Бесплатный автореферат и диссертация по сельскому хозяйству на тему

Особенности технологии кротово-внутрипочвенного орошения животноводческимми стоками

ВАК РФ 06.01.02, Мелиорация, рекультивация и охрана земель

Автореферат диссертации по теме "Особенности технологии кротово-внутрипочвенного орошения животноводческимми стоками"

Р Г Б ОД

На правах рукописи

2 о ;'.;:! : -

Рогозина Юаня Сергеевна ,

ОСОБЕННОСТИ ТЕХНОЛОГИИ КРОТОВО-ВНУТНИПОЧВЕННОГО ОРОШЕНИЯ ЕИВОТНОВОДЧЕСКИШ СТОКАМИ .

Специальность: 05.01.02 - "Сельсксхозяйственная мелиорация*1

Автореферат диссертации на соискание ученой степени кандидата технических наук

Новочеркасск-1997

Диссертационная расэта выполнена в Новочеркасском госу дарственной мелиоративной академии (НГМА).

НАУЧНЫЙ РУКОВОДИШЬ : доктор технических н:-ук. профессор, академик МА5П ГОСТИЕЕВ Д.П.

ОФИЦИАЛЬНЫЕ ОППОНЕНТЫ: доктор технических наук, профес-

сср,■ькадемак МАЗП КИСАРОБ С,П.

кандидат технических наук, дсцект ЗОРСЕСЙ Е.П. БЕДУШАЯ ОРГАНИЗАЦИЯ - НПО "Прогресс".

Защита состоится '^0" 19^7 г. в УС* часов н

заседании диссертационного совета Д ;2С.73.01 ь Новочеркасск; государственной мелиоративной академии по адресу: 346409, г Новочеркасск, Ростовской области, ул. Путинская, ш, КГМА зуд. 236.

С диссертацией можно ознакомиться в сислистеке НГМД. Автореферат разослан г.

Отзывы на автореферат в двух экземплярах, заверенное г.; чатьп предприятия, прссиы направлять ученому с? уетарс гационного совета. -

Ученый секретарь диссертационного совета, кандидат с.-х...наук, профессор, заслуженный мелиоратор гЪ„

академик МАЗП Г.А. Сенчух:-

ОБЩАЯ -ХАТ/Л ЭРИСТИКА РАБОТЫ

Д.-.ТУАЛЬНССТЬ ТЕШ. Одним из широко распространенных сполов счистки и утилизации сточных зод является их использова-

ге на земледельческих полях орошения, что обеспечивает наделе

то охрану водных ресурсов от загрязнения хозяйственно-Сытовы-!, промышленными и навозными стоками.

Внутрипочвенный способ орошения позволяет наиболее полно эффективно использовать удобрительные свойства сточных вод, 1томзтиаирсвать процесс полива, сохранить структуру почв, :кзочить загрязнение почвы и растений патогенными микроорга-1гм.-_-„1, что гарантирует сан итзрно-экологическую безопасность ией и животных.

Е отличи?- от традиционных способов полива, 1 внутрипочвен-;е срст-кие • (НПО), а -особенно, его разновидность - крото-¡-Влугг'.'-почгеннае СКЕПО) изучены недостаточшэ как в теорети-•скем, так-а з зкепвркмейт^ьнем планах,. что/сдераивает темпы »вития КЕПО.

- Постановка исследований " у-изучение применения животяс->дчесгак стоков (ЖС) на.ороше^:е /с.-х. , культур в системах НО диктуется- научной и'прои.зодственной необходимостью, а, :о, в сесю очередь, определяет -дуальность, работы, .

Работа выполнялась •а 'соответствии с гаданием 10.11. Т 'аграбстзть и освоить з производство технологический процесс [утрипочвеннсго . орошения навоэныии стоками и' сточными водами > кротовым к полиэтилене:;^ увлажнителям". '

ЦЕЛЬ РАБОТЫ. Целг 'исследований. заключается в эксперимен-иьнои. и. теоретическом уточнении .технологических особенностей ютоЕо-Енутрипсчв?нкогс срозэния.жяастяоэддчёскями стоками,, ¡еспечивасаегс -утилизации сгсчных- вод, • повьиекке •продуктив-ета с.-х. , культур, \

А ■;■.■'"■'■■

Достижение псм'тзалбнной цели связано с рвением следуй; • задач-.

