Влияние многолетнего внесения животноводческих стоков на плодородие дерново-подзолистых почв и урожайность многолетних трав (На примере Московской области) Хемдан Ибрагим Махмуд Мабрук

Содержание к диссертации

Введение

Глава 1. Современное состояние использования животноводческих стоков для удобрительных поливов кормовых культур 9

1.1. Подготовка животноводческих стоков для сельскохозяйственного использования и их характеристика 9

1.2. Сие гема утилизации животноводческих стоков 15

1 .3. Влияние животноводческих стоков на свойства почвы и их санитарно-бактериологическос состояние 18

1.4. Влияние животноводческих стоков на урожайность кормовых культур и качество продукции 26

1.5. Влияние внесения животноводческих стоков на окружающую среду.32

Глава 2. Условия, объекты и методика исследований 33

2.1. Природно-климатические условия района исследований 33

2.2. Методика исследований 42

2.3. Технология очистки и подачи животноводческих стоков и их химический состав 46

2.4. Агрономические и санитарно-гигиенические показатели животноводческих стоков 50

2.5. Оросительная система и особенности ее эксплуатации при орошении животноводческими стоками 55

2.6. Агротехника возделывания многолетних трав на опытном участке 61

Глава 3. Влияние многолетнего внесения животноводческих стоков на свойства дерново-подзолистой почвы 63

3.1. Физические свойства дерново-подзолистой почвы 63

3.2 Водные свойства дерново-подзолистой легкосуглинистой почвы...74

3.3. Содержание гумуса в дерново-подзолистой почве 78

3.4. Физико-химические свойства дерново-подзолистой почвы 81

3.5, Питательный режим дерново-подзолистой почвы 86

3.6, Содержание микроэлементов и тяжелых металлов в дерново- подзолистой почве 95

3.7, Микрофлора дерново-подзолистой почвы и ее биологическая активность 102

Глава 4. Водный режим почвы, урожайность многолетних грав и их качество 108

4.1. Влияние многолетнего удобрительного орошения животноводче скими стоками на фунтовые воды 108

4.2. Режим удобрительного орошения многолетних трав 110

4.3. Динамика влажности и водный баланс почвы 112

4.4. Эффективность почвенной очистки животноводческих стоков 117

4.5. Урожайность многолетних трав, вынос питательных веществ и коэффициент их использование 119

4.6. Качество зеленой массы многолетних злаковых трав 124

Глава 5. Водоохранные мероприятия на полях орошения животноводческими стоками и экономическая эффективность их использования 132

5.1. Требования охраны окружающей среды к использованию животно водческих стоков 132

5.2. Охрана почв при удобрительном орошении животноводческими стоками 134

5.3. Охрана водных объектов при внесении животноводческих стоков

5.4. Расчет эколого-экономического эффекта при удобрительном орошении животноводческим и стоками 139

5.5. Оценка экономической эффективности влияния удобрительного орошения с использованием животноводческих стоков 141

Выводы 143

Рекомендации производству 147

С писок литературы 148

• Влияние животноводческих стоков на свойства почвы и их санитарно-бактериологическос состояние
• Технология очистки и подачи животноводческих стоков и их химический состав
• Содержание микроэлементов и тяжелых металлов в дерново- подзолистой почве
• Урожайность многолетних трав, вынос питательных веществ и коэффициент их использование

Введение к работе

Актуальность исследований. Промышленное животноводство получило широкое распространение во многих странах, особенно в США, Румынии, Болгарии, Германии, Венгрии. На западе, прежде всего в США, функционируют комплексы от 3 до 280 тыс. голов свиней. Доля крупных ферм (реализация на сумму свыше 100 тыс. долл.) составляет там 14% от общего числа хозяйств. На них производится 3/4 всей товарной продукции отрасли. В Болгарии, Румынии, Венгрии эти цифры несколько меньше.

В настоящее время в мировом масштабе сброс животноводческих стоков с комплексов и ферм составляет более 10 км в год, а объем природных вод, загрязняемых этими стоками, превышает 300 км\

В Российской Федерации эксплуатировалось 1634 комплекса, в том числе молочных — 1127, по откорму свиньей — 259 и крупного рогатого скота 202, построенных до 1990 года. Несмотря на сокращение поголовья скота, годовой объем бесподстиличного навоза составляет 600 мли. м , из них 300 мли. m^j жидкого навоза и навозных стоков.

При строительстве животноводческих комплексов не обошлось и без серьезных ошибок и упущений. Они возводились иногда без всякого учета климатических, гидрологических и почвенных условий. Нередко их размещали на площадях, которые из-за выраженного рельефа и высокого уровня грунтовых вод были не пригодны для внесения бесподстилочного навоза. Более того, в ряде случаев они строились на пойменных землях вблизи крупных рек.

Животноводческие стоки представляют серьезную проблему, из-за отсутствия необходимой надежной технологии их использования и сброса на рельеф местности.

Наличие животноводческих предприятий промышленного типа привело к ухудшению экологической обстановки в зоне их действия. Анализ состояния данной проблемы показал, что это обусловлено рядом причин, и, прежде всего, плохой эксплуатацией систем навозоудаления, бессистемным внесени-

5 ем жидких органических удобрений в очень высоких дозах и отсутствием систематического контроля за состоянием окружающей среды, вследствие этого особенно усилилось загрязнение грунтовых вод нитратами и другими токсикантами.

Животноводческие стоки являются ценным органическим удобрением, которые могут существенно повысить плодородие почвы и урожайность сельскохозяйственных культур. Содержание органического вещества в животноводческих стоках по биологическому потреблению кислорода (БПК) в три и более раза превышает показатели бытовых и промышленных сточных вод. В их составе содержится значительное количество биогенных элементов (азот, фосфор, калий), полезных микроорганизмов, микроэлементов и других химических соединений. Установлено, что научно-обоснованное внесение животноводческих стоков повышает урожайность сельскохозяйственных культур, сокращает потребление природной воды, позволяет снизить объем вносимых минеральных удобрений.

Неочищенные навозные стоки часто попадают в водные источники и наносят вред окружающей среде. Бесконтрольное их использование может привести к ухудшению свойств почв, качества растительной продукции и вызвать загрязнение окружающей природной среды.

Наиболее экономически выгодной и экологически безопасной технологией очистки и утилизации животноводческих стоков является использование их для удобрительного орошения сельскохозяйственных культур, где достигается полная их очистка. При внесении стоков на поля орошения решается одновременно несколько задач: происходит почвенная очистка их и предотвращается сброс стоков в водоисточники, увлажняется почва и используются питательные элементы животноводческих стоков, что повышает урожайность сельскохозяйственных культур.

Метод почвенной очистки относят к естественному биологическому способу очистки животноводческих стоков. Процесс почвенной очистке управляем: можно достигнуть полного обезвреживания примесей в животно-

G водческих стоках, поступающих в почву, усвоения питательных элементов растениями, при условии соблюдения технологии их сельскохозяйственного использования (оптимальный режима увлажнения, подбора сельскохозяйственных культур, состав животноводческих стоков и их подготовка к удобрительному орошению).

Примеси в органической форме, поступающие в почву со стоками, повышают содержание гумуса, улучшают минеральное питание растений. Органические вещества переводятся в минеральные легко растворимые, хорошо мигрирующие по профилю почвы вместе с почвенным раствором.

Однако многолетнее внесение животноводческих стоков в качестве органических удобрений изучено недостаточно. Поэтому их утилизация в системе почва-растение-водные объекты является актуальной проблемой как для защиты водных источников от загрязнения, так и для повышения плодородия почв и урожайности сельскохозяйственных культур.

Цель и задачи исследований. Целью исследований являлась комплексная оценка многолетнего внесения животноводческих стоков КРС и их влияния на свойства дерново-подзолистых почв, урожайность и качество кормовых культур в условиях Московской области.

Для выполнения поставленной цели необходимо было решить следующие задачи:

1. Изучить химический состав животноводческих стоков и дать им агроэко-логическую оценку. Обосновать режим внесения животноводческих стоков при удобрительных поливах многолетних злаковых трав.

2. Установить влияние многолетнего удобрительного орошения животноводческими стоками на агрофизические, физико-химические и биологические свойства дерново-подзолистой почвы.

3. Выявить влияние многолетнего внесения животноводческих стоков на питательный режим почвы и содержание в ней микроэлементов и тяжелых металлов.

4. Оценить влияние внесения животноводческих стоков на урожайность и качество многолетних злаковых трав на зеленую массу.

5. Определить эколого-экономический эффект и экономическую эффективность возделывания многолетних трав при внесении животноводческих стоков в качестве органических удобрений.

Объекты исследований. Диссертационная работа основана на полевых и лабораторных исследований, выполненных в производственных условиях племсовхоза "Наро-Осаново" Одинцовского района Московской области лично автором в 2001-2003 it-.

Научная новизна. Для условий Московской области дана комплексная оценка влияние многолетнего (20 лет) удобрительного орошения животноводческими стоками на легкосуглинистые дерново-подзолистые почвы, многолетние травы и грунтовые воды. Изучен способ подготовки и химический состав животноводческих стоков и дана их агроэкологическая опенка. Научно обоснованы нормы удобрительных поливов животноводческими стоками. Установлено влияние многолетнего внесения животноводческих стоков на свойства и плодородие почвы. Выявлены закономерности в изменении агрофизических, агрохимических и биологических свойств почв в зависимости от длительности внесения животноводческих стоков. Установлено влияние многолетнего внесения животноводческих стоков на изменение содержания микроэлементов и тяжелых металлов в почве и растениях. Изучено влияние многолетнего удобрительного орошения животноводческими стоками на урожайность и качество многолетних злаковых трав.

Практическая значимость работы. Использование подготовленных животноводческих стоков на полях орошения в качестве органических удобрений позволит предотвратить их сброс в поверхностные водные источники и не допустить загрязнение этих вод биогенными элементами и тяжелыми металлами. На основе исследований обоснована технология эффективного, экологически безопасного использования животноводческих стоков промышленных комплексов. Установлено, что вегетационная норма стоков, сба-

8 лансированная по азоту должна составлять 240 кг/га или 300 м7га и подаваться за 2 полива в начале вегетации трав и после первого укоса. Дополнительно в сухие годы рекомендуется проводить 2 полива многолетних трав чистой водой нормой 650 м³/га. При этом повышается плодородие легкосуглинистых дерново-подзолистых почв. Прибавка урожая многолетних трав при многолетнем внесении животноводческих стоков по сравнению с контролем (без внесения стоков) увеличивается примерно в 2,5 раза без заметного ухудшения качества кормовой продукции.

