Бесплатный автореферат и диссертация по сельскому хозяйству на тему

Эффективность навозных стоков на старопахотных торфяных и дерново-подзолистых супесчаных почвах

ВАК РФ 06.01.04, Агрохимия

Автореферат диссертации по теме "Эффективность навозных стоков на старопахотных торфяных и дерново-подзолистых супесчаных почвах"

БЕЛОРУССКОЕ ОТДЕЛЕНИЕ ВАСХШШ ЕЕЛ0РУСШ1Л ОРДЕНА. ТРУДОВОГО КРАСНОГО ЗНАМЕНИ НАУЧНО-ИССЛЕДОВАТЕЛЬСКИЙ ИНСТИТУТ ПОЧВОВЕДЕНИЯ И АГРОХИМИИ

На правах рукописи

ФИЛИППОВ ВЛАДИМИР НИКОЛАЕВИЧ

ЭФФЕКТИВНОСТЬ НАВОЗНЫХ СТОКОВ НА СТАРОПАХОТШХ ТОРФЯНЫХ И ДЕРНОВО-ПОДЗОЛИСШХ СУПЕСЧАНЫХ ПОЧВАХ

Об.01.04 - агрохимия

Автореферат диссертации на соискание ученой степени кандидата сельскохозяйственных наук

Минск - 1992

Работа выполнена на Полесской опытно-мелиоративной станции Белорусского ордена Трудового Красного Знамени научно-исследовательского института мелиорации и водного хозяйства

Научнее руководители: академия ВАСХНИЛ и АНБеларуси

доктор сельскохозяйственных наук проф.С.Г.Скоропанов; канд.сельскохозяйственных наук, старший научный сотрудник В.С.Брезгунов

Официальные оппоненты:

1. Доктор сельскохозяйственных наук, проф.А.А.Каликинский

2. Кандидат .сельскохозяйственных наук Н.В.Окулик

Ведущее предприятие: Институт проблем использования природных ресурсов и экологии

АН Беларуси

Защита диссертации состоится ^АЬОуЪт^Ь 1992 г. в Ю00 часов на заседании Специализированного Совета Д.020.64.01 при Белорусском научно-исследовательском институте почвоведения и агрохимии (220108, г.Минск, ул.Казинца, 62, зал заседаний).

С диссертацией можно ознакомиться в библиотеке института (г.Минс: , ул.Казинца, 62).

Автореферат разослан '('У'фе&рлмЗ^1992 г.

Ученей секретарь Специализированного Совета Д.020.64.01 г

кандидат сельскохозяйственных наук

ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫ

Актуальность темы. Перевод животноводства на промысленную )снову определил начало ускоренных темпов строительства еивот-говодческих комплексов и прежде всего свинокомплексов. В настоя-зее время в Республике Беларусь действует 108 свиноводческих ссмплексов общей мощностью 2,5 млн.голов.

Природные условия Белорусского Полесья предопределили развитие в этом регионе молочно-мясного животноводства и строительство животноводческих комплексов и ферм. На комплексах затраты груда составляют на I ц свинины от 5 до 4 чел.час., в среднем по эеспублике 25-30 чел.час. Однако, строительство таких комплексов сопровождается формированием' больпих объемов бесподстилочного завоза, ути.зизация которого без строгого научного подхода может тривести к негативным последствиям. 3. настоящее время он превышает 60 7о от всех органических удобрений. Ка свинокомплексах сюр-.гируется жидкий, полужидкий навоз и наЕозные стоки. Годовой объ-зм всех отходов животноводства достигает 91 млн.м3. Возникла геобходкмосгь разделения навоза на твердую и жидкую фракции с использованием последней на ограниченной территории, полей утилизации. В этой связи на повестку дня встала проблема по совер-¡.енствованию технологии использования жидкого навоза и стоков, всесторонней оценке влияния этого процесса на почву, растения, природные воды и ландшафт в целом. Разработка данной проблемы, положенной в основу настоящей диссертационной работы, и определяет ее актуальность.

Цель и задачи исследований.. Целью исследований являлось изучение эффективности удобрительных поливов с оценкой влияния их на почву, растения, природные воды и ландшафт в целом. Для -постижения этой цели решались следующие задачи.

1. Изучить влияние стоков свинокомплексов на урожай многолетних трав, возделываемых на торфянистых и супесчаных почвах.

2. Определить влияние стоков на свойства почв, качество растительной продукции и природные воды.

3. Установить экологически допустимые нор.ш внесения стоков свинокомплексов под многолетние травы.

4. Совершенствовать способы подготовки стоков для зкологите ски безопасного их применения на кормовых угодьях.

Научная новизна.Впервые в конвретных почвенно-климатическ условиях Белоруссии изучена эффективность использования стоков свинокомплексов на старопахотных торфянисты и супесчанних по вах. Показано, что исследуемые дозы стоков, наряду с повышение урожайности, существенно влияют на качество кормов; ведут к на копления в почве техногенных элементов и возможному ее засолению; изменению сформировавшихся в старопахотных -почвах микроб' ценозов; загрязнению природных вод нитратами, аммонием, хлорид и другими компонентами стоков. Разработаны новые способы обраС Iш и подготовки стоков к использовании на сельскохозяйственных угодьях окислением (а.с. СССР № 1358349) и криогеном (а.с.СССТ Р 136Ш2), которые улучшают экологическое состояние функциот рующих свиноводческих комплексов.

Положения, вшоеыые на защиту.

I. Научные оснош применения свиноводческих стоков на мне голетних травах, возделываемых на сработанншс торфянистых, то} фяных и супесчаных почвах, включающие:

- свиноводческие стоки - источник пополнения запасов элементов питания в почве, обеспечивающий получение полноценных г качеству урожаев травяных кормов;

- способ подготовки свиноводческих стоков к внесению на кормовые угодья;

- способ полива стоками многолетних трав.