- уточнить паргыетры элементов технологии КЕЛО ЖС на основе изучения процесса влагопереноса длл раэл;г.-ных поливных норн и доз внесения а?ота со стоками

- исследовать яхнзмлку влажности почвы после полива вокруг кротовин ил'точг;;гть методику расчета вдэгсаеренсса и элементов системы КВПО;

■" - оценить эффективность почвенно:: очистки ЯР- при дгждевз-нки и НПО; •

- установить влияние сровенил ЕС пр!! на прсг'ктиз-нссть и качество с.-х. культур;

- определить эффективность кспсльгсвакия £С при КЕ'.~.

НАУЧНАЯ НОВИЗНА: .

- определен.характер формирования кокг,;:~увлажнения пр:: различных поливных нормах в системе НЕПС ЖС;

- уточнена методика расчета влзгсяереносз ' л. злемекто?. систем КВПО;

- оценена эффективность.почвенной счиггки КС:

- обоснована ; экономическая целесообразность систем (ФГО для утилизации ЖС и срсяевия с.-х. к/ль тур.

ПРАКПГЧЕСКАЯ ЦЕННОСТЬ. РАБОТЫ. Прсвеленные исследования дают возможность рекомендовать КЕЕО ЕС для орошения •:.-:•:. культур и почвенной доочисткн ЯС. ■

Результаты раОоты . использсвага при :сста2лея;с: нгриог^^-ньсс'документов по проектирован:! ■ КЕ~: 2Г.

РЕАЛИЗАЦИЯ РАБОТЫ. Результаты псследоззн;:п прогон всдственнув прозерку в совхозах "Братосй" Узроыксзсксго р-на Ростовской оСд. на пзгятази. 34 га, где экономический г$£екг составил : 3^74 ру?ля {в ценах 1933 гсдз), а "Пру-гко;:" Гз; • ловского р-на Алтайского; края, "Новочеркасск:;:" . Лнсзнсхггс

р-на, "Золстаревский" Сеии;:зракорского р-на Ростовской обл. на обвей плоцзди 240 га.

АПРОБАЦИЯ РАБОТЫ. Материалы диссертсиа! докладывались на научно-технических кхгференцкях НГМА в 1987-1995 гг.;■"Волгоградского сельскохозяйственного института в 1988 и 1990 гг.; Грузинского научно-исследовательского., института водного хозяйства и инженерной экологии (ГРУЗНИИВИЭ) в 1991 ГОДУ! на се-ыннаре Ми::годхоза СССР и ВДНХ СССР "ООезвре/^нзание и .очистка сточных вед т предприятий животноводства и птицеводства" в 1993 году. По материалам диссертации опубликовано 13 научных статей.

СТРУКТУРА И ОБЪЕМ РАБОТЫ. Диссертация состоит из введения. пкти глав, выводов и1 предложений производству, списка литературы иг 203 источников отечественных и зарубежных авторов-. Е рг£с?е 243 странкш машинописного т--кста, 27 таблиц, 51 ри-' сунксв и 17 приложении. ■

СОДЕРЖАНИЕ РАлОТЫ ■

Во введении отмечается актуальность, научная новизна и првктзиескал ценность исследовании, определены цель и вадзчн работы. .

В первой глазе приводится современное состояние и дается анализ ^евлихся отечественных и зарубеднкх источников по технологии орозения с.-х. .культур сточньго! водами и 2С, сценке различных способов й техники полива с санитарно-гигиенической и гелышнтологической точек зрения, влияния оропекия гс на плодородие почты и величину урожая.