Апробация работы. Основные положения диссертации докладывались на международной конференции "Проблемы экологии и безопасности жизнедеятельности в XXI веке" (Москва 2002 г.), па научных конференциях аграрного (2003-2004 гг.) и экологического (2003 г.) факультетов Российского Университета дружбы народов, а также на заседании кафедры почвоведения, агрохимии и агроэкологии (2002-2004 гг,).

Публикации. По материалам диссертации опубликовано 7 печатаных работ.

Объем диссертации. Диссертационная работа объемом 162 страниц машинописного текста стоит из введения, пяти глав основного текста, выводов и рекомендаций производству и включает 5 рисунков и 42 таблиц. Список литературы насчитывает 138 наименований, в том числе 19 на иностранных языках.

9 ОБЗОР ЛИТЕРАТУРЫ Глава 1. СОВРЕМЕННОЕ СОСТОЯНИЕ ИСПОЛЬЗОВАНИЯ ЖИВОТНОВОДЧЕСКИХ СТОКОВ ДЛЯ УДОБРИТЕЛЬНЫХ ПОЛИВОВ КОРМОВЫХ КУЛЬТУР

1.1. Подготовка животноводческих стоков для сельскохозяйственного

использования и их характеристика

Одной из основных задач научно-технического прогресса в области подготовки и утилизации животноводческих стоков является создание совершенных систем с максимальной степенью механизации и автоматизации процесса подготовки и распределения их в соответствии с расчетными нормами и в лучшие агротехнические сроки на ирригационных полях утилизации и обеспечение в любой ландшафті ю-географической зоне гидрохимического режима, близкого к природному⁷, экологически благоприятному, с доітустимьіми отклонениями от природных ритмов, составляющих балансов ландшафтов, бассейнов и круговоротов. При этом, регулируя малый биологический круговорот, необходимо учитывать связь его с большим геологическим круговоротом (Костяков, I960). Системы подготовки животноводческих стоков должны обеспечивать:

прием и временное хранение навоза с учетом неравномерного его поступления в течение суток;

карантирование и обеззараживание (в случае возникновения эпизоотии);

дегельминтизацию исходного навоза или полученного продукта в процессе его обработки;

максимальное сохранение питательных веществ в исходном навозе и продуктах его обработки;

хранение исходного навоза и продуктов его обработки с учетом охраны окружающей среды от загрязнения;

комплекснуто механизацию и автоматизацию производственных процессов;

минимально возможный контакт обслуживающего персонала с исходным навозом и продуктами его обработки;

получение продуктов, поддающихся погрузке, транспортировке;

внесение стоков в почву простейшими техническими средствами.

В настоящее время значение органических удобрений в мировом земледелии повысилось в связи с ростом цен на минеральные удобрения, удорожанием электроэнергии и нефти.

Д.Н. Прянишников (1965) отмечал: "Как бы ни было велико производство минеральных удобрений в стране, навоз никогда не потеряет своего значения как одно из главнейших удобрений в сельском хозяйстве".

Навоз - традиционное, хорошо испытанное и высокоэффективное удобрение для всех почв. Наибольший вклад в разработку, исследование и научное обоснование технологий и технических средств для подготовки навоза к использованию внесли ученые Артюшип А.А. (1992,1993), Гриднев П.И. (1990), Марченко Н.М. (1991) и др.

В последнее время разработаны общесоюзные нормы технологического проектирования систем удаления и подготовки к использованию навоза (01ПП, 1986), рекомендации (временные рекомендации, 1988; методические рекомендации, 1987) по выбору типовых технологических решений подготовки и использования бесподстилочного навоза.

Однако, интенсификация животноводства па основе дальнейшей специализации и концентрации, перевод его на промышленную основу связаны со строительством крупных животноводческих комплексов, когда затраты труда и себестоимость произведенной продукции снижается (Сапунков,1991), но это породило новую проблему — утилизации или очистки оітромного объема животноводческих стоков, которые по физико-химическим и санитарно-гигиеническим свойствам резко отличаются от подстилочного навоза. В связи с этим охрана окружающей природной среды - атмосферы, поверхностных водоемов, подземных вод, почвы, - рассматривается в настоящее время как одна из важнейших задач, имеющих государственное значение.

В настоящее время наиболее распространена биологическая очистка навозных стоков. Она включает в себя удаление стоков из животноводческих помещении, отделение крупных включений, механическое разделение навозных стоков па фракции, биотермическое обеззараживание твердой фракции двух- или трехступенчатую биологическую очистку жидкой фракции.

Наиболее.эффективной технологией естественной биологической очистки животноводческих стоков является орошение кормовых культур. При этом легче всего создать оптимальный водно-воздушный режим почвы, и, тем самым, обеспечить лучшие условия для протекания биологических процессов, в результате которых происходит очистка животноводческих стоков.

Годовой объем промышленных животноводческих стоков в Квебекской области (Канада) составляет почти 8 млн. м" (Trudelle, 1996). Большинство этих стоков используется под сельскохозяйственные угодья весной или осенью.

Акад. Е.К. Федоров (1974) пишет: " Важной задачей научных исследований и технических проектных решений в настоящее время является разработка замыкающихся систем ей для вводимых в природную среду веществ так, чтобы они не накапливались в экологических тупиках, создавая здесь нежелательные или опасные концентрации, например, использование коммунальных стоков для удобрения почвы, вместо того, чтобы сбрасывать их, хотя бы и после очистки, в реки и озера".

Санитарно-бактериологическая оценка почвенной очистки животноводческих стоков изучена Баранниковым В.Д. (1985), Романепко 11.А. (1990, 1995), Черепановым А.А. (1995) и др., которые установили санитарно-защитные зоны при распределении стоков на полях орошения. Авторами показана эффективность очистки животноводческих стоков на различных типах очистных сооружений. Однако технические средства систем подготовки и утилизации, обеспечивающие очистку животноводческих стоков от взвешенных веществ, их обеззараживание и распределение на полях посредством дождевальной техники, разработаны недостаточно, о чем свидетельствуют проведенные исследования

12 Д.П. Гостищевым (1998), A.M. Казначеевой (1990) и др., где отмечается, что неэффективны и механические средства очистки стоков, применяемые на комплексах крупного рогатого скота, в результате чего проектные показатели подготовленных стоков также не соответствуют фактическим, а площадь орошения существенно занижается.

Из-за резкого различия в физико-механических, реологических, седимента-ционпых свойств жидкого навоза оборудование, применяемое в системах подготовки подбирается в зависимости от вида животных. Если навоз свиней легко расслаивается на жидкую и твердую фракции, то навоз КРС имеет низкую интенсивность естественного расслоения на фракции и, даже при длительном отстаивании, не наблюдается резкой границы между осадком, средним, и плавающим слоями. Поэтому для его подготовки применяют схемы только с механическим делением на фракции (Буцыкин, 1987).

В системах подготовки стоков на комплексах по откорму свиней используются конструкции песколовок, где для удаления песка применяют гидроэлеваторы, но как показала практика эксплуатации систем подготовки, происходит засорение сопел струйных аппаратов, эжекторов (Горелик, 1992), поэтому песок из песколовок не удаляется, что затрудняет дальнейшую обработку животноводческих стоков.

Для разделения навоза КРС используются барабанные виброгрохоты, снабженные фильтрующими элементами, низкооборотные барабанные сепараторы, боковая поверхность которых обтянута сеткой из нержавеющей стали с ячейками и универсальные осадительные центрифуги, предназначенные для разделения низкоконцентрированного жидкого навоза и продуктов его переработки (фильтрата после виброфильтров, грохотов, дуговых сит). Опыт эксплуатации таких устройств для разделения навоза на фракции показал их низкую эксплуатационную надежность вследствие закупорки отверстий фильтровальной поверхности твердыми частицами навоза и содержания мелкодисперсных взвешенных частиц в жидкой фракции(Лисьменов, 1988).

Из наклонных поверхностей для разделения навоза на фракции в практике используются дуговые сита, имеющие следующие недостатки: требуется ежесменная промывка и периодическая очистка фильтровальной перегородки. Отделенная твердая фракция имеет высокую влажность, а фильтрат содержит много тонкодисперсных частиц(Письменов, 1988). Кроме того, через 7-10 дней эксплуатации дуговое сито с нижней стороны врастает слоем минеральных отложений, которые трудно очистить (Лукьяненков, 1985).

После разделения на фракции стоки свиней направляются в аэротенки для обеззараживания. Под системами аэрации понимается комплекс сооружений, устройств и оборудования, обеспечивающих подачу и распределение воздуха (кислорода) в аэротенке, поддержание активного ила во взвешенном состоянии и создание благоприятных гидродинамических условий работы аэротенков, а также отдувку образующихся в результате метаболизма газов, избыток которых может тормозить (ингибировать) процесс биохимической очистки сточных вод. В зависимости от способа подачи и распределения кислородисодержащего газа в аэротенках все применяемые в настоящее время аэраторы можно квалифицировать следующим образом: пневматические, механические, струйные.

В зависимости от пригодности животноводческие стоки могут широко использоваться для удобрительных и удобрительно-увлажнительных поливов кормовых культур и способны обеспечивать животноводческие хозяйства дешевыми полноценными кормами собственного производства (Юсупов и др., 1990). По удобрительной ценности животноводческие стоки занимают промежуточное положение между минеральными удобрениями и твердым навозом.

По данным Ф. Асмус, Ф. Херрманн и др. (1976) содержание органического вещества в животноводческих стоках КРС составляет 8,5%, азота -0,65%, фосфора - 0,15%, и калия - 0,55%.

В.Т. До доли на (1975); П. А. Радугин (1970) указывают, что животно-

14 водческие стоки содержат значительные количества сухого вещества (1-10%), взвешенных веществ (3-5 г/л), высокое содержание азота общего (0,65-3,2 г/л), калия (0,83-1,3 г/л), натрия (0,04-0,215 г/л), фосфора (0,02-0,52 г/л), БПК₅ составляет 3,6-12,2 г/л,

В.Г. Дикарев (1984) определил, что животноводческие стоки КРС содержат 0,5-1,0% сухого вещества, 300-1120 мг/л общего азота, 700-1770 мг/л калия, 120-450 мг/л фосфора.

