Мета дослідження Агромеліоративних оцінка очищених тваринницьких стічних вод при зрошенні чорноземів південних. Вивчено вплив очищених стічних вод тваринницьких господарств, минулих реагентної обробку відходом цукробурякового виробництва дефекат, на родючість і екологічний стан грунтів і розвиток вищих рослин. Доведено, що використання очищених тваринницьких стічних вод для зрошення сільськогосподарських угідь істотно впливає на екологічну систему «грунт вода рослина », на родючість грунтів і врожайність вирощуваних культур. Специфічний склад тваринницьких стічних вод, присутність в них органічних і мінеральних солей сприяють зміні фізико-хімічних, мікробіологічних та інших процесів в грунті: Збільшується кількість гумусу, нітратного азоту і загального фосфору, знижується інтенсивність накопичення солей в грунті. Досвід по вивченню проростання насіння редиски дозволив рекомендувати до використання очищені стічні води тваринницьких господарств, оброблені відходом цукробурякового виробництва дефекат.

Анотація наукової статті з екологічних біотехнологій, автор наукової роботи - Редіна Анастасія Віталіївна, Домашенко Юлія Євгенівна, Васильєв Сергій Михайлович


AGROMELIORATIVE ASSESSMENT OF PURIFIED SEWAGE OF LIVESTOCK COMPLEXES USED FOR SOUTHERN CHERNOZEMS IRRIGATION

The aim of the study was to evaluate the purified sewage of livestock farms used in irrigation of southern chernozems. The effect of livestock sewage, having been treated with reagents of sugar beet production wastes defecation mud, on soil fertility and ecological condition and on the development of higher plants was studied. It has been proved that the use of purified livestock sewage for irrigation of farm lands affects significantly the ecological system «soil-water-plant», soil fertility and crop yields. The specific composition of animal wastewater, due to the content of organic and mineral salts in them, contributes to changes in physicochemical, microbiological and other soil processes, i.e. to increase of the amount of humus, nitrate nitrogen and total phosphorus and decrease of salts accumulation in the soil. The experiments with radish seeds germination made it possible to recommend the use of livestock sewage, treated with wastes of sugar beet production defecation mud, for irrigation.


Область наук:

  • екологічні біотехнології

  • Рік видавництва: 2017


    Журнал: Известия Оренбурзького державного аграрного університету


    Наукова стаття на тему 'Агромеліоративних оцінка очищених тваринницьких стічних вод при зрошенні чорноземів південних'

    Текст наукової роботи на тему «Агромеліоративних оцінка очищених тваринницьких стічних вод при зрошенні чорноземів південних»

    ?Агромеліоративних оцінка очищених тваринницьких стічних вод при зрошенні чорноземів південних

    А.В. Редіна, аспірантка, Ю.Є. Домашенко, к.т.н., С.М. Васильєв, д.т.н., ФГБНУ Російський НИИПМ

    За даними Державного водного реєстру, сумарний забір води з природних водних об'єктів в Російській Федерації в 2015 р склав 68,6 км3 (в 2014 р - 70,8 км3). У той же час в 2015 р величина забруднених стічних вод, скинутих у водні об'єкти країни, скоротилася до 14,4 млрд м3, що на 2,4% менше, ніж в 2014 р Частка забруднених стоків в загальному обсязі водовідведення у водні об'єкти в 2010, 2014 і 2015 рр. залишалася на рівні майже 34%. Ситуацію динаміку можна пояснити впровадженням оборотних систем водопостачання і використання стічних вод для потреб сільського господарства, зокрема зрошення сільськогосподарських угідь [1, 2].

    З практики зарубіжних країн випливає, що використання стічних вод для зрошення все більше розглядається як альтернативне рішення, спрямоване на мінімізацію деградації земель і відновлення вмісту поживних речовин в грунтах. Ступінь впливу стічних вод при зрошенні на родючість грунтів знаходиться в прямій залежності від характеру грунту, хімічного і бактеріологічного складу стічних вод, особливостей вирощуваних рослин, умов обробітку грунту, а також від величини поливних і зрошувальних норм [3-5]. При зрошенні очищеними стічними водами знижується pH грунтів і засоленість ґрунту. Органічне речовина грунту підвищується тільки в орному шарі і при високих поливних нормах очищених стічних вод. Грамотне внесення очищених стічних вод сприяє поліпшенню показників родючості грунту, але за умови підвищення ефективності очищення від розчинних солей і періодичного моніторингу параметрів якості грунту [6].

    Проведені дослідження показали, що екологічно безпечне використання стічних вод в зрошуваному землеробстві можливе за таких умов [7]:

    - попередня підготовка стічних вод перед використанням;

    - обгрунтоване при виборі площ зрошення: рівні ділянки з природним ухилом до 0,02; зона аерації складена добре проникними породами; стійке і глибоке залягання грунтових вод (більше 5 м);

    - системний моніторинг якості очищених стічних вод, грунтів, підземних і поверхневих вод.