П. Норма полива свиноводческими стоками по азоту до 240 I д.в/га для торфянистых и супесчаннкх почв.

Ш. Динамика гидрохкшгческого режима почвенных растворов I природных вод.

Практическая ценность.. Определены оптимальные нормы вне> сения стоков на старопахотных торфянистых и минеральных почв; легкого механического состава, обеспечивающих повышение плодо; дня почв, получение высоких урожаев полноценных травяных корья и предотвращающие загрязнение природных вод. Предложены спос бы обработки стоков, которые повышают та удобрительную ценнее дают экономию чистой воды за счет использования отработанных фракций стоков, как технологической воды для ежва каналов на возоудалвния.

Апробация работы. Результаты исследований доложены на 8 Всесоюзных, зональных и республиканских конференциях и семинарах. Межзональной научно-производственной конференции по интенсификации мелиоративного земледелия. г.Брест, 1985 г., Всесоюзном семинаре по проектированию и эксплуатации систем водоотве-дения. г.Пенза, 1986 г., Республиканском семинаре по совершенствованию эксплуатации мелиоративных' си; тем. г.Минск, 1987 г., Зональной конференции-республик Прибалтики и-Белоруссии по проблемам охраны природы в агропромышленном комплексе Западного региона. г.Каунас, 1988 г., Всесоюзной конференции "Микробиология на службе сельского хозяйства". г.Кишинев, 1988 г., Республиканском семинаре по интенсификации сельскохозяйственного производства и охране окружающей среды, г.Горки, 1989 г., Научно-произв. конф. республик Прибалтики и'Белоруссии "Проблемы очистки животноводческих стоков..." Минск, 1990 г.

Реализация результатов исследований. Материалы исследований использованы институтами "Полесьегипроводхоз" и "Белгипро-водхоз" при проектировании полей орошения животноводческими стоками на площади более 8 тыс.га. Выводы и предложения, вытекающие из диссертации, включены в нормативный документ 1'осагро-прома БССР: "Использование жидкого навоза и навозных стоков при внесении мобильным транспортом с организацией природоохранных мероприятий". Минск, 1990 г.

Публикации. Основные положения диссертации опубликованы в 18 научных работах, в том числе 2 рекомендациях, 2 авторских свидетельствах. Общий объем публикаций 7 печатных листов.

Объем и структура работы. Диссертация изложена на 150 страницах машинописного текста, в т.ч. 65 таблиц, имеет введение, пять глав, выводы, предложения производству, литература включает 242 наименования, из них 12 иностранных авторов.

СОДЕРЕАНИЕ РАБОТЫ

I. Условия и методика проведения исследований.

Полевые опыты проводились на старопахотных торфянисто- и торфяно-глеевых и дерново-подзолистых супесчаных почвах Полесской опытной мелиоративной станции, на которых использовались стоки свинокомплекса "йшое" Брестской области мощностью 54 тысячи го-

лое. Торф опытных учаСТКОЕ ЩЮЕеСНО-гипнобо-осокоеый с глубино залежи 0,29-0,47 см. Агрохимическая характеристика почеы пахот] го слоя (1987 г.) следующая: зольность -22,9%, ЕалоЕое содерю ние элементов - нобщий - 3,63; Pg05 - 0,29; KgO - 0,11; СаО -1,83; 1^0 - 0,36; EegO^ - 2,59; А1203 - 1,324 $.02 - Ю,08% на абсолютно сухую навеску, pH e'KCI.-5,3..

Дерново-подзолисто-рлееватые супесчаные почеы характеризо: лись следующими агрохимическими показателями пахотного слоя: р! в KCl - 5,8, гумуса - 2,3%, подЕияные формы фосфора - 26 мг, ki лия - 30 мг/100 г почеы.

Метеорологические услоеия е годы исследований складьшалиа по разному. За 1984-1990 гг. б Еегетационный период апрель - а тябрь выпало осадкое от 405 мм (1984 г.) да 299 (1989 г.).

Уровни грунтовых еод находились е оптимальных пределах (с] нее 102 см). Температура воздуха была близка к среднемноголетн* норне.

Исследования проведены е 4 полевых и е одном лизиметричес: опыте. Повторность полевых опытов 4-кратная, площадь делянки -350 Оценка, влияния ctokoe на урожай проЕодилась е опытах с многолетними травами, последейстЕие - зерновыми культурами.

На торфянистых почезх полие разновозрастных траЕостоев пр< вопили разными нормами и дозами. Разновозрастные траЕостои начг создаЕать с 1934 года путем посева траЕ I года низни беспокроЕ! НаЕозные стоки вносили под вновь созданный траЕостой и на" суще! Еуюдий траЕостой 5 года. Этот процесс продолжался е последующи« годы, что позеолило иметь ежегодно участки трав от I до 8 года, ТраЕы 8 года перепахивались и в последующие годы оценивалось п< ледейстЕие елияния ctokoe на урожай ячменя, овса, сеойстш поч: микрофлору и качество природных вод.

Используемые е полевых опытах стоки в среднем содержали 9i воды, 520 ыг/л азота, -220 фосфора и 430 калия. Стоки вносились расчета 240, 360 и 480 кг д. е. азота на I га, или в среднем поз один укос соответственно - 80, 120 и 160 кг в.в. азота на I га.

Агротехника возделывания культур общепринятая для ванных • повпочв Полесской зоны республики.