Г.Е. Мерзлая, В.В. Бондаренко (1984) изучали животноводческие стоки с содержанием 770 мг/л аммонийного азота, 45 мг/л минерального фосфора и 950 мг/л - калия.

Химический состав жидкого навоза при бесподстилочном содержании зависит в основном от состава твердых и жидких выделений животных, а также от количества добавляемой чистой воды (Сурнин, 1978). Количество азота, фосфора и калия в экскрементах крупного рогатого скота ниже, чем у свиней.

Как отмечает Н. Л. Лапшина (1990) животноводческие стоки в накопителях имеют близкую к нейтральной реакцию, содержат около 6 г/л взвешенных веществ, ХПК - около 12 гСЬ/л, азота - 760 мг/л, фосфора 184 мг/л, калия - 963 мг/л. Для них характерно соотношение основных элементов питания N:P:K - 4,1:1:5,2.

По данным Урал НИИВХ (Асонов и др., 1995) в навозных стоках после гидросмывного навозоудалепия содержание аммонийного азота составляло 680 мг/л, фосфора - 45 мг/л, калия - 11.00 мг/л при рН - 8,2.

Наряду с биогенными элементами в животноводческих стоках содержатся значительные количества микроэлементов, в том числе около 20 мг/кг бора, 200 мг/кг марганца, 1 мг/кг кобальта, 16 мг/кг меди, 96 мг/кг цинка, 2 мг/кг молибдена (Сурнин, 1978).

В составе животноводческих стоков содержится значительное количество микроорганизмов, простейших, яйца и личинки гельминтов, водоросли, а также некоторые включения (шерсть, щетинка, остатки корма т, д.). Коли-

15 чество нерастворимых веществ достигает 29 г/л, а показатель БПКд - до 10 тыс. мг/л (Бараников, 1985).

Как отмечает В.М. Новиков, Э.Е. Элик, Л.А. Музыченко, (1982) животноводческие стоки представляют собой полидисперсную среду из воды (94-99%), органических и минеральных веществ, волокнистых включений и характеризуются высокой удобрительной ценностью. В них содержатся 1,60-2,25 г/л азота, 0,43-,50 г/л фосфора, 0,9-2,0 г/л калия и большое количество органических веществ.

1.2. Система утилизации животноводческих стоков

Для распределения жидких органических удобрений на полях орошения в последние годы эффективно используются закрытые оросительные системы. Они должны поддерживать оптимальный водно-воздушный тепловой и пищевой режимы в соответствии с потребностями возделываемых сельскохозяйственных культур, а также создавать благоприятные условия для комплексной механизации сельскохозяйственных работ, быть надежными и долговечными, экологически безопасными без отрицательного воздействия на окружающую среду.

В Великобритании институтом луговодства и исследований окружающей среды рекомендовано использовать инжектирование бесподстилочного свиного навоза на лугопастби щных угодьях в сравнении с разбрасыванием равномерно по поверхности. При инжектировании на глубину 7,5 см и 1 5 см с расстоянием между аппликаторами 75 см (Rcss et а), 1993).

Для распределения животноводческих стоков используются оросительные системы, разработка которых основана на общих теоретических и методологических положениях основоположника мелиоративной науки акад. А.Н. Костикова (1960), который указывал, что, управляя круговоротом воды и зольных питательных элементов, необходимо всемерно удерживать питательные для растения вещества в биологическом круговороте, и, не только не допускать их пере-

хода в геологический круговорот, но и извлекать их из него, что позволяет сохранять плодородие почв.

В настоящее время для распределения животноводческих стоков на системах утилизации используется дождевальная техника типа ДДН-70, ДДН-100, ДКН-80 и ДМ "Фрегат", ДМУ-Асе. Однако В.Л. Ковда (1987) отмечал, что дождевальные машины типа "Днепр", "Фрегат" и "Кубань" дают ливневой дождь, который ведет к интенсивным переполивам полей, к эрозии почв, неравномерности увлажнения, подъему грунтовых вод и заболачиванию с поднятием их уровня до глубины 1,5 м от поверхности. Дождевальная машина типа ДМ "Фрегат" ДМУ-Асс разработана на базе ДМ "Фрегат" ДМУ и, соответственно, ей присущи вес вышеуказанные недостатки дождевальных машин.

Паспортные значения интенсивности дождя ДГСН-80 в среднем составляют 0,34 мм/мин. и превышают рекомендованную ВНИИМ и ТП (Суставов, 1986) максимальную интенсивность (0,27 мм/мин.) при орошении обыкновенных чер-ноземов нормой 400^450 м /га. Фактическая интенсивность дождя в условиях проводимого опыта колебалась в широких пределах при среднем значении 0,388 мм/мин. до начала поверхностного стока в опыте было выдано 213 м³/га; следовательно, оптимальную поливную норму 400 м7га без образования стока можно получать при помощи ДКН-80 только за два прохода или применять прерывистое дождевание.

Исследования показали, что только 13,7% объема поливной нормы составили капли в оптимальном диапазоне диаметра 0 0,8 - 2,0 мм. В результате превышения оптимальных значений диаметров капель и интенсивности дождя в ходе опытов было отмечено разрушение почвенных агрегатов, кольматация верхнего слоя почвы и интенсивное лужеобразование (Валиев, 1983).

Основными факторами, влияющими на работоспособность машин при поливе животноводческими стоками являются агрессивность среды и наличие в стоках твердых включений (Овцов, 1984).

На работоспособность системы утилизации животноводческих стоков влияет разрушение напорных трубопроводов при возникновении гидравличе-

17 ского удара при пуске и остановке насосных агрегатов, а также при быстром маневрировании трубопроводной арматуры, что составляет до 13,9% всего количества отказов системы (Лапшина, 1981).

В целях улучшения условий защиты среды П.А. Фурсип, Н.И. Гайдаш (1979) рекомендуют использовать при перекачке жидкого навоза трубопроводы и полив проводить по бороздам, полив дождевальными аппаратами можно проводить только в безветренную погоду.

В настоящее время наибольшее распространение получили поверхностные способы полива: по чекам, полосам, бороздам, которые наиболее благоприятны в санитарном отношении и позволяют вносить животноводческие стоки на земледельческие поля орошения в течение круглого года. При проведении поверхностных способов полива по полосам и бороздам рекомендуется создавать равномерные уклоны по длине поля в пределах 0,002-0,008. Полив затоплением по чекам требует слабоуклошюй или горизонтальной поверхности. Полив дождеванием допускается на полях с уклоном до 0,04 в зависимости от применяемой техники полива. Оптимальная площадь поливного поля составляет 20-100 га при длине не менее 400. Минимальная площадь участка земледельческого поля орошения 10 га (Рекомендации...., 1982).

Наиболее эффективным среди поверхностных способов полива является полив по бороздам. А.В. Кузин (1992) при поливе кормовых культур на уклонах 0,004-0,006 рекомендует проводить ярусами с длиной борозд верхнего яруса 80-100 м, нижнего 120-140 м. При этом оптимальный расход поливных струй на серых лесных суглинистых ночвах составлял около 0,5 л/с, а равномерность распределения питательных веществ и влаги по длине борозд достигает 78-82%.

В последнее время получил распространение полив животноводчески
ми стоками при вспашке, который позволяет утилизировать стоки с высоким
содержанием взвешенных частиц (до 60 г/л) и влажностью не менее 92% (Ре
комендации , 1986, 1987; Мартынов, 1991). Полив при вспашке позволяет

использовать животноводческие стоки без их предварительного разделения

18 на твердую и жидкую фракции (Юн, 1984; Михеев, 1978; Мишин, Юн, 1991).

Выявлено, что при поливах животноводческими стоками при вспашке оптимальной нормой является 200-400 м7га за вегетационный период (Юн, Мишин и др., 1995).

Широкое распространение при утилизации животноводческих стоков
получил полив дождеванием на участках с уклоном до 0,04. Особое внима
ние уделяется в этом случае продолжительности полива на одной позиции,
которая не должна превышать расчетное время, а также содержанию взве
шенных частиц в стоках (Рекомендации , 1982; Овцов, Никитин, 1987;

Оросительные системы , 1985).

Экологически чистым и экономически выгодным является утилизация животноводческих стоков с помощью внутрипочвенного и, в частности, впутрипочвенно-кротового орошения (Гостищсв, 1981, 1990).

1.3. Влияние животноводческих стоков на свойства почвы и их сапитарно-

бактериологическое состояние

Плодородие почв и урожай сельскохозяйственных культур во многом зависит от физических и водно-физических свойств и содержания в почве воды и воздуха.

Известно, что структурная почва имеет достаточную аэрацию, необходимую для корневой системы растений, развития полезных аэробных микробиологических процессов и минерализации органических остатков. При этом заключенное в растительных и животных остатках значительное количество питательных веществ, необходимых для культурных растений переводится в легкоусвоясмые формы (Папников, 1998).

В условиях орошения отмечается значительное воздействие поливной воды па сложение и структуру почвы. Сложение почвы характеризуется величинами плотности сложения и твердой фазы и показателями общей и дифференциальной пористости. Наиболее благоприятные условия для роста и развития растений создаются при плотности сложения 1,0-1,2 г/см\ что соот-

19 ветствует величинам пористости 55-60%. С величиной пористости почвы связано содержание в ней воздуха. При оптимальном сложении почвы пористость аэрации при наименьшей влагоемкости должна быть не ниже 15%. Орошение животноводческими стоками с повышенным содержанием взвешенных частиц может привести к снижению водопроницаемости почвы, как показано в работе А.Б. Юна, Г.Г. Латфуллиной (1979). Опыты, проведенные СВ. Грислис (1988) на дерново-подзолистых и черноземных почвах, показали, что пахотный слой имеет устойчивое сложение, если содержание водопрочных агрегатов крупнее 0,25 мм не ниже 40-45%. При меньшем содержании водопрочных агрегатов почва быстро уплотняется, и ее физические свойства, особенно водо-воздухопроницаемость, резко ухудшаются.