Проведенный анализ показал, что несмотря яа нысокуп стэ-вень разработанности и научной обоснованности применения НС на срссение, уровень использования их в наггн стране остается чрезвычайно ¡шггаш, . что обусловлено мнопаа причинами, в том аюле недостаточным внедрением в производство таких эф$екпл-

ных систем оротенш как КВШ. «

Исследованиями М.С.Григорэва, Д.П.Гоствдева, ■ Н.П.Яковлева, В.С.Разуваева, Н.М.Шевдова, С.Я.Семененко, Г.Н.Мякстина А.С.Овчинникова, О.Е.Ясонидн, В.М.Кузнецова, Н.А.Романейко А.В.Чернокозинского к др. установлено, что ВПО сточными вода}.!: . нзиболее полно отвечает экологически, санитарно-гигиенически и гельминтологическим требованиям, предъявляемым к очистю сточных вод и использованию jix нь полях орошения, позволяе-полностью автоматизировать процесс полива и исключить возможность (»прикосновения со сточными водами людей, животных, воз-деодваемых с.-х. культур, поверхности орошаемой почвы при одновременном получении высоких урккаев к .утилизации большой ■ количества сточных вод.

Однако, в случае КЕШ 2С имеется немногочисленный экспериментальный материал, на основе -которого теоретически обосновывается механизм переноса влаги, питательных веществ в почв* и связанные-с ниш особенности технологии полива.

Во в т о р о й главе описаны условия, схема, и метода проведения опытов. - .

• Экспериментальные исследования систем КБПО КС проводилпс; в с-зе "Братский" Мартыновского р-на Ростовской обл., с-з! "Прутской" Павловского р-на Алтайского крач с 1987 по 1991 гг. 012' КЕПЭ s с-ее • "Братский** находится в землепользовании комплекса г.о откорму крупного рогатого скота (КРС) и по плоедщ занимает 34 га. Почвенный покров-участка - тякелссуглинисты-:>- ::.- черноземы с гумусовым горизонтом 45-60 см, содержали* ryfcvca в пахотном слое почвы 2,5-3,97«. Наименьшая влагоемкостз (НЕ) метрового слоя почвы.- 26.02", объемная масса - 1.3С г/см'3. Почвы среднеобеспечекы питательными веществами.

.Поглощающий комплекс почв-насыщен кальцием (до BOX) i магнием (до. 35.1) и поэтому она устойчивы. к осолснцевзнио,

руктсзые воды залегают ; ¡-г/Сине 4,4-5,3 м, минерализация ¡к -2 '/л.

Е с-г-е "Прутскси" по откорму УРС гостроен участок КИЮ лоп^дьн 1 га. Почвы участка - чернозем обыкновенные (местс-'-лг ьпделоченкые) тялелссуглииистого механического состава, содер-анпе гумуса в пахотном слое составляет 4.0-4,51. КВ метрового лея почвы - 20,251, объемная масса - 1,23 г/см3.

ОСеопечекность почвы основными элементами питания высо-ая. Содержание- валовых *ср.ч ?.'РК составляет 0,213-0,216*, ,142-0,147* :: 2,03-2.12Х.

Ллэжетр. ческ;:*- у.-.-тедсваиня проводились з с-ое "Новочэр-зсс"_:;:" с 1 го 1Э_:5 гг. П-чзенный покров представлен сс-не-о-приагГ'вск:.».-.! карбонзткк:.г.. ср.. дкексязаая! черноземами. Мк;-ссл: •«•муерэзго горизонта из-.с-нлется от 0,7 до 1,0 м, а со-*Г~ ■ гу..:7сз « не« не превигзе? 3,01". КЗ метрового слоя 2сСгемнал м-лез - 1,40 г.'си3. Под2:с'.ны.с! ¿ерма-э.-.емен:;.) минерального ллтан:к. почнч низко и срэдиосЯеспе-ены.

'Гсследсваакя проводила: ;:о общепринятым методикам; Псог-ам.:с:; ::-гслед--5£К1и": яр-кт/емстг.-ны елгдуюгд» схемы опытов:

"'•нт 1.. изучить в.*;:ян::-? доливкой норг.ас кг" формирование енг/ров' уьлвлкення в поог* кротовин, ■ •

Вариант 1 - пелпзн ¡а ядр^а ?СЭ м'-.-'га; .