Содержание питательных веществ в стоках определяли соглас] "Инструкции по проЕерке качества органических удобрений" (М., J97I). Анализ почвенных и растительных образцов проводили по о( щвпринятым методикам; математическую обработку урожайных ванны:

методом дисперсионного анализа по Доспехову (1979). Экономическая эффективность рассчитана согласно существующим Методическим указаниям по утверндекыны нбрглак, расценка; и государственны:,- закупочный ценам на продукцию.

2. Влияние навозных стоков на урожай ттзав (действие). ячг.-еня. овса (последействие) и их качество

. Исследования показали (табл.I), что от применения навозных стоков под травы получен значительный эсоект ва торфянистых и супесчаных почвах. Ба торфянистых почвах получены прибавки .урожая трав с I по 6 год низни за три укоса 33,4 ц/га (при норле 240 кг/га по азоту) и 36,0 ц/га (при норле 480 кг/га по азоту).

Таблица I

Влияние стоков на урожай, сухое вещество, ср., 19Б4-1990 гг.

Норма стоков! Доза по укоса^ кг/га по азоту, ,-

! II

Ш

' Урожай, ' }

Прибавка

ц/га

ц/га !

на I кг, кг

Полив многолетних трав с I по 6 год низни на торфянистых почвах

0 0 0 0 5е,8 - -

240 60 120 60 92,2 33,4 . 13,9

360 •120 120 120 91,7 32,9 9,1

480 180 180 120 94,8 36,0 7,5

240 а.а. 60" 120 60 110,8 52,0 21,7

НСР05 9,5

Полив многоле тних трав с 5 по 8.год жизни на торфянистых почвах

0 0 0 0 75,4 - • -

240 60 120 60 100,0 24,6 10,2

360 120 120 120 104,8 29,8 . 8,2

480 180 180 .120 . 109,0 33,6 7,0

240 а.а. 60 120 60 117,4 42,0 17,6

НСРгк 12,1

Полив многолетних трав с I по 5 год жизни на супесчаных почвах

0 0 0 0 37,5 - - .

240 60 120 60 72,4 34,9 14,5

360 120 120 120 74,1 36,6 10,2 •

240 а.а. 60 120 60 8*0,4 42,9 17,8

НСРод 8,6

/

- р. -

Установлена ■ так.т.е высокая эффективность навозных стоков на многолетних трав с 5 по 8 год еизки, уровень урогаев которых не уступал более молодым травостоям.

Окупаемость I кг азота навозных стоков снижается по мере увеличения доз их внесения. При норме стоков (240 кг/га по И) она составила 13,9 кг (травы с I по 6 год) .и 10,2 яг (травы с 5 по 8 год)..

При удвоении дозы навозных стоков прибавки урояая не превышают наименьшей существенной разности, а окупаемость I кг й снижается соответственно с 13,9 до 7,5 кг; с 10,2 до 7,2 кг.

От применения аммиачной селитры в норме 240 кг/га получена прибавка урожая трав 52 ц/га (травы 1-6 год) и 42 ц/га (травы 5-8 год), что превышало эффективность эквивалетной нормы по азоту навозных стоквв на 18,6-17,4 ц/га. Окупаемость I кг азота аммиачной селитры составила 21,7-17,6 кг.

Уровень урожаев многолетних трав на супесчаных почвах был несколько нике, чем на торфянистых почвах. Однако, от всех испытываемых норм навозных стоков получены прибавки урокая трав, более высокий эффект получен такке от внесения аммиачной селитры по сравнению с навозными стоками.

.. Последействие навозных стоков изучали в 1988 году на ячмене, в 1989 - на овсе; существенных различий в уронае зерна этих культур -не получено от разных норм. Однако, общий урожай надземной массы был на 20-25,1 выпе на участках с внесением стогаш-'

На дерново-подзолисто-супесчаных почвах с культурой шого-летних.^рав оценивали эйшективность навозных стоков и минеральных удобрений, внесенных в эквивалентной по азоту норме. Внесение-стоков в норыах 240 и 360 кг/га Я удваивало урокай. Здесь в среднем за 5 лет получено 72 и 74 ц/га сухого вещества, на контроле 37 ц/га. По навозным стока'.: прибавка несколько меньше (22,4 ц/га,-среднее за 4 года). На соне стоков отмечено, что урожаи трав по укосам не различались. Максимальный урожай биомассы получен на травостоях 3-4 года пользования.

Максимальное содержание сырого, протеина - 18,3$ определено, при позе стоков в 480 кг/га.я . При этих позах обнаружено повышение содержания 1 траЕах общего и небелкового азота, в т.ч. нитратоЕ. Содержание сырой клетчатки колебалось от 29,6 до 31,0% на с.н. и больше зависело от срока уборки, чем от доз стоков.

ч

Жира е растениях содержалось 3-3,9%, сырой ^ды от 6,9 по 7,2 % от сухой массы, фосфора е сене содержалось 2,9-3,3 г/кг, что соответствует норме (2,3-3,5). Содержание-калия при оптимальной норме стокое составляло 1,68 %, при еысоких дозах доходило до б %, что не соотЕетстЕует зоотехническим требованиям. Концентрация кальция и магния е среднем за вегетационный период была е пределах от 0,4-0,9 и 0,2-0,3 %. Их содержание е растениях гало зависело от фока удобрений и срока уборки, но оказалось Еыше е травостоях с минеральных поче.

Таким образом, применение жиЕотноЕодческкх стокое на злако-еых трзеостоях трехукосного использования при норме стокое 240 кг/га и обеспечиЕает получение высококачественного траЕяного корма. По количеству питательных веществ он соответствует с^тде-ствующим нормативам кормления животное. Однако ь связи с погашением содержания в траЕах калия, нитратоЕ и других элементов необходим постоянный контроль за качестром растительной продукции, поступающей с полей орошения животноводческими стоками.