Исследования Л.Б. Юна и Г.Г. Латфуллиной (1979) показали, что после вторичного внесения жидкого навоза нормой 550 м³/га с влажностью 98,5%) водно-физические свойства изменились незначительно. Плотность сложения метрового слоя почвы составила 1,25-1,59 г/см , плотность твердой фазы в среднем была 2,59 г/см'\ предельная полевая влагоемкость - от 20,78 до 30,19% от массы сухой почвы. Внесение неразделенного навоза влажностью 94,9% в первый год исследований привело к изменениям свойств почвы: плотность сложения почвы уменьшилась на 0,06-0,28 г/см и плотность твер-дой фазы — на 0,05-0,13 г/см , а общая пористость увеличилась на 2-10%. Средняя скорость впитывания чистой воды на контроле за первый час составила 0,06 см/мин., а на опытном участке после внесения жидкого навоза — 0,079 см/мин., за второй час - 0,035 и 0,047 см/мин., за третий час - 0,025 и 0,033 см/мип., соответственно. За первые три часа средняя скорость впитывания воды в почву на контроле была 0,040, а в почве, где запахивался жидкий навоз — 0,053 см/мин.

Исследования В.Е. Мазурова, Л.Н. Карачевцева (1987) показали, что в результате вегетационных поливов животноводческими стоками произошло незначительное уплотнение верхних горизонтов почвы. Плотность сложения пахотного горизонта увеличилась с 1,28 г/см па неорошаемых вариантах до

20 1,36 г/см³ на орошаемых, причем при поливах стоками уплотнение менее выражено, чем при поливах чистой водой.

Исследования З.И. Ьойко, А. В. Романчука (1987) показали, что изменение структурного состояния орошаемой почвы, а также уплотнение ее в процессе полива вызвало повышение плотности сложения почвы после семи лет орошения в слое 0-10 см до 1,21 r/cM^J, 10-20 см — до 1,35 г/см , 20-30 см — до 1,20 г/см". Снижение водопрочности почвенных агрегатов, их набухание и значительное уплотнение привело к резкому снижению ее водопроницаемости.

В исследованиях А.В. Кузина (1992) отмечается, что удобрительно-увлажнительные поливы животноводческими стоками по бороздам с содержанием сухого вещества 3,0-3,5% способствовали оструктуриванию почвы. Процентное содержание ценных агрегатов размером .1,0-5,0 мм после трехгодичного внесения стоков увеличилось в пахотном слое почвы с 71,9 до 75,4%. Количество водопрочных агрегатов агрономически ценных фракций 1,0-3,0 мм при этом увеличилось с 5,7 до 17,6%. Внесение биогенных веществ и органики изменило в лучшую сторону водно-физические свойства активно-

го слоя почвы: плотность сложения уменьшилась на 0,22-0,16 г/см , наименьшая влагоемкость увеличилась на 1,55-2,90%, повысилась водопроницаемость.

По данным Р.П. Воробьевой (1993) под влиянием животноводческих стоков наблюдалось улучшение водно-физических свойств почв, их агрегатного состава, водопрочности почвенных агрегатов. В слое 0-30 см количество агрономически ценных агрегатов достигало 85,9-88,1%, а коэффициент структурности — 4,7-7,6.

И.В. Тюрин (1956) писал: "С образованием и накоплением гумуса в свою очередь причинно связаны развитие структуры, изменение водных и физических свойств почв, поглотительной способности, аккумуляция в органической форме фосфора и других элементов, вовлекаемых в биологический круговорот, в том числе и микроэлементов, важных для жизни растений, - иначе гово-

21 ря, все свойства почвы, которые отличают почву от материнской горной породы и которыми обуславливается ее плодородие."

Гумус представляет собой источник и резерв питательных веществ растений. В нем содержатся и долго сохраняются основные элементы пищи растений - азот, фосфор и другие (Церлинг, 1990, Завалин и др., 1999). Органическое вещество, воздействуя па минеральную часть почвы, способствует освобождению новых запасов питательных веществ (Милащенко, 2000).

Орошение животноводческими стоками положительно влияет на плодородие почвы, повышается содержание органического вещества, возрастает емкость поглощения и степень насыщения основаниями, изменяется кислотность почвы (Дмитриева, Лапшина, 1975, Егоров, 1981). При орошении стоками улучшается пищевой режим, увеличивается содержание доступного растениям азота, фосфора и калия. Н.А. Лапшина, О.И. Лаврик (1976) установили, что содержание нитратного азота в верхних горизонтах почвы при орошении стоками за счет выщелачивания уменьшается до 1,4 мг на 100 г почвы, а в нижних слоях увеличивается, до 2,9 мг на 100 г почвы. Содержание аммиачного азота в верхнем слое почвы 0-10 см увеличивается в пять раз при поливе стоками и составляет 5 мг на 100 г почвы, а па пятнадцатый день после полива содержание аммиачного азота в почве приближается к исходному. Из основных питательных веществ, находящихся в животноводческих стоках, азот наиболее легко усваивается растениями, выщелачивается водой и освобождается путем депитрификации.

В.М. Константинов (1981) по результатам трехлетнего (1977-1979 гг.) использования осветленных животноводческих стоков отмечает, что в пахотном горизонте значительно повысилось содержание гумуса, валового азота и других питательных элементов. Поливы навозными стоками с содержанием сухого вещества 1,5-3,5% по данным Р.В. Кузина (1992) способствуют улучшению основных физико-химических свойств почвы. После трех лет орошения стоками количество органического вещества в пахотном слое увеличилось с 2,5 до 4,0%, и несколько снизилась кислотность.

Многолетнее внесение животноводческих стоков в МХП "Мцепское" (Мишин и др., 1995) свидетельствует о смещении рН в сторону нейтральной реакции, увеличении содержания подвижных форм азота и калия (от среднего уровня до высокого), отсутствии снижения содержания гумуса, проявлении процессов засоления почв, развитии некоторого увеличения содержания поглощенного натрия и повышенного содержания в почве фосфатов.

СВ. Quicoy (1988) определил, что при орошении животноводческими стоками высокой удобрительной ценности в ночве увеличивается содержание поглощенных оснований, органических веществ, усвояемых форм питательных элементов (например, фосфора и калия в 2-3 раза).

Жидкие органические удобрения имеют высокую эффективность вследствие повышенного в них содержание аммиака и низкого отношения C:N их органической фракции, но коэффициент использовании азота, меньше чем из минеральных удобрения (Tietjen, 1981; Boschi et aL, 1981).

Многочисленные исследования показали, что орошение сельскохозяйственных угодий животноводческими стоками сопровождается обогащением почвы органическим веществом, азотом, фосфором, калием и другими элементами (Докучаев и др., 1976; Дмитриева и др., 1977; Ковалева и др., 1977).

По данным В.И. Дмитриевой и др. (1978); А.Н. Карачевцсва и др. (1978) ежегодное внесение с животноводческими стоками значительного количества питательных элементов, органического вещества, кальция и микроэлементов обусловливает изменение агрохимических свойств почв. При этом повышается содержание в почве органического вещества, легкогидролизуемого азота, доступных растениям форм фосфора и калия.

По данным П.М. Бакулиной, Г.Г. Латфулиной (1983) при повышении расчетных норм внесения животноводческих стоков в пахотном слое (0-20 см) происходит накопление в почве нитратных форм азота, увеличивается концентрация аммиачного азота в связи с высоким его содержанием в стоках.

Допустимые коэффициенты использований азота, полученные после внесения животноводческих стоков по сравнению с минеральными азотными

23 удобрениями находится в пределах от 40 до 80% (Duthion,1981; Smith et al., 1992; Morvan et al., 1995). Коэффициент использования азота из животноводческих стоков зависит от химического состава стоков и снойств почвы (Smith et al., 1992), а также технологии подготовки стоков (Woulers, 1995).

Для сокращения улетучивания аммиака из животноводческих стоков рекомендуется их внесение инъекцией, чтобы уменьшить воздушный контакт стоков (Van der Molcn et al., 1990; Mannheim et al., 1995; Rubaek ct al., 1996; Malgeryd, 1998; Reitz et al., 1999).

Нормы и сроки внесения животноводческих стоков, сбалансированных по азоту и фосфору, достаточно полно разработаны Н.Г. Андреевым (1975, 1977), Г.Е. Мерзлой (1988, 1991) и др., где показано, что орошение многолетних трав животноводческими стоками в дозах 210-300 кг/га по азоту не оказало большого влияния на величину рН почвенного раствора, которая существенно не отличалась от рН вносимых стоков и по значению была близка к нейтральной. Содержание азотистых соединений в лизиметрической воде не превышало их содержания в контрольном варианте (Грислис, 1988).

Орошение сельскохозяйственных культур животноводческими стоками, богатыми питательными элементами, не только улучшает питание растений, но и повышает активность микроорганизмов, что приводит к ускорению распада гумуса и усилению мобилизации азота, фосфора и других питательных элементов. Весьма благоприятное действие на почвенную микрофлору оказывают и растворенные в стоках органические вещества.

Разложение и минерализация органических веществ в почве происходит при одновременном участии почвенных микроорганизмов, кислорода воздуха и воды (Лазарев и др. 1997). Продукты разложения органических веществ и их производные являются пищей для развивающихся в почве микроорганизмов и выращиваемых растений. Однако часть органических веществ расходуется на образование гумуса, что обеспечивает повышение плодородия почвы. В анаэробных условиях органические вещества разлагаются медленно и не всегда полностью с образованием дурно пахнущих газов (сероводорода,

24 аммиака). Для стимулирования самоочищения почвы ос рыхлят, при этом усиливается аэрация, которая активизирует процессы окисления И нитрификации органического вещества.

Внесение животноводческих стоков обычно увеличивает количество почвенной микрофлоры как при коротком (Opperman et al., 1989), так и длительном их применении (N'dayegamiye, 1989; Rochette 1998).

Биологическая активность почвы и ее санитарное состояние зависят от глубины вспашки и способа внесения животноводческих стоков. Е.Н. Мишу-стин и др. (1996), изучая влияние обработки черноземной почвы на ее микрофлору и биодинамику, отмечали, что в результате безотвальной вспашки почвы на глубину 30-50 см произошла активизация микроорганизмов в указанном слое почвы, что свидетельствует об усилении мобилизационных процессов. При этом поверхностный слой почвы обладал значительно большей энергией дыхания и в нем интенсивнее проходили процессы нитрификации.

При подаче животноводческих стоков на сельскохозяйственные угодья происходит поглощение органических и минеральных веществ почвой. В результате биологической деятельности микрофлоры и ризосферы корневой системы растений органические вещества минерализуются, усваиваются и переводятся в биомассу сельскохозяйственных культур. Орошение животноводческими стоками изменяет интенсивность химических и микробиологических процессов (Мерзлая с соавт., 1998). При правильном выборе способа полива, соблюдении режима орошения и поливной нормы в сочетании с агротехническими приемами отрицательное воздействие стоков сводится к минимуму.