Вариант 2 - пссганая,- норма ¿ОО^/га;

Вариант 3 - пс ".из кал/перш 1210 «3/гз;

Вариант 4 - псл::вн..: 1 'йс^мз 1ЕС0 м^/га..

У.:следовангл ■презод'.'лиг; "на мякросейдаях кротовых узла1*.-ителей, каждая иг которых <сдержала 3 тдозтовий длиной 2,0-2,3 :. диаметре:.;. - 53 мм, г, расстоянием ;.-.ежду ни« - 0,9-1,2 и, лубвной нзрегк:: - 0,3-м. расходом''0,0017 л/с на 1 я.м. я наорем - 0,4-е,'5 !.'.. ''. ';• ;' . ;'■; ■

Ив ка*£ои 1:арчз-чю определение параметров контуров увлажнения производилось через 24, 48 , 72 и 120 ча-^ов после полива .в 6-8 кратной-повто;;чооти.'Проба на влажность г кок:уре увлая-некия отбирались в б -¿очках (р::о.1).

Схегз отбора проб на влахшсст:. по контуру увлажнения

1___3 - точки отбора проб;" а: - верхняя полуось ко к тур г

»

увлажнения; а^ - шкняя полуось; А - гнгста; В - -;:рп:-:з.

Рпс.1

Опит 2 -, Изучить •влияние -дозы внесения азота со стоками г. велзхчины поливкой кормы ка распределение пнтателгкш. велегтг по контуру увлажнения. Схема опыта представлена в табл.1.

Наблюдения за колебанием уровня грунтовьг: вод :: изменением кх химического состава проводились до и после псл;^=. г тзкке ежемесячно.

иОЛКЗпаЯ

корма, ..3 —

м / л а

Тайлица 1

Доза внесения азота со стою-"-? по вариантам, :т/га

80

4 ОП

лОи

?00

48")/312 , •18/432

чб/ и / с

96/234 9Б/444 56/624

144/21В 144/338 144/076

•а) з ч;:~лптех9 - объем стоков, л; з знам-гнатела - с-бъс-н природной воды, л.

Опыт 3 - Изучить степень доочкотки ЕС почвой при ЕЛО и дождевании. Схема'опыта представлена з табл. 2. '

ТаЗл.-ша 2

г*—— —* ПОЛИВа !>"О^НОС1Ь СЛОЯ ПичБЫ 5 ЛУ.с'.'Мё7рЭ ПО З&рНЗНТЕМ, СП

0-1С0 . 0-150 С-200 0-2Е0

НПО дСДД53оНИ& ДиЗа ЗКёСёННЯ 53075-40 КГ/ГЗ (N46')

Пни Дисо БКеС5Н1:Я £3072 ВО кг/гз (1ч'ео)

гу~г\ Дога внесения азота 1Е0 кт/га (N150)

сии аО?Л53£НПЭ Доза е::сс-01п:л аго'та 300 кг/га (N300)

Лиг:г.:этры со сторснс.1"! 50x50 см эср.~-зл;:сь почвеннкм монолитом с ненарушенной структурой непосредственно з соленых условиях. Для ЕЛО в л)«о:о-:этрах на глубине 0,5 м от поверхности почвы устрашались металлические ушиянэтела диаметром 20 ьзг,

с тремя отверстиями по 1,0 мм. Поливке иормы (стоки + ч:.ста: вода) в зависимости от мощности почвенного слоя сост-'гчаял; 1000, 1500, 2000, 2500 ы3/га. Эффективность почвенной очистк определялась из сравнены химического состава НС и получ.ниог! фильтрата. Учет урожайности производился методом спдозно: уборки со всей делянки.

Качество уроч&ч определялось по общепринятым методикам.

Математическая обработка полученных данных производилзс: методом корреляцконно-'регрессионг~го и дисперсионного анализе: с помоцью пакета прикладных программ по статистике для П32М.

Экономическая эффективность -ЗЛО ЕС определялась расчет ко-норматпвкым методом путем анализа затрат, которые ерзгнива лись с ' затратами ка ороаениг г.охдезакиг-м с применение: ДДА-1США и.внесением стоков мобильным транспортом.

