после механической очистки использовать на орошение сельхозугодий. Почвенный метод очистки навозных стоков является более надежным, чем искусственная биологическая очистка. Так при рациональных дозах внесения навозных стоков в вегетационный период стоки полностью поглощаются активным слоем почвы, биогенные элементы на 99-100% усваиваются микроорганизмами и корневой системой растений. Таким образом, оросительные системы с использованием навозных стоков являются надежным и эффективным водоохранным сооружением. Всесоюзный научно-исследовательский институт по сельскохозяйственному использованию сточных вод (ВНИИССВ) с 1995 года проводило в хозяйстве комплекс исследований по влиянию норм внесения свиностоков на урожай культур, на плодородие, процессы самоочищения почв. На основе проведенных научных исследований в совхозе» Родниковский», и накопленного научного и практического опыта в аналогичных регионах страны разработаны рекомендации по использованию стоков свиноводческого комплекса «Родниковский» для орошения и удобрения сельскохозяйственных угодий в сложных гидрогеологических условиях Челябинской области.

Площадь землепользования совхоза «Родниковский» составляет 6925 га, в том числе занято под сельскохозяйственными угодьями 4187 га, пашни 2427 га. В таблице 2 приведена экспликация земель в хозяйстве.

Таблица 2

Экспликация земель в хозяйстве

3 Экспериментальная часть

3.1 Методика исследования

Исследования по изучению влияния орошения свиностоками комплекса «Родниковский» на накопление нитратного азота в почве и растениях и на качество кормовых культур (прежде всего многолетних трав) и зерновых культур проводились Южноуральским Государственным Проектно - изыскательским Институтом в 1995 и 1996 годах.

Исследования по влиянию орошения жидкой фракцией свиностоков на плодородие черноземных почв и качество кормовых и зерновых культур проводили в полевом деляночном опыте по следующей схеме:

1 вариант - контроль без орошения;

2 вариант - орошение чистой водой;

3 вариант - орошение свиностоками N280;

4 вариант - орошение свиностоками N150 + чистая вода;

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 оросительной норме 1000 м3/га вносились 600 м3/га свиностоков и 400 м3/га чистой воды.

Для характеристики почвенного покрова при закладке полевых опытов фиксировались исходное плодородие почвы. Для чего отбирались почвенные образцы до глубины 1 метра через каждые 20 см. В образцах определялись основные показатели, характеризующие плодородие и мелиоративное состояние почвы: реакция среды (рН) потенциометрическим методом; подвижные фосфор и калий в одной вытяжке по Чирикову; легкогидролизуемый азот по И.В.Тюрину и М.М.Кононовой. Определение химического состава стоков свинооткормочного комплекса по технологической цепочке их очистки, химического состава поливных стоков. В отобранных пробах стоков определялись следующие показатели: реакция среды, взвешенные и органические вещества (ХПК), щелочность, хлориды, сульфаты, калий, натрий, кальций, магний, фосфор, азот аммиачный и органический по методикам, изложенным в «Унифицированных методах анализа сточных вод» под редакцией Ю.Лурье, 1973 и « Методических указаниях по выполнению научно- исследовательских работ при изучении вопросов использования сточных вод и стоков животноводческих комплексов на орошение», Москва,1985.

Определение химического состава растений проводили по общепринятым методикам зоотехнического анализа кормов по следующим показателям: клетчатка, сырой жир, фосфор, калий, кальций, магний; нитраты - дисульфофеноловым методом (В.П.Плешков,1968) (Приложение 1).

На массиве орошения рассматривались три варианта шестипольного севооборота.

- Структура посевных площадей согласованная со специалистами хозяйства.

1 севооборот:

1. Пар;

2. Озимая пшеница (зерно);

3. Кукуруза на зеленый корм;

4. Однолетние травы на зеленный корм;

5. Многолетние травы на зеленый корм;

6. Многолетние травы на зеленый корм;

- Севообороты, предлагаемые при удобрительно-увлажнительном орошении стоками.