Результаты исследований Р.Д. Пащенко и др. (1984) показали, что одно-двух- и трехразовое внесение удобрений неодинаково влияет на общую биологическую активность почвы. Нормы жидкой фракции с содержанием 450 к г/га азота увеличивают содержание аминокислот и, соответственно, общую биологическую активность почвы почти в два раза. При повторном внесении во второй год на этом же участке действие аминокислот на почвенные про-

25 цессы менее выражено. В процессе дальнейшего увеличения доз азота (третий год внесения), наоборот, наблюдается угнетение микрофлоры и уменьшение накопления аминокислот в два и боле раз.

Применявшиеся в исследованиях Т.М. Бакулиной, В.А. Кузнецова (1981) оросительные нормы жидкой фракции стоков КРС повышали биологическую активность дерново-подзолистой среднесуглинистой почвы. Так, внесение в почву жидкой фракции стоков нормой 450 м /га повышало численность микроорганизмов в 5 раз в сравнении с неорошаемым вариантом. В 1,5-3 раза повышался синтез свободных аминокислот в верхнем пахотном горизонте 0-15 см, в 6,6 раза возрастало содержание нитратов. Целлюлозораз-рушающая активность повышалась в 1,5-4 раза.

СП. Абрамов (1982), А. И. Мельникова (1981) отмечают высокую биологическую активность почв после внесения животноводческих стоков, их способность к быстрой минерализации органических веществ.

Р.Д. Пащенко, О.П. Старкова и др. (1984) показывают значительное увеличение биологической активности почвы (в 2 раза) при внесении животноводческих стоков из расчета 450 кг/га азота.

При определении токсичности животноводческих стоков и их санитар-но-бактериологического состояния особое внимание удаляется содержанию в них тяжелых металлов, таких как медь, цинк, кобальт, кадмий, свинец, стронций и другие. Как свидетельствуют проведенные ранее исследования количество тяжелых металлов в животноводческих стоках не превышает допустимых концентраций и варьирует от 0 (стронций) до 0,002 мг/кг (медь). При этом в почве наибольшее количество тяжелых металлов наблюдалось в слоях 0-30 и 30-50 см (Воробьева, 1995).

По данным СВ. Грислис (1985) применение животноводческих стоков на орошаемых пастбищах, tie проводило к накоплению в слое почвы 0-30 см подвижных форм цинка, меди и молибдена при недостаточной обеспеченности почв этими микроэлементов и вызывало снижение содержания подвижного кобальта (особенно на старовозрастных пастбищах).

26 Санитарно-гельминтологические и микробиологические исследования животноводческих стоков и почв с полей орошения свидетельствуют о полном отсутствии гельминтов и патогенной микрофлоры при высоком содержании лактозоположитсльпых кишечных палочек (Романенко, Воробьева и др., 1995; Воробьева, 1995; Романенко др., 1995). При этом патогенной микрофлоры в почве по данным многочисленных исследований не обнаружено (Мельникова, 1981; Абрамов, 1982; Романенко, 1995; Воробьева и др., 1995). Это связано, прежде всего, с высокой биологической активностью почв, которая наряду со способностью минерализации органического вещества стоков освобождает их от патогенной микрофлоры (Павлов и др., 1992; Саягтин и др., 1991).

И.Д. Гршиаев (1972) отмечает, что при внесении животноводческих стоков КРС на ЗПО в дозах 50-100 кг/га отмечалось бактериальное загрязнение почвы (до 21 млн./га).

Установлено, что при использовании животноводческих стоков на орошение научно обоснованными нормами происходит естественное обеззараживание почвы благодаря наличию большого количества микроорганизмов и растений, а также сапрофитных микробов, создающих неблагоприятную среду для чуждого почве микроценоза. Поля орошения с использованием животноводческих стоков создают замкнутый цикл производства, улучшают экологическую обстановку в районе расположения животноводческих комплексов КРС, способствуют рациональному использованию питательных веществ (Саяпин и др., 1991; Воробьева и др. 1995; Robison et а), 1971).

1.4. Влияние животноводческих стоков на урожайность кормовых культур и качество продукции

Результаты многочисленных исследований показывают, что внесение жидкой фракции животноводческих стоков дает высокий агрономический эффект. Удобрительно-увлажнитсльные поливы животноводческими стоками

27 позволяют в Нечерноземной зоне России получать три полноценных укоса многолетних трав (Дмитриева, Лапшина, 1978; Сурнин, 1978).

Как отмечают В.И. Дмитриева, Н.А. Лапшина (1978), В.И. Дмитриева (1979) внесение животиоводческих стоков в Московской области (совхоз "Вороново") нормой 1500 м7га увеличивало урожайность зеленой массы многолетних трав по сравнению с контролем (Ы_вд Р₆₍₎ Кзд) с 270 до 480 ц/га или на 4200 к.е. (в среднем за 1974-1976 гг.).

В.А. Федоров (1977) показал, что повышение прибавок урожая кукурузы на силос в фазе молочно-восковой спелости происходит при увеличении доз жидкой фракции бесподстилочного навоза от 60 до 80 кг/га азота. Дальнейшее увеличение дозы этого удобрения не приводит к существенному росту урожая.

Вегетационные поливы ячменя навозными стоками (оросительная норма 600 м /га) повышают урожай зерна на 10,5 ц/га. При этом в почву со стоками было внесено 285 кг азота, 195 кг фосфора и 270 кг калия на 1 га. Увеличение в 2 раза дозы питательных веществ при той же оросительной норме N570 Р390 К540 не дало статистически достоверной прибавки урожая (Карачевцев А.Н и др., 1978).

Очень отзывчивой па орошение животноводческими стоками является кормовая свекла. В опытах B.R. Мазурова (1983) наибольший урожай корней получен на варианте с оросительной нормой 2000 м /га стоков (600 кг/га азота) — 748 ц/га в среднем за 4 года. Однако рост урожая при увеличении доз стоков с Ni50 до N соо ясно замедляется.

На орошаемых суходольных сенокосах наиболее отзывчивыми на удобрительные поливы навозными стоками являются травостои с доминированием костреца безостого и ежи сборной. При внесении стоков в дозе (по азоту) Ккю урожайность составила 113-137 ц/га сухой массы. Оптимальной нормой с учетом комплекса показателей признано N240.300 (150-200 м /га). На суглинистой почве 1/3 лучше вносить осенью, 1/3 под второй и 1/3 под 3-й укос, а на песчаной - 1/3 под каждый укос. На пастбищах за счет навозных стоков

28 можно заменять 25% сезонной дозы азота, вносить их лучше осенью или осенью + рано весной (с использованием тгсрвого укоса на сенаж) (Коротков Ь.И., Весоловски П., 1988).

Изучая влияние орошения разбавленными навозными стоками В.М. Константинов (1981) определил, что в условиях Казахстана наиболее эффективными являются удобрительные поливы ячменя разбавленными (1:5) стоками из расчета 158 кг/га азота при пороге предполивной влажности 70-80% ПХТВ. Урожай зерна на этом варианте был в 5,5 раз выше, чем на контроле без полива, ив 1,7 раз выше, чем при поливах чистой водой.

О высокой эффективности внесения животноводческих стоков в различных природно-климатических условиях указывают многочисленные исследователи (Гостищев, 1990; Поединок, Лапшина, 1991).

Исследования СВ. Грислис (1999) показали, что при орошении злакового травостоя пастбищ животноводческими стоками в дозе 300 кг/га азота вынос азота с урожаем составил 257 кг/га. Коэффициент использования питательных элементов составил: по азоту - 79%, по калию - 43%, по фосфору — 32%.

Результаты исследований В.Г. Дикарева (1987) показали, что внесение навозных стоков оказало положительное влияние на продуктивность злакового травостоя. Прибавка от внесения стоков составила от 65 до 100% по отношению к контролю. Наибольший урожай получен при внесении азота 360 кг/га. Однако при такой норме азота в траве при отдельных укосах содержание нитратов достигало 0,8-0,1%. При внесении со стоками 100 кг/га азота под каждый укос урожайность составила 113,1 ц/га сухой массы, в том числе - 17,3 ц/га сырого протеина. Содержание нитратов при этом не превышало 0,036 %. Внесение минеральных удобрений обеспечивало такую же урожайность, как и навозные стоки.

Прибавка урожая при поливе животноводческими стоками сельскохозяйственных культур на дерново-подзолистой почве была в 1,5 раза, а на торфяной почве - в 4,5 раза выше контроля. Урожай зеленой массы одно-

29 летних трав при поливе животноводческими стоками оросительной нормой 500 и 2000 м7га составил на этих почвах 266 и 326 ц/га, а многолетних трав -269 и 317 ц/га (Сурпин, 1978).

В работе II.А. Лапшиной (1986) отмечается, что на дерново-подзолистых почвах прибавка урожая по сравнению с контролем составила при трехлетнем орошении стоками от 8,9 до 25,3 т/га зеленой массы. Коэффициенты использования азота составляли 37-50, фосфора - 14-40, калия — 60-80%. С увеличением нормы внесения стоков они уменьшались.

Высокие показатели продуктивности луговых травостоев достигнуты при использовании на орошение свиных стоков (совхоз "Знамя Октября" Московской области). Исследования, проведенные Московской сельскохозяйственной академией с различными видами многолетних трав, показали, что эффект орошения свиными стоками в дозе 400 кг/га по сравнению с обычным орошением составлял в лучших вариантах у овсяницы тростниковой 91%, тимофеевки луговой - 51%, а сборы сухой массы достигали - 18,3 и 12,8 т/га, соответственно. Следует отметить, что к третьему году жизни все исследуемые злаки при орошении свиными стоками сформировали большую, по сравнению с обычным орошением, массу корней, а у овсяницы тростпи-ковидной, отличающейся максимальной урожайностью, развитие корневой системы за счет стоков происходило в 4 раза интенсивнее контроля с поливом речной водой.

При удобрительной дозе 200 м /га и 4-компонентной травосмеси (костер безостый, овсяница луговая, ежа сборная и люцерна) урожай зеленой массы повышается на 130 ц/га, при дозе 800 м /га — на 260 ц/га. Эспарцет незаменимая кормовая культура на склоновых малопродуктивных землях, он хорошо реагирует на внесение сточных вод. При удобрительном поливе стоками 100 м/га урожай зеленой массы этой культуры повышался на 50 ц/га, а при дозе 400 м /га (200 кг/га азота) - на 147 ц/га. Внесение 200 м7га сточных вод на карбонатном черноземе способствовало увеличению урожая зерна озимой пшеницы на 7,4 ц/га, ячменя - на 10,2 ц/га, семян подсолнечника - на 5,8

зо ц/га, зеленой массы однолетних трав - на 63 ц/га, корнеплодов сахарной свеклы - па 70 ц/га.