    Метою цього дослідження була Агромеліоративних оцінка очищених тваринно-

    водческіх стічних вод при зрошенні чорноземів південних.

    Наукова новизна роботи полягала у вивченні впливу очищених стічних вод тваринницьких господарств, які пройшли реагентної обробку відходом цукробурякового виробництва - дефе-катом, на родючість і екологічний стан ґрунтів і розвиток вищих рослин.

    Матеріал і методи дослідження. Дослідну ділянку розташовувався в Семикаракорськ районі Ростовської області.На дослідній ділянці площею 5 га вирощували кормові культури (люцерна і кукурудза). Ґрунтовий покрив дослідної ділянки за морфологічною будовою однорідний і представлений чорноземами південними середньоглибокі, за проектною потужністю гумусового шару і середньо, і низько забезпечені гумусом (табл. 1). Гранулометричний склад грунтів однорідний і представлений в основному суглинком важким. Структурний стан при сухому просіюванні відмінне, але водопрочность агрегатів хороша, проте в шарі 20-40 см грунт сильно ущільнена. Найменша вологоємність в середньому по ділянці для шару 0-60 см становить 29,5%, а для шару 0-100 см - 28,3%. Нижні горизонти менше забезпечені вологою, так як вже на глибині 20-30 см сильно ущільнені. Чорноземи південні можуть мати хороші запаси вологи в шарі 0-0,2 м і дуже хороші в шарі 0-1,0 м. Чорноземи південні обстежуваного ділянки в шарі 0-40 см незасолени і не піддані процесам ощелачивания і осолонцювання. З глибини 40 см більша частина полів має грунту з вмістом обмінного натрію 3-4% від ППК.

    Обробку грунту здійснювали очищеними тваринницькими стічними водами, які пройшли реагентної обробку відходом цукробурякового виробництва - Дефекат. Фізико-хімічний склад очищених тваринницьких стічних вод представлений в таблиці 2.

    Результати дослідження. Використання очищених тваринницьких стічних вод для зрошення сільськогосподарських угідь істотно впливає на екологічну систему «грунт - вода - рослина», що впливає на родючість грунтів і в подальшому на врожайність вирощуваних культур. Специфічний склад тваринницьких стічних вод, присутність в них органічних і мінеральних солей сприяє зміні фізико-хімічних, мікробіологічних та інших процесів в грунті.

    В результаті зрошення очищеними стічними водами чорноземів південних спостерігалася зміна їх водно-фізичних властивостей. Було здійснено 8 вегетаційних поливів з зрошувальної нормою

    1. Хімічний склад грунту дослідної ділянки

    Шар, см Фосфор рухливий, мг / кг Калій обмінний, мг / кг Азот нітратний, мг / кг Гумус,% Zn Pb Cd Ni Cu

    0-20 53 606 5,4 4,07 0,82 0,30 0,021 0,58 0,44

    20-40 44 319 12,9 3,50 - - - - -

    0-40 48 463 9,0 3,79 - - - - -

    2. Фізико-хімічний склад очищених тваринницьких стічних вод

    Показник Кількість Показник Кількість

    рн 6,6 сухий залишок, мг / дм3 1452

    Вологість,% 86,4 HCO3, мг / дм3 826

    Загальний азот, мг / дм3 306 Cl-, мг / дм3 234

    Амонійний азот, мг / дм3 219 SO2-, мг / дм3 71

    Нітратний азот, мг / дм3 19 Ca2 +, мг / дм3 205

    Нітритний азот, мг / дм3 51 Mg2 +, мг / дм3 63

    Р205, мг / дм3 356 Na +, мг / дм3 186

    К20, мг / дм3 380 мінеральний залишок, мг / дм3 1341

    650 м3 / га. Так, при зрошенні очищеними стічними водами спостерігалося зменшення питомої ваги грунту і збільшення об'ємного (табл. 3). Пористість грунту в шарі від 0 до 60 см знизилася в середньому на 2,5% в разі зрошення стічними водами. Вологоємність ґрунту за профілем грунту коливалася незначно, збільшення зазначалося в шарі від 0 до 20 см в середньому на 1,5%.

    Під впливом зрошення очищеними стічними водами об'ємна маса підвищується, що пояснюється зміною в структурності - зниженням змісту великих агрегатів, ущільненням ґрунту при поливах.

    Під впливом очищених тваринницьких стічних вод спостерігалося збільшення кількості гумусу, нітратного азоту і загального фосфору (табл. 4).