Е третьей главе прирезана результаты ••соледовакз:: со влагопер-носу к обоснований параметров технологии сист-:-: КБПО ГС.

Основная! параметрами технологии КЕПО с.-х. .-.-'льтур явля' стоя форма и размеры гон увлажнения печвогрунтов, диапазон и: азагооодериакмя,' • а также аедичкиа взлнвеьк корм, необходим для создания еок увлакзенпл, которые, определяет конструкцп; систем ЬЕПО, эффективность и экологическую безопасность и применения.

На формирование. контура увлажнения су'цэстзенпог влияки окзгывазт величина поливной кормы и предполкзной порог Елад пс-.си почвы. При увелзг-зекз-п! поливной нормы через 2 суток поел полива зона увлажения увеличивается вокруг кротовины, вытяги ваясь вниз (рис.2). С изменением предполивного порога влажности р БО до 801 КВ распространение влаги вверх и в горизонталь' .ком направление? уменьшается, но возрастает нзашяя полуось кон тура увлажнензая при одних и тех же поливных нормах на 11-2

о,

. :;туо увлалнетч 1ф5 -элявяоЗ норне 500 "V га

40 30 20 10 0 "" 10' 20 30 40 см

20

:3,0

*9.4

60,6

97,8 | х

40

•50

А

г/

/•СЛ 7 1С;.:

101,7

Ц5.1

Ч

N

\\

97.0 \

я\

\

^ 92-

Ь.2

К

11

III

60

ко _ 1

50 1СС'-

иа

83-1

1]

62.2

II

"к

V

к.Э'

\ I л

1 •

I

II

I

1!

' Г ■

И

£

\

120 12С

32.0

.и

о , а» с;

"ТГ

¿Л*

О-'

I I I =■■: 1.1 I [ |

—;--- один из контуров увлажнения;

___- осреднения ксчтур увлажнения; .

- контур увлпянгкия по границе влажности 60 %

0

Рис. '2-

а .

- си. Верхний слой г.очеы остается неувлажненклл на глубину »-li см. Максимальное значение вертикального распространения конту-. ра увлажнения при поливной корме 1БСО м3/га составляет 125 см, то есть влага не проликаот ка глубину более 1,5-:,? м от поверхности почвы (тг-з.т.З).

Таблица С

Параметры контуров увлг.пнен;п при вла^ости почвы в контуре не и,:;:- 80S Н2 (чере- 2 суток-после полива)

Полив ~ Пред- Размеры контура viz » I I i 1 Время

нзл полкв- КИЯ, СМ \ i «I

НОрМЗ, .. „ „ 1 1 1 ......

1 j i 1 - 1

М ! 1 С» влажность , w тт—■ ПО г»--.. 1 DrjJA- | КЛл 1 ПОЛу- кяя полу In._____ J j Dauu i j i. , - J Г ! "1 1 r* - •! . . 1 i i 1 ! i

1 ОСЬ 1 ось i i ■ i i !

60 С г 49 ! ™ i 52 P 55 - >

i 1

i - 1

рг\ CU с it" с ии t n = 1 ( 1 СП ' гч и. 25 -p.'

60 35 60 1 no 3d ' - r. и en

CG0 t

1 i

S3 с w (J 1 с i rt^ | ¿Uo и С VJ с i""> » Uw j С

1 60 с-: ! UK и C'- 1 I icso

Л J t

1 1

1 во 85 I 117. ""J л <-> i. WW i i

60 4о «I 1 j 1 л л c ( .iiO ss , •-> i 1 j Ic'C

1500 1

{ I )

по CU 1 ^ 1 ^ J пп си 1 .»,= ! / о UU J

Возрастание поливкой нор:.ы с 600 дс 1500 увеличивз-

ет сирину контура увлажнения с влалностьк Е.чутри него не 80Х КЗ от 52 до 82 см.