Самым динамично! показателем является содержание азота г стоках, почвах и Еодах. О режиме легкоусвояемых форм азота е почвах к настоящему времени накоплена обширная информация (Н.Н.Безлюдный, И.М.БогдеЕич, А.Е.Ьозбуцкая, Г.И.Найяенко, И.Е. Королева, Т.Н.Кулаковская, А.С.МеероЕский и др.). В осноеу методики исследований подвижности азотосодержащих соединений положен принцип последовательного ступенчатого гидролиза из одной навески поче.

Полученные данные показывают, что осноенвя часть азота е торфяных почвах (99 %) находится в составе органических соединений. Ь неосушенных торфяниках минерализация органических азотсодержащих соединений идет медленно и останавливается на стадии аммонификации. Ь мелиорированных почвах создаются благоприятные условия влажности и аэрации, активизируется процесси разложения органического ЕещестЕа и преобладающей формой минерального азота

становятся нитраты. Из наших данных следует, что с повышением уровня фосфорного и калийного питания растений за счет внесения минеральных удобрений на контроле без стоков снижается накопление усвояемого азота. При этом вынос его с урожаем ячменя был практически одинаковым по вариантам опыта. По мере окультуривания торфяников возрастает гумификация органического вещества и сокращается количество легкоусвояемых азотистых соединений. Этим и объясняется некоторое снижение интенсивности нитрификации в старопахотных торфянисто-глеевых почвах. Внесение стоков способствует поддержанию легкогидролизуемого азота на исходном уровне, а при больших дозах и повышению его. Изучение динамики минеральных форм азота позволило выявить ряд закономерностей, которые необходимо учитывать при разработке режима полива животноводческими стоками. В торфянистых почвах преобладающей формой азота является нитратная. Здесь содержание нитратов на единицу веса (в пересчете не 100 г почвы) в 20-30 раз вше, чем на дерновсг-подзолистых супесчаных почвах.

Аммоний стоков хорошо и быстро трансформируется в нитратную форму азота, частично потребляется растениями, частично теряется в газообразной форме. Поэтому такая форма азота не является преобладающей ни в•торфянистых, ни в минеральных почвах. Динамика аммонийного азота по укосам и годам имеет плавный характер, амплитуда колебаний сглажена.

Наши исследования динамики минерального азота на органогенных почвах показали, что содержание аммония в почвах находилось в соответствии с дозами внесения стоков в течение первых двух -трех недель на. торфяниотых :почвах и двух недель на супесчаных почвах. Причем основная масса аммония аккумулируется в верхней части пахотного слоя.

Анализ динамики подвижных форм азота показывает, что через 18-26 дней происходит выравнивание содержания его в пахотном слс на-контроле и участках с внесением стоков. Из-этого можно сдела: вывод, что продолжительность межполивного периода .для многолетних трав.должна составлять 3-4 недели.

Состатный режим по всем вариантам складывался благоприятно. Частично это связано с тем, что исследования проводились на окультуренных почвах при -высоком исходном уровне обеспеченности фосфатами: до 100 мг Р^ЛОО г на. торфянистых и до 20 мг - на

супесчаных почвах. Отмечен систематический рост содержания фосфатов в почве при внесении высоких доз стоков. На фоне № 360480 содержание их в торфянистых почвах повысилось с 76 до 118— 133 мг. При оптимальной норме стоков (240 кг/га по азоту) существенного накопления фосфатов не произошло: 76 мг PgOg/IOO г было исходное под травами первого года и 81 мг под травами восьмого года.

Отмечается слабая миграция фосфора, хорошее закрепление его почвой и стабильное поступление в растения. Сезонная динамика подвижных фосфатов отражает в основном использование фосфора растениями. К концу вегетационного периода проявляется заметное увеличение подвижных фосфатов, что свидетельствует о постепенном переходе их из поглощенного состояния. Прирост фосфатов в опытах с высокими дозами стоков составил 9-15 мг/100 г торфяной почвы и 1,6 мг в год на минеральной супесчанойгочве. При этом ежегодный положительный баланс фосфора составил 6368 кг/га на торфяных и 42 кг/га на супесчаных почвах. При оптимальной норме стоков (240 кг /га//накапливалось 1,6 мг PgOg/IOO г торфяной почеы, а ежегодный положительный баланс составил II кг/га.

Калийный режим складывался по-разному. В год залужения и на второй год жизни трав содержание калия в торфянистых почвах на контрольных участках колебалось от 53 до 118 мг, на участках с внесением стоков составляло 120-149 мг. С третьего и до восьмого года жизни трав идет сработка калия до 17-22 мг независимо от норм внесения стоков, что особенно выражейо к концу вегетационного периода.

На супесчаных почвах после укосов трав не было существенных различий как при норме внесения стоков 240 кг/га (по азоту),так и на участках при внесении 360 кг/га 'азота стоков. На контрольных участках отмечалось систематическое снижение почвенных запасов калия с 26,0 до 15,9 мг Н^О/ЮО г почвы.

Сезонная динамика подвижных форм калия характеризуется закономерным снижением их запасов от весны к осени. Причиной этого является слабо регулируемый высокий вынос калия урожаем трав, в биомассе которых он накапливается выше оптимальных зоотехнических нош, миграция его за пределы корнеобитаемого слоя, а также необменное поглощение калия, особенно на супесчаных почвах.

Состав почвенных растворов является универсальным показателем динамики почвенных процессов. Сопоставление состава жидкой

фазы неосвоенных, окультуренных' почв и участков с поливом стоками показывает, что содержание .солей возрастает (табл.2). В 5 раз увеличивается содержание кальция, в 10 раз - калия.