    Як показує таблиця 4, в шарі 0-40 см відбулося збільшення вмісту гумусу в середньому на 0,5%, азоту - на 0,12%, або на 1250 кг / га. При цьому в зрошувальній нормі 5200 м3 / га очищених стічних вод містилося 1138,8 кг азота.Увеліченіе вмісту азоту в шарі грунту 0-40 см можна пояснити життєдіяльністю мікроорганізмів, які активно мобілізують азот з атмосферного повітря і минерализуют органічні речовини. Зміст загального фосфору значно збільшилася в шарі 0-20 см (без поливу 54 мг на 100 г грунту, а при поливі стічною водою - 108 мг).

    Для підвищення родючості грунтів в умовах зрошення очищеними стічними водами важливе значення набуває Агромеліоративних контроль за водно-сольовим режимом зрошуваних земель (табл. 5).

    Показником засоленості ґрунту є підвищений вміст в грунтовому розчині сухого залишку. Відповідно до класифікації С.В. Астапова [8], досліджувані зразки грунту ставилися до незасолённим, так як мали сухий залишок менше 0,3%, зокрема 0,0321-0,0690%.

    За величиною змісту хлор-іона досліджуваний зразок грунту також ставився до категорії «неза-солоний». Так, вміст у шарі 0-40 см збільшилася від 0,0064 до 0,0096%, а в шарі 40-100 см - від 0,0121 до 0,0141%.

    Зрошення стічними водами сприяє збільшенню кількості магнію і кальцію в грунті і зниження кількості натрію, що покращує водно-фізичні властивості грунту. Зниження інтенсивності накопичення солей в грунті можна пояснити застосуванням при обробці тваринницьких стічних вод відходом цукробурякового виробництва - дефеката, який в своєму складі має близько 80% карбонату кальцію.

    Для підтвердження Агромеліоративних цінності очищених стічних вод тваринницьких господарств проведені лабораторні досліди по впливу рідкої і твердої фази на вищі рослини. Як тест-об'єкта був обраний редис сорту Рожево-червоний круглий з білим кінчиком (Raphanus sativus var. Radicula). В результаті експериментів (табл. 6) встановлено, що найбільш сприятливий вплив на ріст і розвиток рослин надає суміш рідкої фракцій стічних вод, оброблених Дефекат, і свіжої води в співвідношенні 3: 2 (досвід 4). У цих умовах спостерігалося повне проростання насіння редиски круглого з білим кінчиком, причому середнє значення довжини їх коренів було на 13,5% більше, ніж в контрольному варіанті (досвід 1). Крім того, для зрошення або добрива може бути використана природна вода з додаванням твердої фракції оброблених стічних вод в співвідношенні 4: 1 (досвід 10) або використовуватися без розведення чистою водою (досвід 11). Порівнявши результати, отримані при вивченні поведінки насіння редиски при співвідношеннях 4: 1 і без розведення стічної і чистої води, з контрольною пробою отримали проростання насіння в 100 і 107,4% випадків, а відношення довжини коренів - 105,9 і 100%. Рідка і тверда фази придатні для зрошення також і

    3. Водно-фізичні властивості ґрунтів при зрошенні очищеними тваринницькими стічними водами

    Глибина горизонту, см Питома вага, г / см3 Об'ємна вага, г / см3 Пористість,% вологоємність,%

    без поливу з поливом без поливу з поливом без поливу з поливом без поливу з поливом

    0-20 2,65 2,63 1,4 1,45 53,4 52,5 29,5 30,2

    20-40 2,67 2,62 1,42 1,45 51,2 45,3 28,3 29,5

    40-60 2,70 2,65 1,45 1,5 50,8 43,2 28,3 28,3

    60-80 2,70 2,65 1,5 1,6 49,2 41,5 28,0 28,1

    80-100 2,72 2,68 1,5 1,65 39,4 38,4 28,2 28,3

    4. Вміст гумусу, нітратного азоту і рухомого фосфору в ґрунті при зрошенні очищеними тваринницькими стічними водами

    Глибина горизонту, см Гумус,% Нітратний азот, мг / кг Загальний фосфор, мг / кг

    без поливу з поливом без поливу з поливом без поливу з поливом

    0-20 4,07 6,64 5,4 10,8 53 65,2

    20-40 3,50 4,42 12,9 22,4 44 45,3

    40-60 3,79 4,57 9,0 11,1 48 49,1

    5. Сольовий склад грунтів при зрошенні очищеними тваринницькими стічними водами,% до абсолютно сухому грунті