2 севооборот:

1. Однолетние травы на зеленый корм;

2. Кормовые корнеплоды;

3. Ячмень на зеленый корм + многолетние травы на зеленый корм;

4. Многолетние травы на зеленый корм;

5. Многолетние травы на зеленый корм;

6. Кукуруза на зеленый корм;

3 севооборот:

1. Однолетние травы на зеленый корм;

2. Кормовые корнеплоды;

3. Ячмень на зеленый корм;

4. Зерновые на зерно;

5.Зерновые на зерно;

6. Кукуруза на зеленый корм;

Годовая норма внесения стоков определяется по выносу биогенных элементов (азота, фосфора, калия)планируемым урожаем сельскохозяйственных культур по формуле:

Мс = В*в /10*К1*К2*С, где

Мс - годовая норма внесения стоков, м3/га;

В - вынос питательных веществ из почвы планируемым урожаем сельскохозяйственных культур, кг/га;

в - коэффициент обеспеченности почвы питательными веществами, принимаем равным 1(категория обеспеченности средняя);

К1 - коэффициент использования питательных веществ растениями из стоков, принимается равным для азота 0,7, фосфора и калия -0,6;

К2 - коэффициент, учитывающий потери аммиачного азота в процессе полива, для азота - 0,85, фосфора и калия - 1;

С - содержание питательных элементов в %;

3.2 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.

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

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 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.

Поливы проводились агрегатом К-700 + РЖТ - 16.

Для полива использовали осветленную 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.

3.3 Результаты исследований

3.3.1 Химический состав свиностоков

Анализируя данные, полученные при использовании свиностоков в совхозе «Родниковский», показали, что состав свиностоков колеблется по годам.

Стоки до разделения характеризуются высоким содержанием соединений азота (аммонийный и органический) 770 мг/л, взвешенных веществ 9 и органических веществ (разница между сухим и прокаленным осадком) - 1,6 г/л. Реакция среды (рН) 6,0 и содержат солей в среднем 1,7 г/л, содержание которых обусловлено аммонием, калием, кальцием, сульфатом и органическими кислотами. Величины НСО3 (бикарбонатов) условны, так как аналитическое определение НСО3 входят все органические кислоты.

В стоках после разделения существенно снижается содержание взвешенных веществ (до 2,1 г/л) общего азота до 291 мг/л, фосфора 139 мг/л, калия 160 мг/л. Применяемая для гидросмыва вода опасность не представляет, поскольку ее минерализация не превышает 0,6 г/л. Учитывая содержание азота в свиностоках примерная ежегодная норма внесения на поля составляет для неразделенных стоков 420 м3/га, после разделения (из накопителей) 1000 м3/га и осадка 70 т/га. Эти нормы могут быть скорректированы в зависимости от возделываемых культур и их урожайности.

3.3.2 Нормы внесения свиностоков

Для каждой культуры подсчитывается вынос питательных веществ из почвы запланированным урожаем за один год ротации предлагаемых севооборотов по трем биогенным элементам. По расчетному выносу определяется годовая норма внесения стоков для каждой культуры севооборота по азоту общему, фосфору и калию и за расчетную принимается абсолютно минимальное значение нормы из трех полученных величин.

Планируемая урожайность поливных культур принята на основании проведенных ВНИИССВ исследований в совхозе «Родниковский» и в различных областях Нечерноземья по влиянию орошения стоками на урожайность кормовых культур. Исследования показали, что поливы стоками свинокомплекса увеличивают урожайность многолетних трав на 20 - 24 т/га при средней удобрительно-увлажнительной норме 1000 м3/га.

Расчет удобрительных норм в первом варианте севооборота показывает, что из всех культур входящих в севооборот, высокая планируемая урожайность у кукурузы на зеленый корм 400 ц/га и низкая у озимой пшеницы 40 ц/га. Вынос азота с планируемым урожаем у кукурузы выше и составил 160 кг/га, низкий вынос азота с планируемым урожаем у однолетних трав на зеленый корм 70 кг/га. Вынос калия и фосфора выше у кукурузы и меньше у однолетних трав на зеленый корм. Норма внесения стоков с большим содержанием NPK требуется кукурузе. Принятая норма внесения стоков составила у кукурузы 950 м3/га, однолетние и многолетние травы 400 м3/га.

Во втором варианте севооборота большая планируемая урожайность у кукурузы 400 ц/га, корнеплоды и многолетние травы 350 ц/га, однолетние травы 250 ц/га, ячмень на зеленый корм + многолетние травы 150 ц/га. Вынос азота у кукурузы не изменяется, у корнеплодов вынос азота 175 кг/га. Все остальные культуры выносят азот также как и в первом варианте севооборота. Вынос калия и фосфора тот же. Принятая норма внесения стоков у кукурузы - 950 м3/га, корнеплоды - 850 м3/га, однолетние и многолетние травы - 400 м3/га, ячмень на зеленый корм + многолетние травы - 250 м3/га.

Страницы: 1, 2, 3, 4, 5