Сравнивал коэффициенту оптимального кСп и эффективного ,se р ас г. рос тр -.нения влаги з почве необходимо :: .метить, что Colee оптимальными они явлгятся при г.оливкнх :.врмах S00, 1200 i3/ra з зависимости от предполивного порога влажности, t

В резул! .-ате статистической обработки данных экспериментальных ::ссл :~c¡2SHi:i' получены зависимости для определения па-заметрсз контура увлг'хяения через 2 суток после полиза от величины поливной кормы гри различал: предполпвкых порогах ■ влажности (табл.4), которые даэт возможность в производственных условиях при заданной поливной норме (з пределах от 6G0 до 1500 iP/та) определять среднюю глубину прсмачиьания, неуздгх-ганкый слой почвы, с1"" \~я от ее поверхности л мэ.т.ду кротозика-.01 кз уровне ¡ж эакдздг.21 при заданном расстсгапп! неяду кпа.

Е:::сбпне доз азота (80-160-240 чг 'га) со стонами с од::сй ,1 той поливной мормон. (600-500-1200 м3/гз) ке повлияло на 29xir-::n-Bj параметров контура у владения, чти подтверждается результатами однофакторного дисперсионного анализа по критерга Нигера - Снедекора при уровне значимости 0,05.

Изучение дпквм;:кл сор::прсвзния контуров увлажнения через 1,3,5 суток после полкзз показало,. что распределение злати от icpoxcBHKH продолжается 3-5 суток. Однако на 5 сутки отмечалось уменьшение ширины контура увлаг-нения-на 17-20 см з зависимости от лслизнсй-нормы, остальные параметры узэлпчквазя» незначительно, па 3-4 см. Глубина промачпззнга при норме 1200 ¡rVra не превышала 1,0-1,1 и, считая от поверхности псчеы. При поливных нормах сОО, 900' м3/гз она была мекьсэ. Накбольпая пири-на контура увлажнения (83 см) отмечалась на 3 сутки после полива нормой 1200 iP/ra.

В результате статистической обработки опытных данных получены еав::о:::ост:: параметров контуров увлвлие:пм от времени после польза при различных полезных нормах (табл. 4), гатсрые

Таблица 2

Рлнчш:» полшших корм п времени после проведения полива на «вменение параметров конту!.юп увлажнения

ЙредполиБ-ксй порог влажности, 5 от нв Уравнение сзяаи (при оу~.) Коэффициент корреляции Пределы применения гп, м3/га Полипная норма, 3 / н°/ га . Уравнение сзязя Коэффициент корреляции (коррел. отнош.) Пределы применения Ь, су т.

60 - 0,59 Л г>г\ и, яг 0,95 <2ГЧП л ГПП иш — . пег пп; 0. 1.4 СЦ , ¿"-ОЬ ~ - пп гц 1- 0, 11 * Т~/ п С4- 2 , Л п ГЦ. , л А т^й, 1 итуч 0,98 Г\ С\*1 и, 3/ П ПС и, 1-5

1 и а1°0,017гп+14,4 -. п пг>-0. 41 т-> л пг>~0, 50 , /лП) ' 0,38 . 0,94 0,93 СПЛЛ Л Г1ПП Си',-?"" Г |ЛЛ у 31=29,081°'05 1г> -шО. 11 ай-'-Ю, ■ Т, ПИ. ( ■! П 4 1|СП л С = -Ои т1й)| 1 ь+ис , 1 П ПС и, г^и Г\ П>-1 и , =1 ! Г\ и , У/ А С

60 а1-0,022ГГ1+3) 3 -. > п"—0, 40 п г, о~„0. 48 0,87 0,97 0,99 600-1^ 1?~0 а-1-35 ... -. „ 0.11 Г) 1 1 1. 1 О 0,99 п пп и, а 1 4 С ги

позволяют определить по зоркие границы увдег.ненкя почвы не ни-::е ВОТ. КВ в любой номг-.чт времени от 1 до 5 т-угок после проведения полива.

Изучение динамик». распределения злати в контуре уЗлатде-ния через. 1-3-5 суток после проведения полива показало, что зона избыточного узлалнег'я через 1 сутки составляла в среднем 17,5-25,8% от плодэли !ос::тура увлажнения, через 3 суток -18,2-29,3/», а через 5 суток - 5,1-10,2% в зависимости.от поливкой нормы. Вне этой зоны влажность изменялась от ЬЗ до 60-80" КЗ.