Таблица 2

Состав почвенных растворов опытных участков почв ПОМС, органогенная почва, травы 4 года, слой 0-30 см, 1987 г.,мг/л

Показа- !Заповед-!Запо ведник !Почва в куль-! Полив сто- ■ ! Полив 480

тель !ник нео- -! осушенный, !туреЯб лет, ! ками, 480 шг/га л,че-

!сушенный'неосвоенный!без стоков ! кг/га и* !рез 5 дней

I ! ! 1 !после поли

! I ! t !ва

рН 6,6 6,8 6,0 6,0 5,8

К1" 2,9 13,5 14,1 43,2 51,9

7,4 7,0 10,4 23,5 52,7

Са2+ 39,1 63,1 116,2 111,2 205,4

jo~3 37,7 184,5 321,8 453,8 824,6

Cl- 13,1 24,1 33,3 ■ . 35,3 86,2

io?" 30,5 28,6 73,2 46,9 61,7

Сумма ионов 183 403 . 635 779 1362

РО?" 1,8 1.2 - 11,3 14,7

* Последействие после 4-х лет полива.

Фосфор концентрируется в пахотном слое орошаемых почв. В почвенном растворе по сравнению с вновь осваиваемыми участками концентрация Р0бщего возрастает в 5-7 раз.

Лизиметрические воды, генетически связаны с поверхностными и дренажными стоками, почвенными растворами и характеризуют самоочи-щакщую способность трав при инфильтрации растворов через почвенный профиль. В составе инфильтрационных вод на глубине, до 100 см содержалось по сравнению с почвенно-грунтовой водой в 10 раз больше хлоридов, сульфатов, натрия, в 5 раз больше кальция, в 3 раза -магния. Содержание элементов возрастает с увеличением срока полива.

Почвенно-грунтовые воды чутко реагируют на все виды техногенного воздействия. Последовательное увеличение нагрузок, окультури-

вание с поливом стока-га (доза 460 кг/га и) приводят к увеличению общей суммы растворенных минеральных солеи (до 1156 мг/л). Соответственно возрастает содержание калия, натрия, кальция.

Концентрация азота аммонийного увеличивается в 3,Ь раза,нитратного в 30 раз, возрастает содержание органического вещества и фосфора.

Поверхностный.сток с освоенных и окультуренных участков с внесением жидкой органики существенного отличается от стока с почв без полива. Сн характеризует вынос с поверхности поля неусвоенных растениями водорастворимых компонентов и Формируется в основном в период снеготаяния (март). Содержание калия, азота и фос-йорэ при этом значительно возрастает (К+- в 3 раза,«^Н^ - в 2 раза, Ро|~ - в 4 раза), увеличивается вынос органического, вещества.

Дренажный сток, как правило, имеет минерализацию намного выше, чем поверхностный,- что связано с большими площадями водосбора и поступлением в дренажную четь более минерализованных внутри-почвенных и грунтовых вод.

В дренажном стоке с опытных полей ПОМС (также как в поверхностном) превышение ЦЩ наблюдается при поливе стоками в норме Г 480 по соединениям аммония и йосфатов. Сопоставление с нормативными данными показывает, что загрязнение этими компонентами происходит стабильно, что требует совершенствования системы внесения и агротехнических приемов утилизации стоков и применения их при меньших дозах.

Содержание микроэлементов, в стоках^ исследованных совместно с Щ'иГ АН БР (табл. 3)j показывает, что при внесении их мобильны:.: транспортом в почву вместе с илистой Фракцией поступает большое количество микроэлементов как биологически полезных, так и токсичных, что заставляет искать пути их подготовки.

Валовое содержание микроэлементов в орошаемых почвах отражает их генетические особенности.

Установлено контрастное распределение малых элементов в орошаемых 'стоками торфяных почвах,-высокая их обеспеченность марганцем, медью, низкая - молибденом. По меди, хрому, свинцу концентрация близка к ПДК.

Формы микроэлементов в почвах определялась методом "последовательного постадийного экстрагирования с разделением компонентов самих фракций. Установлено, что в органогенных почвах до 80 % Мп, Сн, Со, V, Сг и приходится на легкоподвижные соединения.

При этом 63 % Мп, 52 Си. , Сг , $0 % Со, V и »^связаны с органическим веществом.

Таблица 3

Содержание микроэлементов в стоках свинокомплексов и почвах ПОМС

Элемент

Навозные стоки,

мг/л (среднее)!Органогенные -_ ?г/т (пределы)

почвы,

Вертикальные отстойники

!иэ дож!контроль 'полив!сред-

стоки ! ил

РОСы ,деваль (запо-•ной !ведник) ¡машины |

стока нее для

ми

¡почв

Белоруссии

}.5п 4,6 18,6 0,47 14,3 40-100 160-280 120

См- 2,9 И.4 0,19 10,1 2-12 13-50 14

«?п 0,56 14,3 0,27 9,2 - - -

Со 0,04 . 0,31 0,01 0,2 0,3-1,5 1,2-2,2 6

1/Л 0,12 0,50 • 0,02 0,85 6-7 6-17 12

V 0,07 0,57 0,34 ' 0,01 9-25 15-60 39

Сг 0,26 2,14 0,07 1,93 6-16 7-25 36

Рв 0,03 0,14 0,005 0,09 2-18 5-30 -

Содержание доступных растениям легкообменных, водо- и кисло-торастворимых соединений.значительно увеличилось, например, обменного и кислоторастворимого Мл в 10 и 5 раз соответственно (рис. ).