Эффективность применения стоков животноводческих комплексов на
обыкновенном черноземе в интенсивном кормовом севообороте была еще
более высокой. При внесении оптимальных норм этих стоков (400-800 м"/га)
урожай зеленой массы люцерны повышался на 294 ц/га, эспарцета — на 115,
корнеплодов кормовой свеклы - на 340, зеленой массы кукурузы - на 250,
семян подсолнечника - на 9,4 ц/га. Систематическое применение стоков жи
вотноводческих комплексов в кормовом севообороте люцерпа-экспарцет-
кормовая свекла-кукуруза на силос-подсолнечпик в дозе 400 м7га (170 кг/га
азота) обеспечивало получение дополнительной продукции в размере 124
ц/га кормовых единиц (Рекомендации , КитинсвД992).

Орошение животноводческими стоками оказывает заметное влияние на качество растениеводческой продукции. Многие авторы (Радугин, 1970; Андреев и др., 1987) отмечают, что при поливах навозными стоками пастбищных и полевых злаковых трав содержание протеина в них значительно возрастает и может достигать 20% и более. Одновременно увеличивается содержание жира и зольных веществ. Наблюдается небольшой рост содержания клетчатки в растениях. Однако В.А. Михеев (1998) показал, что применение навозных стоков в высоких дозах (до 1000 кг/га азота) приводит к некоторому снижению клетчатки в злаковых травах.

Исследования Поединок Н.Л., Лаппшной Н.А. (1991) показали, что содержание сырого протеина увеличивается с 9,2% при поливе чистой водой до 10,5-14,5% на сухое вещество при орошении животноводческими стоками. Причем, наибольшая прибавка сырого протеина наблюдается при нормах внесения азота 272-364 кг/га. При более высоких нормах внесения увеличение сырого протеина незначительно, что объясняется снижением коэффициента использования питательных веществ.

Результаты Н.Л. Поединок и др., (1990) показывают, что использование Fe, Си, Мо, и В в качестве микроудобрений совместно с животноводче-

31 скими стоками при выращивании многолетних злаковых трав позволило снизить в них содержание нитратов на 74-74,55%, увеличить урожайность почти в 2 раза, значительно повысить питательную ценность кормовой продукции за счет увеличения сырого протеина, каротина, жира, снижения клетчатки и обогащения растений микро- и макроэлементами.

Наблюдениями некоторых авторов (Асмус, Хемрранн и др., 1976) установлено, что накопление нитратов находится в определенной зависимости от сырого протеина в растениях. Так, увеличению содержания протеина в злаковых травах до 30% соответствует увеличению нитратов с 0,08 до 0,3 %. При этом отмечается резкое увеличение содержания нитратов при содержании азота в растениях более 3,5% в расчете на сухое вещество.

Проведенные исследования С.В. Грислис (1988) показывают, что в условиях центральных районов Нечерноземной зоны трехкратное внесение навозных стоков на орошаемых пастбищах обеспечивает последействие их на повышение урожайности травостоев, содержания в них переваримого, сырого протеина, нитратов.

По данным А.И. Мельниковой (1981) с увеличением вносимых доз азота животноводческих стоков содержание протеина в корме выращенной продукции возрастало с 13,0 до 15,7% (в контроле - 9,8%), сырой золы - с 6,2 до 8,2% (контроль - 6,1), жира - до 5,1-5,3% (контроль - 4,5), но при этом снижалось содержание кальция, Сахаров и фосфора.

По данным Т.Г. Баженова (1981.) при орошении животноводческими стоками КРС в многолетних травах наблюдается увеличение по сравнению с контролем абсолютного содержания всех аминокислот. Так, содержание лизина увеличилось в 1,4-1,8 раза, содержание гистидина, аргинина, аспараги-новой кислоты - в 1,2-1,8 раза, глутаминовой кислоты, глицина и пролина — в 1,2-1,7 раза.

Внесение стоков приводит к увеличению содержания сырого протеина в траве. Содержание жира также увеличивается, что положительно сказывается

на качестве корма. При орошении стоками снижается количество клетчатки, наблюдается повышение содержания нитратов в граве (Лапшина и др., 1991). Количество жира в зерне овса при поливе животноводческими стоками почти не изменяется (2,9-3,8%). Содержание клетчатки в растениях, выращенных на всех типах почв, под действием стоков снижается. Количество калия и фосфора незначительно увеличивается на песчаной почве, больше на дерново-подзолистой и в несколько раз - па торфяной (Сурнин, 1978).

1.5. Влияние внесения животноводческих стоков на окружающую среду

Животноводческие комплексы являются сильнодействующими загрязнителями окружающей среды биогенными элементами (Новиков, Дмитриева 1975; Тимченко, Омельченко, 1990). Кроме того, животноводческие стоки комплексов могут являться и серьезным источником бактериального загрязнения окружающей среды.

В последние годы па смену гидромелиоративной концепции освоения и использования орошаемых земель пришла эколого-мелиоративная концепция, базирующаяся на экологически сбалансированных водных и других воздействиях на агролапдшафт, когда оросительные нормы являются только дотацией к осадкам в засушливые периоды вегетации растений (Парфенов, 1995).

Исследования по влиянию полей орошения на водные объекты показали, что под воздействием усиленного поступления биогенных веществ появляются одни виды гидробионтов и исчезают другие, что является признаком нарушения экологического равновесия в природных водоемах. Между повышенной обеспеченностью питательными веществами и закономерными изменениями состава фитопланктона и величины его продуктивности установлена определенная зависимость. Так, на участке реки, расположенном выше полей орошения, видовой состав и количество фитопланктона были типичными для малых эвтрофных водохранилищ. Ниже полей орошения было отмечено снижение видового разнообразия фитопланктона. Особенно четко прослеживается изменение состава донных организмов, которые в ряде случаев являются единственным гидробиологическим показателем загрязнения грунта (JІещева, 1981).

Н.М. Морозов (1990) отмечает, что жидкая фракция навоза особенно на крупных фермах и комплексах промышленного типа, стала источником загрязнения почвы и водоемов, способствует интенсивному разрушению структуры почв и развитию эрозионных процессов. Происходит это из-за плохого обеспечения ферм навозохранилищами, а также отсутствия рациональных технологий и комплектов машин для механизации приготовления высококачественных органических удобрений.

Для предотвращения заірязнения окружающей среды Foster J. (1987) предложил систему очистки и дезодорации стоков животноводческих ферм методом аэрации на специальной установке.

Животноводческие фермы располагаются в бассейнах рек и нередко - в водоохранной зоне, навозные стоки с них часто без какой-либо очистки попадают в источники и нанося] ущерб окружающей среде и обеспечены навозохранилищами только на 10% (Рекомендации..., (Суминов), 1991; Старков, 1988). Для них не разработаны рациональные технологии и комплекты машин для механизации приготовления высококачественных органических удобрений (Морозов, 1990).

Важным мероприятие по охране почвы, сельскохозяйственных культур от загрязнения является правильный выбор и использование на полях рациональных способов распределения животноводческих стоков (орошение затоплением, по полосам, по бороздам, дождеванием, подпочвенное и капельное). Почвенные методы очистки животноводческих стоков позволяют обеспечить быстрое и эффективное разрушение органических веществ, содержащихся в стоках в связи с их минерализацией и гумификацией, освободить животноводческие стоки от содержащихся в них патогенных бактерий, вирусов и яиц гельминтов путем их поглощения и дальнейшего отмирания под влиянием естественных факторов самоочищения в фильтрующем слое. Во время почвенной очистки стоков предотвращается накопление химических веществ в почве в концентрациях, влияющих на процессы самоочищения или опасных для накопления в прудах, в продуктах урожая, не допускается за-

34 грязнение іруптонмх вод химическими веществами и патогенными микроорганизмами (Воробьева P.I I-, 1995).

Обобщение литературных данных по использованию животноводческих стоков па полях орошения в качестве органических удобрений свидетельствует о положительном их влиянии на плодородие почв, урожайность и качество сельскохозяйственной продукции. Вместе с тем необходимо отметить, что многие вопросы использования животноводческих стоков в сельскохозяйственном производстве остаются до настоящего времени не решенными. В частности при многолетнем удобрительном орошении не разработаны нормы и сроки внесения животноводческих стоков, не выявлено влияние их на плодородие дерново-подзолистых почв, урожайность кормовых культур, и качество продукции, а также на изменение экологической ситуации. Это послужило основой для проведения исследований по данной проблеме, результаты которых изложены в диссертации.

Влияние животноводческих стоков на свойства почвы и их санитарно-бактериологическос состояние

Плодородие почв и урожай сельскохозяйственных культур во многом зависит от физических и водно-физических свойств и содержания в почве воды и воздуха.

Известно, что структурная почва имеет достаточную аэрацию, необходимую для корневой системы растений, развития полезных аэробных микробиологических процессов и минерализации органических остатков. При этом заключенное в растительных и животных остатках значительное количество питательных веществ, необходимых для культурных растений переводится в легкоусвоясмые формы (Папников, 1998).

В условиях орошения отмечается значительное воздействие поливной воды па сложение и структуру почвы. Сложение почвы характеризуется величинами плотности сложения и твердой фазы и показателями общей и дифференциальной пористости. Наиболее благоприятные условия для роста и развития растений создаются при плотности сложения 1,0-1,2 г/см\ что соот ветствует величинам пористости 55-60%. С величиной пористости почвы связано содержание в ней воздуха. При оптимальном сложении почвы пористость аэрации при наименьшей влагоемкости должна быть не ниже 15%. Орошение животноводческими стоками с повышенным содержанием взвешенных частиц может привести к снижению водопроницаемости почвы, как показано в работе А.Б. Юна, Г.Г. Латфуллиной (1979). Опыты, проведенные СВ. Грислис (1988) на дерново-подзолистых и черноземных почвах, показали, что пахотный слой имеет устойчивое сложение, если содержание водопрочных агрегатов крупнее 0,25 мм не ниже 40-45%. При меньшем содержании водопрочных агрегатов почва быстро уплотняется, и ее физические свойства, особенно водо-воздухопроницаемость, резко ухудшаются.