Д::не?.:лка злзнностк почвы по длине кротовин изучалась в производственных условиях после проведения злагоэзрядкозого поллза нср;.:сй 1500 м3/гз на расстоян:п: 0,25 ;; с? сел кротовин г.о трем с тв о рам: з начале, середине :: -:онце кротезин. Л сследо-занил показали, что распределение злати п рсчвевзом профиле "ответствует хар=>:теру изменения пьезе:-: :р;г-:ески>: лазеров.-Ка;:5олгЕ?е накопление злати в слое почвы 1,3 м отмечалось в начале кротовин = 5?, от НЗ, нес:-:оль:-:о нгкэ - з конце - ИЗ, з средней части - £5" НЗ.

Учитывав за-зость установления одт:?:алькых рзгнероз зон угдагаекка длп обоснования о'лемектсз систем КВПО, а такие практическую невозможность решения,- задачи одни--: овсперкмвз-тальньз-си метода-'.'л, для расчета злагспереносз был использовал комбинированный подход, сочетвщнй з;сскср:т:е::таль::ь-е определения :: иатекагатесхюе коделироззнпэ процесса ¿юрмпрозаякя зон узла-'декпя с применением методики, разработанной А.А.Алексашенко совместно с З.Б.^умзкозым, Н.Н.Здозкным, Д.П.Гостицезым для НПО и капельного орошения.

Суть ее состоит з следующем: для построения профилен злахности в разрезе (двумерных) по осям 02 я Ох предлагается получать 'одномерные профили зла-шости по кзядой оси в затем

уке, опираясь на уравнения эдцтсов, строи?! профили в разрезе, то есть двумерная задача сводится к двум одномерным сдачам влагопереноса при ■ • осредненкых параметрах (Дх"Ду«0, Дг-Д-const, испарение,. отбор влаги корнями растении, конденсация и др. - не учитывается). При зт:с. предположениях уравнение имеет е:зд:

'.av?/cz'- D(a2w/3z2) , и)

Резение уравнения рассматри:'\.^тся при следующих начальном и граничных условиях:

• W(z,0)~V.'o, W(z,t)jz=2t- Wl» W(2,t) jz-=Za-'Wo, (2)"

При этом предполагаете.", что положение границ фронта начального уалзжиенпл zzit) ;н нази^кзж 3i(t) олксьва-отся уравнениями: • "'

"ziCt).- МцкС. , z£(t) - Ыгп/Г" . (3) где Mii, 1*2j - козффшкенты на некотором временном i-м изтерзшэ дгквой 'Ati, полученные опытные или ргзчг.таыи путем, пр;: этой Косвенно . учитывается влияние гразэтации. Схема к расчету влагопереноса при КВПО представлена на р;:с.З. Тогда рэлзкие краевой задачи (1) - (3) имеет вид:

Vv-VJi erfU-D~0-5) - erf(0,S,iii-C-0'5) у» & -.» —-:-——-—;- , (4)

' W0-Wi erf(0,5^i-D'°'.5)'.- erf(0,S.Ui*H"C'S) где W0 - начальная'влажность кг глубине z, cu3/or3;

V.'i - .солназ .влЕгремкэсть почвы, см^/см3; V' - i:cK0i:0e вкаченне влазгостн на глубине z в момент времени Ati, см3/см3;

• D - коэффициент дкффуеш! влаги, смг/час; t - вреия, час;

Mli,M2j- коэффициенты пропорциональности в момент времени ;'

эаС'!еткая схена к

юП задаче

гэлзгопереноса ( I ) ( 4 ) при КВПО

111

А

Ш щ

1 - зсна макс, насщекия,

2 - граница фронта кзкс.

нгсщгн!!.!,

3 - грпицз фронта началь-

ного ,насы;£кия

ЧСТГ* "4*15 ''ЗОПДС*1 ~ '¡-С^-*

кротости:' .. , __

—о -1

50

■г С зо ^.о

* VI- -

• п±, • '■ Ь. г"\] ц "Я /\

'"Я '

. К'Цл-У"

__ зд: -.¡г ■

■ ¿-».¿и.