Микробиодогические исследования, выполненные совместно с ИМ АН РБ (Т.Г.Зименко и др.,1985, 1990, 1991) показывают, что воды ЗПО и стоки животноводческого комплекса, используемые для орошения почв, содержат значительное количество микроорганизмов, особенно участвующих в превращении азота. Анализ показывает резкое увеличение численности микроорганизмов в почвенно-грунтовых водах (ПГВ) на участках применения стоков. Особенно четко это проявляется в ПГВ дерново-подзолистой почвы. Наиболее значительно возрастает численность микроорганизмов, превращающих азот органических соединений (в ПГВ торфянистой почвы в 12 раз).

Орошение стоками приводит и обогащению почв микроорганизмами, формированию устойчивых, качественно новых микробных ценозов. В торфянистой почве после орошения численность микроорганизмов многих физиологических групп возрастает в 3-4 и более раз. Несколько меньше, но также увеличивается содержание микроорганизмов

н

1 г ЗА 5 6 7

л

гзиэь 7

г/т 200

50% т

о

Ма

10С-

Си

1 гзи 567 /гзи5б?

2 3456 7 1 234-56 7 1 234567

Содержание и формы микроэлементов з почвах, орошаемых навозншш стоками (в пахотной слое). А - торфянисто-глеевые почвы, Б - дерново-подзолистые супесчаные: I - валовое содержание, г/т; формы микроэлементов, % от валового количества; 2 - легко-обмейные соединения; 3 - связанные карбонатами и растворимыми в слибой кислоте соединениями; 4 - связанные с органическим вецестсом; 5 - в аморфных гшроксидах металлов и адсороированные на них; б - легкоразрушаемые силикаты; 7 - трудноразлагаемые соединения. Без штриховки - контроль, атрлхпрка - орошаемая почва.

в дерново-подзолистой почве. Увеличение обсеиененности почвы микрофлорой наблюдается как в пахотном, так и в подпахотном слоях исследованных почв.

Поливаемые стоками торфянистые! почвы основную массу микрофлоры аккумулируют в верхнем (0-30 см) слое. В подпахотном слое органогенной почвы (30-60 см) численность микроорганизмов на 2.-3 порядка ниже. В супесчаной почве различия в содержании микрофлоры в пахотном и подпахотном слоях сглаживаются из-за усиления про мывного водного режима.

Исследования в динамике выявили различия в количественном составе микроорганизмов разных групп по сезонам года. В начале вегетационного периода (апреле) преобладала микрофлора, участвующая в круговороте азота; в середине вегетации, (июле) - доминировали уробактерии, актиномицеты; в конце (ноябрь) - активное развитие получили денитрифицирующие, спорообразующие бактерии и мик-ромицеты.

4. Способы подготовки стоков.

Способ криогенной подготовки стоков и утилизации на сельскохозяйственных угодьях разработан нами в 1985-1987 гг. (а.с.СССР 135112) . Сток зеыоражваиг сплошным массивом в естественных условиях путем разлива его на поверхности спланированных площадок, либо путем замораживания капель в воздухе. Дробленный сток сгребают в бурты, которые располагают на стокообразных (с направленным уклоном) площадках.

Первые после размораживания фракции имеют максимальную концентрацию питательных веществ, последние - минимальную. Первая фракция содержит калия в 3,3 раза больше исходного стока и в 16 раз больше последней фракции. Соответственно кальция больше в 2 15 раз, магния - 1,2 и 35 раз, аммония - 1,3 и 42 раза. Первые растаявшие фракции стоков имеют и благоприятную реакцию среды -рН колеблется от 8,1 до 8,8.

По санитарно-гигиеническим характеристикам "последняя оттаяв шая фракция льда стоков имеет самые благополучные характеристики Количество микробов снизилось с 3 млн.шт. в мл до 0,1 или в 30 раз, бактерий группы кишечной палочки уменьшилось в 96 раз, фаги совершенно отсутствуют. Последнюю фракцию размороженного стока рекомендуется использовать в рециркуляционной системе для промыв ки каналов навозоудаления на свиноводческих комплексах.

Способ полива стоками с-окисление:.: имеет целью предотвращение загрязнения грунтовых вод минеральными и органическими соединениями стоков. Непосредственно при поливе в- животноводческие стоки вводят соединения, реагирующие с ними с выделением газов, перекись водорода из расчета 0,01-0,001 % мае. Предлагаемый способ (a. el.СССР 1358849) обеспечивает изменение Фильтрационных процессов в капиллярно-пористой среде почв, путем создания искусственного ' газового "затвора" в поровом пространстве за счет газов, выделяющихся в результате реакции между стоком и перекисными соединениями. Применение предлагаемого способа, позволяет в 1,5-2 раза уменьшить глубину впитывания стока в почву, в 1,05-1,2 раза повысить влагоемкость поверхностных слоев.. Газовые затворы препятствуют быстрой фильтрации стоков • вглубь почвы ниже корнеобитаемо-го слоя, что создает защиту грунтовых вод от загрязнений.

5. Экономическая, элективность применения стоков.

Экономическая эффективность применения стоков на сельскохозяйственных угодьях получается за счет прибавки урожая м за счет водоохранного эффекта (предотвращенного экономического ущерба), полученного в результате почвенной очистки навозных стоков. Наибольший чистый доход получается при норме стоков по азоту до 240 кг/га и использовании злаковых травостоев на сенаж и силос. Высокие нормы стоков (360-480 кг/га ы) не окупают затрат на их внесение. Минимальный срок окупаемости капиталовложений получается при внесении стоков на автоморфные почвы (0,4-1,0 лет), максимальный - на осушенных (2,2-3,8 лет) -и орошаемых землях (4,4-8 лет). Внесение стоков путем орошения более эффективно, чем мобильным транспортом.