Исследования Л.Б. Юна и Г.Г. Латфуллиной (1979) показали, что после вторичного внесения жидкого навоза нормой 550 м3/га с влажностью 98,5%) водно-физические свойства изменились незначительно. Плотность сложения метрового слоя почвы составила 1,25-1,59 г/см , плотность твердой фазы в среднем была 2,59 г/см \ предельная полевая влагоемкость - от 20,78 до 30,19% от массы сухой почвы. Внесение неразделенного навоза влажностью 94,9% в первый год исследований привело к изменениям свойств почвы: плотность сложения почвы уменьшилась на 0,06-0,28 г/см и плотность твер-дой фазы — на 0,05-0,13 г/см , а общая пористость увеличилась на 2-10%. Средняя скорость впитывания чистой воды на контроле за первый час составила 0,06 см/мин., а на опытном участке после внесения жидкого навоза — 0,079 см/мин., за второй час - 0,035 и 0,047 см/мин., за третий час - 0,025 и 0,033 см/мип., соответственно. За первые три часа средняя скорость впитывания воды в почву на контроле была 0,040, а в почве, где запахивался жидкий навоз — 0,053 см/мин.

Исследования В.Е. Мазурова, Л.Н. Карачевцева (1987) показали, что в результате вегетационных поливов животноводческими стоками произошло незначительное уплотнение верхних горизонтов почвы. Плотность сложения пахотного горизонта увеличилась с 1,28 г/см па неорошаемых вариантах до 1,36 г/см3 на орошаемых, причем при поливах стоками уплотнение менее выражено, чем при поливах чистой водой.

Исследования З.И. Ьойко, А. В. Романчука (1987) показали, что изменение структурного состояния орошаемой почвы, а также уплотнение ее в процессе полива вызвало повышение плотности сложения почвы после семи лет орошения в слое 0-10 см до 1,21 r/cMJ, 10-20 см — до 1,35 г/см , 20-30 см — до 1,20 г/см". Снижение водопрочности почвенных агрегатов, их набухание и значительное уплотнение привело к резкому снижению ее водопроницаемости.

В исследованиях А.В. Кузина (1992) отмечается, что удобрительно-увлажнительные поливы животноводческими стоками по бороздам с содержанием сухого вещества 3,0-3,5% способствовали оструктуриванию почвы. Процентное содержание ценных агрегатов размером .1,0-5,0 мм после трехгодичного внесения стоков увеличилось в пахотном слое почвы с 71,9 до 75,4%. Количество водопрочных агрегатов агрономически ценных фракций 1,0-3,0 мм при этом увеличилось с 5,7 до 17,6%. Внесение биогенных веществ и органики изменило в лучшую сторону водно-физические свойства активного слоя почвы: плотность сложения уменьшилась на 0,22-0,16 г/см , наименьшая влагоемкость увеличилась на 1,55-2,90%, повысилась водопроницаемость.

По данным Р.П. Воробьевой (1993) под влиянием животноводческих стоков наблюдалось улучшение водно-физических свойств почв, их агрегатного состава, водопрочности почвенных агрегатов. В слое 0-30 см количество агрономически ценных агрегатов достигало 85,9-88,1%, а коэффициент структурности — 4,7-7,6. И.В. Тюрин (1956) писал: "С образованием и накоплением гумуса в свою очередь причинно связаны развитие структуры, изменение водных и физических свойств почв, поглотительной способности, аккумуляция в органической форме фосфора и других элементов, вовлекаемых в биологический круговорот, в том числе и микроэлементов, важных для жизни растений, - иначе говоря, все свойства почвы, которые отличают почву от материнской горной породы и которыми обуславливается ее плодородие." Гумус представляет собой источник и резерв питательных веществ растений. В нем содержатся и долго сохраняются основные элементы пищи растений - азот, фосфор и другие (Церлинг, 1990, Завалин и др., 1999). Органическое вещество, воздействуя па минеральную часть почвы, способствует освобождению новых запасов питательных веществ (Милащенко, 2000).

Технология очистки и подачи животноводческих стоков и их химический состав

Очистка животноводческих стоков КРС на комплексе "Наро-Осаново" от взвешенных веществ показана на рис. 2.1. Жидкий навоз от коровников (1) двумя насосными агрегатами (2) подается по трубопроводу (3) в накопитель (4), где происходит его расслоение на три слоя. С помощью погружных на- сосных агрегатов (5) из осветленного слоя стоки подаются в накопитель(б), где установлено заборное устройство (7), производящее подачу стоков во всасывающий трубопровод насосной станции (8). насосные агрегаты; 3- трубопровод; 4- накопитель; 5- погружные насосные агрегаты; 6- накопитель; 7- заборное устройство; 8- всасывающий трубопровод насосной станции. Схема заборного устройства показана на рис. 2.2, содержащее раму 9, в пазах 4 которой установлены съемные круглые решетки 10. Пространство между ними заполнено соломой. В нижней части внутренней полости 8 устройства расположен всасывающий трубопровод 7 насоса.

На раме смонтированы направляющие 11, связанные с кольцевым поплавком 3. Устройство размещают в накопителе 1. При откачивании стоков уровень их во внутренней полости понижается с одновременной фильтрацией через слои соломы. Поправок опускается, предохраняя поверхность решеток от осаждения плавающих включений. 1- накопитель; 2,5,6- соответственно плавающий и донный и осветленный слои (условно); 3- поплавок; паз рамы; 7- всасывающий трубопровод насоса; 8- внутренняя полость; 9- рама; 10- решетка; 11- направляющая. Исследованиями установлена необходимая толщина фильтрующего слоя соломы - 15 см при диаметре стеблей 1,0-1,5 мм и длине — 15-20 см. Коэффициент фильтрации равен 0,04 м/сут. Устройство было изготовлено в ремонтных мастерских племсовхоза "Наро-Осаново" и установлено н накопитель. Стоки откачивали насосным агрегатом типа ФГ-540/95х2 обеспечивающим подачу стоков Q - 0,14- 0,30 м7с с напором 68-150м. В результате выполненных исследований работы заборного устройства получена зависимость для определения фильтрационного расхода: где Н - напор на заданном расстоянии, м; h0 - напор во внутренней полости, м; 1 -длина фильтрующего элемента; ru - внутренний радиус заборного устройства, м; R - заданное расстояние до заборного устройства, м; к - коэффициент фильтрации, м/с. Внутренний диаметр устройства: dBC.Tp. — диаметр всасывающего трубопровода, м. Наружный диаметр: где t,j, - толщина фильтрующего слоя, м. Расстояние от поплавка до фильтрующих решеток - 0,5 м. Диаметр его зависит от толщины плавающего слоя.

Эксплуатация устройства показала, что после прохождения стоков через фильтрующий слой количество взвешенных частиц снижается. В состав животноводческих стоков входит большое количество органических и питательных элементов, необходимых, растениям. Химический состав стоков во многом зависит от способа удаления аго из помещений ферм. Для определения химического состава животноводческих стоков ежегодно проводили их анализ, результаты которого представлены в табл. 2.6 Используемые для утилизации животноводческие стоки в среднем за годы исследований (2001-2003 гг.) характеризуются средней и высокой степенью минерализации (4,2-6,5 г/л), близкой к нейтральной, слабощелочной реакцией среды (рН 7,1-7,3), очень высоким содержанием взвешенных веществ (27,8-31,3 г/л). На входе в накопитель стоки обладали высоким содержанием органических веществ (ХПК) (17,5-23,6 гО?/л). После прохода заборного устройства стоки на выходе из дождевальных аппаратов содержание в них взвешенных веществ в среднем снизилось до 1560 мг/л или на 94,7%, органических веществ по ХПК - 18830 мг02/л или на 6%. Однако в стоках отмечается повышенное содержание иона хлора, бикарбонат-иона и сухого остатка легкорастворимых солей. Животноводческие стоки обладают высокой удобрительной ценностью по содержанию элементов питания для растений, так как они на входе в накопитель содержат в среднем: азота 1040 мг/л, фосфора — 460 мг/л и калия 1000 мг/л, а при выхода из дождевальных аппаратов содержание азота и фосфора снизилось до 800 мг/л и 400 мг/л. Соотношение N:P:K при поливе = 2,0:1,0:2,5 является хорошим.

Содержание микроэлементов и тяжелых металлов в дерново- подзолистой почве

Микроэлементами в сельском хозяйстве называют химические элементы, содержащиеся в почвах и растениях, обычно в концентрациях от тысячных до стотысячных долей процента. Они принимают участие во многих физиологических и биологических процессах растений. Однако недостаток микроэлементов, как и их избыток, нарушает деятельность ферментативного аппарата, а, следовательно и обмен веществ у растений и микроорганизмов. При систематическом поступлении тяжелых металлов и таких балластных веществ, как стронций, фтор, мышьяк, селен, ванадий и др. с минеральными удобрениями, пестицидами, сточными водами и их осадками, а также промышленными выбросами они могут накапливаться в почве в значительных количествах, отрицательно влияя на ее свойства и плодородие, на урожай и его качество, мигрировать в грунтовые и поверхностные воды. В настоящее время одним из источников загрязнения почв являются животноводческие стоки, содержащие различные тяжелые металлы, такие как медь, никель, свинец, кадмий, цинк и другие. Очистные сооружения задерживают до 50-70% металлов, однако многие из них (например, свинец, никель) удаляются слабо. Удаление тяжелых металлов из почвы может происходить в результате выщелачивания и выноса с урожаем, а некоторые из них (селен, мышьяк, ртуть) способны улетучиваться. Изучение динамики содержания тяжелых металлов в почве является необходим ым мероприятием при внесении животноводческими стоками под кормовые культуры. Загрязнение почв тяжелыми металлами вызывает изменения физико-химических процессов (образование органоминеральных комплексов, вымывание легкорастворимых соединений и т.д.), а это приводні к снижению емкости катионного обмена, изменению почвенно-поглощающего комплекса и уменьшению буферности почв. Свойства почв оказывают влияние на миграционные процессы тяжелых металлов, поскольку геохимия их обусловлена не свойствами ионов металлов, а свойствами их носителей. Следовательно, наряду с поступлением тяжелых металлов вместе с животноводческими стоками, состав почвообразующих пород является одним из факторов, определяющих содержания тяжелых металлов в почвах. Активными сорбирующими свойствами обладают почвогрунты с высоким содержанием тонкодисперсной фракции в гранулометрическом составе. В то время как легкие отложения способствую )- выносу тяжелых металлов за пределы активного слоя почвы. По степени опасности воздействия на почву химические вещества согласно ГОСТ 17.4.1.02-83 подразделяются на три класса: 1 класс — вещества высокоопасные; 2 класс — вещества умеренноопасные; 3 класс — вещества малоопасные.

