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
| № поля | Культуры | Общая оросительная норма, м3/га | Годовая удобрительная норма, м3/га | Оросительная норма по воде, м3/га |
| 1 | Однолетние травы | 800 | 400 | 400 |
| 2 | Корнеплоды | 1000 | 850 | 150 |
| 3 | Ячмень | 800 | 250 | 550 |
| 4, 5 | Многолетние травы | 1100 | 400 | 700 |
| 6 | Кукуруза | 950 | 950 | - |
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.
Учитывая, содержание азота в свиностоках рациональной годовой нормой внесения их на поля составляет для неразделенных стоков 420 м3/га, после разделения (из накопителей) 1000 м3/га. Эти нормы могут быть скорректированы в зависимости от возделываемых культур и их урожайности.