Водоохранный эффект в результате, почвенной очистки стоков при внесении 240 кг/га по азоту составляет 195 руб./га или 0,42 руб. в расчете на I м3 стоков. При нормах стоков по N 360 и 480 кг/га водоохранный эффект отсутствует. В зоне Полесья такие нормы ведут к загрязнению почвенно-грунтовых и подземных вод.

- ВЫВОДЫ , ,

I. В условиях Белорусского Полесья торфяные и супесчаные -почвы являются удовлетворительными объектами утилизации стоков животноводческих комплексов. Экологически предельно допустимая норма внесения стоков в расчете на азот составляет здесь 240 кгЛв.

->I8 -

На злаковых' травостоях следует вносить стоки только дробно под каждый укос. Конкретные дозы внесения стоков определяются с учетом содержания биогенных элементов в почвах и стоках, уровней грунтовых вод, длительности эксплуатации полей внесения стоков и возраста травостоя.

Норма стоков свинокомплексов в 240 кг/га в лересчете на- азо1 (по объему 464 м3/га) обеспечивает получение II—12 т/га сена на органогенных и 8-9 т/га на супесчаных почвах. Содержание в травах сырого протеина соответственно 15,5-17,3 % и 13,6-14,6 % в расчете на сухое вещество, нитратов 0,6 и 0,45, фосфора - 0,8 и 0,6' калия - 2,4 и 1,9 %. Максимальные дозы стоков 480 кг/га не дали существенного повышения урожая и привели к снижению качества кормов: количество К20 достигло'6 %, нитратов.более I %, ухудшилось соотношение Са:Р.

2. При поливе стоков идет интенсивная трансформация азота.В стоках преобладающей формой является аммонийная, в почве - нитратная. Содержание аммония в почве соответствует дозе внесения стоков в течение первых двух-трех недель на органогенных и одной двух недель на супесчаных почвах. На 18-26 день происходит вырав нивание содержания азота в пахотном слое до исходного уровня (бе полива). Этот факт позволяет рекомендовать для многолетних трав продолжительность межполивного периода в 3-4 недели.

При норме стоков в 240кг/га и складывается благоприятный фосфатный режим, исключающий ретроградацию фосфатов и загрязнен« окружающей среды. Систематический рост содержания фосфатов в поч ве происходит по. высоким нормам стоков в 360 и 480 кг /га.я.

В год залужения трав содержание калия в органогенных почваа на контрольных участках колебалось от 53 до 118 мг/100 г почвы, на участках с внесением стоков составляло 120-140 мг. С третьег и до восьмого года жизни трав идет снижение запасов калия до 17« 22 мг независимо от норм внесения стоков. На супесчаных почвах также отмечалось систематическое снижение почвенных запасов ката с 26 до 15 мг KgO/IOO г.

3. Утилизация стоков на супесчаных почвах привела к обогащению ее микрофлорой. Количество микроорганизмов основных физиологических групп в пахотном слое возросло в 1,5-2 раза. Поливаемые стоками органогенные почвы основную массу микрофлоры аккумулируют в верхнем (0-30 см) слое. В подпахотном слое (30-50 см) численность микроорганизмов на 2-3 порядка ниже. В минеральной (супесчаной) почве различия в содержании микрофлоры в пахотном :

подпахотном слоях сглаживаются.

4. В почвенном растворе установлен гшкономерный рост содержания воднорастворимых солей; с увеличением норм полива (до

480 кг /га.н)сумма ионов достигает 1,78 г/л, что более чем в 3 раза выше по сравнению с окультуренной почвой без полива. Максимальная концентрация хлоридов, сульфатов, фосфатов при норме стоков 480 кг/гаи достигла соответственно 274, 452 и II иг/л, что в десятки рая выше, чем в естественной црпродной среде (заповедника). Возросло абсолютное количество натрия и калия з 6-10 и 5-40 раз, что выше по сравнению с заповедником. Длительное последействие навозных стоков' сопровождается концентрацией sccx техногенных компонентов, в результате чего формируются растворы, аномальные составу природных, вод, что koest явнтсл причиной их загрязнения.

5. Состав говерхнастного, дренажного стока, инфильтрациокшх, поверхностных и почвенно-грунтовых вод показывает, что содержание всех растворимых компонентов после полива возрастает. Превышение ЦЦК стабильно наблцдается по аммонию и фосфору. При внесении стоков а норме 480 кг/га N полная утилизация бшгрнов ;:э происходит. Возникает угроза загрязнения почвенно-грунтсвых и поверхностных вод, что требует совершенствования приемов утилизации стоков.

6. лмвотноЕодчзскпе стоки имеют разное содержание многих микроэлементов в зависимости от рациона питания животных, способа подготовки стоков, чистоты разделения нндкой и твердой фракций навоза. В иловых фракциях концентрация микроэлементов достигает десятков мг/л, что существенно Еыше природного гидро:с:мгчесхого фона.

В органогенных почвах до 80 % Мп, Си. , Со, V, Сг. и ^состоят их легкоподвижных соединений. Содержание доступных растениям легкообменных, еодо— и кислото-растноргс"1х соединений значительно увеличилось на участках полива стоками.

7. Одним из путей совершенствования обработки гппютноЕОДче-ских стоков когет быть разработанный нага криогенный способ. Для этого стоки замораживают, дробят, сгребает в бурты. Первые, после размораживания фракции имеют максимальную концентрацию питательных веществ, последние - минимальную. Qукыа катионов первой ■ размороженной фракции выше исходного в 2 раза я ваше фракции от-таивпей последней в 24 раза.

Способ криогенной подготовки животноводческих стокав позво-

ляет получать обогащенную компонентами минерального питания фракции, представляющие более насыщенные биогенами удобрения, а также иметь технологическую воду для повторного ее использования на комплексах, для смыва каналов навозоудаления, обеспечивая экономию чистой воды.