Для химических элементов данная классификация выглядит следующим образом: 1 класс — мышьяк, кадмий, ртуть, селен, свинец, цинк, фтор; 2 класс - бор, кобальт, никель, молибден, медь, сурьма, хром; 3 класс — барий, ванадий, вольфрам, марганец, стронций. Несколько иного подхода придерживаются гигиенисты Г.И. Гончарук, Г.И. Сидоренко (1986). Все химические вещества, содержащиеся в почве, делятся ими с учетом степени их токсичности для организма человека, влияния на самоочищающую способность почвы и стойкость во внешней среде также натри группы: I — высокоопасные; ТІ - среднеопасные; 111 — мало опасные. Из химических элементов и веществ к 1 группе относятся мышьяк, ртуть, селен; ко II группе - микроудобрения (кобальт, ванадий, марганец, бор, молибден), калийные и азотные удобрения; к ГГГ группе - фосфорные удобрения, промышленные выбросы свинца, хрома, цинка, никеля. Степень опасности определяется также уровнем (концентрацией) загрязнения. Согласно оценочной шкале к чистым относятся почвы с содержанием экзогенных (поступающих из внешней среды) химических веществ меньше или на уровне ПДК (Предельно допустимые концентрации...., 1980..) для почвы; к слабо загрязненным — не более, чем в 10 раз, превышающим этот уровень; к загрязненным - превышающим ПДК более чем в 100 раз. Для конкретных почв содержание химических веществ около 2 ПДК является безопасным для здоровья населения (Гончарук, Сидоренко, 1986). Одним из распространенных критериев оценки степени загрязненности почв химическими элементами является сравнение с соответствующей ПДК подвижного и валового содержания их в почве. В агрохимической практике оценку загрязнения почвы целесообразно начинать с анализа их подвижных форм, как определяющих поступление в растения, миграцию с поверхностными и грунтовыми водами и поэтому наиболее опасных. Если содержание подвижных форм хотя: бы одного элемента близко к ПДК, для более точной оценки вероятности загрязнения проводят анализ на превышение ПДК по валовому количеству (Арутюнова и др., 1995). В нашем исследовании при использовании животноводческих стоков с целью удобрительных поливов многолетних злаковых трав определялось влияние различной длительности внесения стоков на содержание в почве валовых и подвижных соединений микроэлементов и тяжелых металлов. Содержание тяжелых металлов в почве зависело от длительности внесения животноводческих стоков: 1-3 года, 10 лет и 20 лет. В целом, содержание валовых форм тяжелых металлов в слоях почвы 0-30 и 30-60 см не превышало допустимых концентраций (табл. 3.17). При этом в контроле, без внесения животноводческих стоков их количество несколько ниже, чем в вариантах с внесением стоков.

Урожайность многолетних трав, вынос питательных веществ и коэффициент их использование

Удобрительное орошение животноводческими стоками оказывало положительное влияние на урожайность многолетних трав. За основной период эксплуатации полей орошения в последние годы в хозяйстве применяется двухукосный режим использования многолетних трав. В наших исследованиях первый укос трав на зеленую массу проводился в фазу начала колошения. Продолжительность отрастания трав после зимнего возобновления составляла примерно 50-55 дней. Ко второму укосу приступали при высоте вегетативных побегов не менее 40 см, и второе скашивание осуществляли в третьей декаде августа. Результаты наших исследований за 2001-2003 гг. показали что наибольшая урожайность многолетних трав в среднем за три года получена при внесении стоков в течение 20 лет — 48,3 т/га зеленой массы и была больше контроля на 28,7 т/га или на 147,2% (табл. 4.5). Внесение животноводческих стоков в течение 10 лет (вар. 3) повышало урожайность по сравнению с контролем на 115,8%, а в варианте, где стоки сносились в течение 1-3 лет - на 69,2%. Следовательно, по мере увеличения периода внесения животноводческих стоков урожайность зеленой массы трав стабильно повышалась.

Наиболее высокая урожайность зеленой массы трав по годам исследований была получена в относительно влажном 2003 г. и при многолетнем внесении стоков (в течение 20 лет) составляла 50,24 т/га и была больше контроля на 95,3%. В засушливом 2002 г. урожайность многолетних трав на зеленую массу была наименьшей т всех рассматриваемых лет исследований.

Однако тенденция изменения урожайности трав в зависимости от длительного внесения животноводческих стоков сохранялась. Так, наибольший урожай многолетних трав на зеленую массу в 2002 г. был получен в варианте 4, где животноводческие стоки вносились в течение 20 лет (46,25 т/га) и был больше контроля в 3,7 раза. Следует отметить, что в вариантах 2-4 в засушливом 2002 г., кроме животноводческих стоков общей нормой 300 м3/га, было внесено 650 м7га чистой воды за 2 полива. Это обеспечило улучшение водного режима почв, и это обеспечило существенное увеличение прибавки урожая многолетних прав по сравнению с контролем, где влажность почвы в течение всего периода вегетации оставалась значительно ниже оптимальной.

Распределение урожая многолетних трав л о укосам свидетельствует, что наибольшая доля от общей урожайности приходится на первый укос (58-73%), причем во влажные и средние годы этот показатель был наименьшим (58-62%), а в сухом 2002 году достигал - 70-73% в зависимости от варианта опыта. По вариантам опыта по каждому укосу различия были существенны

Таким образом, многолетнее внесение животноводческих стоков в течение 10-20 лет существенно повышало урожайность многолетних трав. Поливы многолетних трав чистой водой в засушливый период вегетации способствуют поддержанию благоприятной влажности почвы и значительному приросту урожайности трав.

В зависимости от урожайности многолетних трав изменялся вынос питательных веществ. При определении площадей утилизации годового объема животноводческих стоков важным моментом является знание коэффициента использования питательных веществ из животноводческих стоков. Данный показатель определяется культурой, типом почв, почвенно-климатическими условиями возделывания сельскохозяйственных культур, объемом внесения животноводческих стоков и сбалансированностью биогенных элементов в стоках.

Нами в период исследований в 2001-2003 гг. определялись коэффициенты использования основных питательных веществ при возделывании многолетних трав из внесенных в дерново-подзолистую легкосуглинистую почву животноводческих стоков (табл. 4.6). Анализ полученных данных показал, что коэффициент использования питательных веществ из животноводческих стоков при одинаковом объеме их внесения по вариантам удобрительного орошения нормой 300 м3/га (240 кг/га азота) повышался.

Так, при внесении в почву животноводческих стоков в течение трех лет коэффициенты использования азота, фосфора и калия был наименьшим и в среднем составляли 19,2%; 10,6% и 22,5% соответственно. Коэффициенты использования питательных веществ увеличились до 34,3%о по азоту, 20,4% по фосфору и 39,3% по калию при внесении стоков в течение 10 лет (табл. 8). Наибольший коэффициент использования питательных веществ был получен в варианте с внесением стоков в течение 20 лет: 53,5%о, 34,1% и 55,9% соответственно по азоту, фосфору и калию. Таким образом, с увеличением длительности внесения стоков от 1-3 лет до 20 лет коэффициент использования из поступивших в почву животноводческих стоков возрос в 2,8 раза по азоту, в 3,2 раза по фосфору и в 2,5 раза по калию. Такая закономерность объясняется ростом урожайности многолетних трав при многолетнем удобрительном орошении животноводческими стоками и большим выносом питательных веществ урожаем.

Потери питательных веществ за время прохождения стоков из животноводческих комплексов и выноса урожаем представлены на схиме (рис. 4.1). Кормовые качества зеленой массы многолетних трав зависят от многих факторов. При внесении животноводческих стоков, содержащими различные питательные элементы, параметры зоотехнического анализа зеленой массы отличались от контроля (табл. 4.6). Многолетнее внесение животноводческих стоков способствовало получению кормов с высокой питательной ценностью.

Похожие диссертации на Влияние многолетнего внесения животноводческих стоков на плодородие дерново-подзолистых почв и урожайность многолетних трав (На примере Московской области)

ЭФФЕКТИВНОЕ ПЛОДОРОДИЕ ПОДЗОЛИСТЫХ ПОЧВ, УРОЖАЙНОСТЬ И КАЧЕСТВО КОРМОВЫХ ТРАВ В УСЛОВИЯХ КОЛЬСКОГО СЕВЕРАКислых, Евгений Евгеньевич

Влияние антропогенных факторов на плодородие почвы, урожайность и качество корнеплодов сахарной свеклыСупрун Светлана Васильевна

Влияние фосфорных удобрений и сидератов на плодородие почв и урожайность сельскохозяйственных культур в зернопаропропашном севообороте на обыкновенном черноземе Южного УралаХасанов, Рауф Фазулович

Агрохимическая характеристика и влияние показателей плодородия почв на урожайность абрикоса в Марандском регионе Исламской Республики ИранАкбар-заде, Магсуд Хасан оглы

Пути повышения плодородия почвы и урожайности сельскохозяйственных культур в Центральной Черноземной зоне : На примере Тамбовской областиКоновалов, Николай Дмитриевич

Влияние удобрений и плодородия серой лесной почвы на урожайность полевых культур в условиях засухи южной части Центрального НечерноземьяКосорукова Татьяна Юрьевна

Влияние плодородия почвы и удобрений на урожайность и качество проса в условиях юго-востока ЦЧЗЖабин Михаил Анатольевич

ВЛИЯНИЕ УДОБРЕНИИ И ПЛОДОРОДИЯ СЕРОЙ ЛЕСНОЙ ПОЧВЫ НА УРОЖАЙНОСТЬ ПОЛЕВЫХ КУЛЬТУР В УСЛОВИЯХ ЗАСУХИ ЮЖНОЙ ЧАСТИ ЦЕНТРАЛЬНОГО НЕЧЕРНОЗЕМЬЯКосорукова, Татьяна Юрьевна

Влияние удобрений и севооборота на изменение плодородия светло-каштановой почвы и урожайность зерновых культур на юго-востоке Казахстана Борисенко Константин Николаевич

Влияние длительного последействия окультуривания почв Нечерноземной зоны на их плодородие, урожайность сельскохозяйственных культур и его природоохранная оценкаБаринова Калерия Егоровна