    показник

    Шар грунту, см

    0-40

    40-100

    Сухий залишок

    НСО3

    З 1-

    Б04-Са2 + Mg2 +

    0,0321 0,0054 0,0064 0,0095 0,0034 0,0058 0,0014

    0,0563 0,0024 0,0096 0,021 0,0021 0,011 0,0058

    0,0456 0,0121 0,0045 0,0152 0,0064 0,0091 0,0025

    0,0690 0,0141 0,0165 0,0270 0,0071 0,0084 0,0015

    6. Результати обробки насіння редиски очищеними стічними водами

    Номер досвіду Обсяг досліджуваної рідини, см3 Обсяг чистої води, см3 Кількість пророслого насіння, шт. Середня довжина коренів, мм Порівняння з контрольним випробуванням,%

    контрольне випробування

    1 - 5 27 67 -

    Рідка фаза після обробки

    2 1 4 27 70 100 / 104,4 *

    3 2 3 26 65 96,2 / 97

    4 3 2 28 75 103,7 / 111,9

    5 4 1 29 71 107,4 / 105,9

    6 5 - 24 78 85,7 / 116,4

    Тверда фаза після обробки

    7 1 4 26 58 96,2 / 86,6

    8 2 3 25 59 89,2 / 88

    9 3 2 26 67 96,2 / 100

    10 4 1 27 71 100 / 105,9

    11 5 - 29 70 107,4 / 100

    при інших співвідношеннях з чистою водою (5: 1; 3: 1; 1: 1), так як у всіх випадках процентні відносини пророслого насіння, а також довжини їх коренів при біотестування мають значення більше нормованих на 70%.

    Висновки. 1. При використанні очищених стічних вод тваринницьких господарств для зрошення сільськогосподарських угідь потрібно поза-

    дрять комплекс агротехнічних, меліоративних і організаційно-господарських заходів.

    2. При зрошенні очищеними стічними водами спостерігалося зменшення питомої ваги грунту і збільшення об'ємного. Пористість грунту в шарі 0-60 см знизилася в середньому на 2,5% в разі зрошення стічними водами. Вологоємність ґрунту за профілем грунту коливалася незначно,

    збільшення спостерігалося в шарі 0-20 см в середньому

    на 1,5%.

    3. Під впливом очищених тваринницьких стічних вод спостерігається збільшення кількості гумусу, нітратного азоту і загального фосфору в шарі 0-40 см, збільшення вмісту гумусу в середньому на 0,5%, азоту - на 0,12%, або на 1250 кг / га.

    4. Спостерігається зниження інтенсивності накопичення солей в грунті, яке можна пояснити застосуванням при підготовці тваринницьких стічних вод відходів бурякоцукрового виробництва - дефеката, який в своєму складі має близько 80% карбонату кальцію.

    5. Проведене дослідження по проростанню насіння редиски дозволило рекомендувати до використання очищені стічні води тваринницьких господарств, оброблені відходом цукробурякового виробництва - Дефекат.

    література

    1. Про стан та про охорону навколишнього середовища Російської Федерації в 2015 році. Державний доповідь. М .: Мінприроди Росії; НІА-Природа, 2016. 640 с.

    2. Щедрін В.Н., Васильєв С.М. Реорія і практика альтернативних видів зрошення чорноземів півдня європейської території Росії: монографія Новочеркаськ: Лик, 2011.435 з.

    3. М Kiziloglu F. et al. Effects of wastewater irrigation on soil and cabbage plant (brassica olerecea var. Capitate cv. Yalova? L) chemical properties // Journal of plant nutrition and soil science. 2007. P. 170. № 1. C, 166-172.

    4. Kiziloglu F.M. et al. Effects of untreated and treated wastewater irrigation on some chemical properties of cauliflower (Brassica olerecea P. var. Botrytis) and red cabbage (Brassica olerecea P. var. Rubra) grown on calcareous soil in Purkey // Agricultural water management. 2008. P. 95. № 6. C, 716-724.

    5. Capra A., Scicolone B. Emitter and filter tests for wastewater reuse by drip irrigation // Agricultural water management. 2004. P. 68. № 2. C, 135-149.

    6. Mohammad M.J., MazahrehN. Changes in soil fertility parameters in response to irrigation of forage crops with secondary treated wastewater // Communications in soil science and plant analysis. 2003. P. 34. № 9-10. C. 1281-1294.

    7. Використання стічних вод для зрошення / Ю.Г. Безкровний, М.В. Козинець, В.І. Бойко [и др.]. Київ: «Урожай», 1989. 160 с.

    8. Астапов С-.В. Меліоративне грунтознавство: практикум. М .: Сельхозгиз., 1958. 369 с.


    Ключові слова: дефекат /тваринницькі господарства /ЗРОШУВАННЯ /ГРУНТУ /СТІЧНІ ВОДИ /DEFECATION MUD /LIVESTOCK FARMS /IRRIGATION /SOILS /SEWAGE

    Завантажити оригінал статті:

    Завантажити