8. Для предотвращения загрязнения грунтовых вод минеральными и органическими соединениями стоков разработан способ полива с окислением. Сущность способа заключается в том, что непосредственно при поливе в животноводческие стоки вводят перекисные соединения, реагирующие с ними с выделением газов. Предлагаемый способ позволяет за счет искусственно созданного "газового зат- . вора" примерно в 1,5-2 раза уменьшить глубину впитывания стока в почву, предотвращает загрязнение- грунтовых вод.

9. Применение стоков свинокомплексов для полива многолетних трав в нормах до 240 кг/га н обеспечивает высокий экономический эффект за счет прибавки урожая от использования удобрительной ценности стоков и водоохранный эффект за счет почвенной очистки навозных стоков. При дозах 360-480 кг/га N не окупаются затраты на внесение стоков и отсутствует водоохранный эффект.

ПРЕДЛОЖЕНИЯ ДР0ИЗВ0ДСГВУ

Допустимая норма внесения навозных стоков под многолетние травы на торфяно-глеевых и дерново-подзолистых супесчаных почвах не должна превышать в расчете на азот 240 кг/га. Стоки следует вносить дробно с продолжительностью межполивного периода 3-4 недели. Нормы навозных стоков в 360-480 кг/га и'не окупают затрат на их внесение и отсутствует водоохранный эффект.

Подготовка навозных стоков криогенным способом позволяет получить обогащенные компонентами минерального питания жидкие органические удобрения и технологическую воду для повторного исполь зования на смыв каналов навозоудаления на свиноводческих комплексах.

Полив навозными стоками с одновременным введением в них пе-рекисных соединений создает искусственный "газовый затвор", что позволяет задержать стоки в корнеобитаемом слое и обеспечивает защиту грунтовых вод от загрязнений на торфянисто-глеевых почвах подстилаемых песками и дерново-подзолистых супесчаных почвах.

Список опубликованных работ по те::е диссертант б соавторстве)

I. Опыт использования мелиорированных торфяно-болотных почв на экспериментальной базе Полесской опытно-мелиоративной станции/ Инф.листок БелНИШТй, Улнск, 1934. - Г 342, - 4 с.

2й. Резервы осуленного поля//Земледелие. - 1985. - f" 5. -С.57. ■

3й. Рекомендации по повышению продуктивности мелиорированных земель Брестского и Малоритского районов - Брест, - 1955. - 24 с.

4. Утилизация стоков животноводческих комплексов Полесья// Проектирование и эксплуатация водоотведения сельскохозяйственных объектов: Тез.докл.зонального семинара -- Пенза, 1986. - С.40-42.

5". Использование аммиака для структурной мелиорации торфяных почв//Весц1 АН БССР, сер.с.-г.наук. - 1966. - К 3. - С.22-23.

6К. A.C. 1358849 СССР. 1.КИ А 010 25/02. Способ полива.Опубл. в Б.И., 1987. - J," 46.

7я. A.c. I36III2 СССР. С 02F1/22. Способ подготовки животноводческих стоков к удобрению сельскохозяйственных угод:1:":. Опубл. в Б.И., 1937. - !? 47.

8. Антропогенные воздействия на качество природных вод сельскохозяйственных водосборов//Проблемы охраны природы в агропромышленном комплексе республик Западного региона: Тез.докл.науч. конф. 20-21 сентября 1968 г. - Каунас. 1988. - C.I35-I35.

9. Утилизация стоков животноводческие комплексов Полесья и охрана вод от ззгрязнения//Рацион'альное использование мелиорированных земель. - ¡.!инск. 1956. - С.'90-103.

10й. Использование жидкого навоза и навозных стоков животноводческих комплексов при внесении их мобильным транспортом с организацией природоохранных мероприятий. - Минск. 1989. - 32 с.

IIх. Динамика микрофлоры на земледельческих полях орошения стоками животноводческих кокплексов//Весц1 АК БССР. сер.с.-г.наук.- 1989. - Р 2. - С.42-46.

12х. Трансформация почвенных растворов земледельческих полей орошения животноводческими стоками/Л'елиорация и охрана окружаю- • щей среды. - ¡Линек. 1989. - С. 173-185.

13. Борьба с сорняками на торфяниках при минимализации хим. метода//Защита растений и охрана природа: Тез.докл.науч.-произв.

конф. - Ьильнюс. 1989. - С.34-36.

14к. Влияние жиЕотноЕодческих стокое на содержание и формы микроэлементов е органогенных почвах // Экономические аспекты мелиорации. - Минск. 1990. - С.130-144.

15х. Охрана окрукающей среды ка Еодосборах с жиьотноЕодчес-кими ксыш-ексау.я // Мелиорация переувлажняемых земель, ее- социально-экономические и экологические последейстЕИя: материалы конф. БелНИИЫЬХ.. - Минск, 1990. - С.110-121.

16х. Состояние и проблемы утилизации стокое жиЕотноЕодческих комплексов // Проблемы Полесья, т.13. - Минск. 1990. - С.19-67.

17". НоЕые способы обработки жиЕотноЕовческих стокое // Проблемы очистки жиЕотноЕодческих стокое ...: Тез. докл. конф. - Минск. 1990. - С.28-29.

16"". Проблемы охраны окружающей среды на мелиорированных водосборах о жиЕстноЕОдческими комплексами. Мелиорация и Еодное хозяйство. - Мн. Ураджай. 1991. - - С. 14-23.

Подписано к печаги 20.12.91. АТ 04579. Формат 60 х &41/16. Бумага писчая № I. Усл.п.л.1,4. Печать офсетная. Тир.100. Бесплатно.Зак.II9

БелГЕО, г.Минск, ул.Шшшская, 7