2

3

,:з сплети влажности пси 27-2£55 з.с.п.(104-1С8%,Я35 тй. ав,при 23-г4^з.с.п.(68-5255НВ) -то не,пси 19-20£э.с.п. .(73-77&К&1

ц - замена переменной; erf(z) - табулированная функция ошибок Расчеты по формуле (4) тем точнее, чем меньше временные интервалы Atl( на которых определяется соответствуете коэффициенты Mi ¿0=2) 1: осредннется D. При расчете влажности з горизонтальном направлении необходимо в формулах (2) - (4) заменить' z на х.

Нами рассматривался частный случай формулы (4) при одной подвижной границе (фронта исходного увлажнения} и к-подви-анс;": другой (насыщения, Mi,=0): (Vo-Wi)

у = Wi + - • eri ;c-D"°'b) , (£}

erf (0,5M2i -D"c';>) Производился расчет профилей ьаяхноси: с копольсосанием формулы (5) и экспериментальна: дс_;кы:; с пело^зк::;: границ фро;-гга начального увлайнешя при m=5CO nJ/'ra: t=54 час. 22(t)=0,49 ы - глубина промзчивакия от центра кротовины вниз. xs>(t)«0,25 v. - ь горизонтально/ направлении вдоль с;;: Ох. 2'£(t)=".2? м - от кротовины БЕ.-рх. Расчет коэффициента. диффу-з;ш влаги производился по зависимости '».'.К.Багачег:

D » Doexp3(Wi-Vi0) . (6)

где По=0,1?.см2/мин, S = 11,Ьа.

Значение D составляло 0,0053 м2/ч.' Результаты расчетов л .

приведены в табл.5.

Анализ полученных данньк позволил сделать вывод, что расчет профилей •владностн по формуле (5) дает хсрелее совпадение с опытным:! значенными: относительная "погрешность. составляет 0,4-12,3:. -Построение изеллет влачностц провод::лось с ломоов:-: составленной нами программы для П52М,- осксзанкой на уравнен:::: эллипса и учитывавши стохастические"свойства влагопереноса в почве (рис.4)

Таблица 5"

Сравнение опыткнх и расчетных профилей влажности

Значения ВЛ5лНОСТК /» в. с. п. гоССТС~ "ТА ? ОТ цсНТра КрОТОБилЫ, И С

ПО ОСИ С'З вниз по оси 02 ззерх ПО оск 0х

г, иг О, ю п и, оо 0,55 Г* и, ио 0.1 0,2 0,3 0,4 ГУ м и,2 0,2 0,3 С,4.

ИР «ел • 27,6 ¿'«■о »' 23.3 23.4 19,2 19,5 17,5 17,9 26,6 26,4 21,7 21,3 15,9 18,0 14,2 16,2 25,5 25,3 21,7 23,4 15,9 * а п ¿О, 1 14,2 15,5

¡Усп-Ур! 5=^- "оп От 0,4 1,5 2,2 0,7 0,4 11,1 12,3 1Д о о ' .о 9,5 10,7

Головые нос!.:ы внесения £С на участках КЗПО определяют по общепринятое методике с учете:,! содерльлзя питательных веществ в яочзе л ксгЗфацкевтоз и;-: использования гкргдзэземой культурой. Расчеты проводят отдельно по кат-г-дсму из биогенных элементов 0?гК). За основу прин;о.:з:от наименьшее значение годовой нормы внесения стоков.

3 расчетах полизннх корм при К5П0 нет единых позиций: в нмегпихся формулах- пытаются отразить особенности увла^денгл при КЕПО путем введения определенна когф$ициентоз.-

Анализ проведенных нами расчетов до рега'.экдуемым формулам показал, что разброо зеленя полизных норм составляет от 16 до 175 м3/гз, и эти колебания зависят от размеров предполагаемой зоны увлажнения и расстояния между кротовинами.

Предложено рзечет оптимального расстояния медду. кротовинами, которое дает смыкание контуров на уровне закладки увлажнителей, я оптимальную высоту' контура увлатаениа определять на основе реленил крзевой зздачн для установнвпегося дрофнльЕСГо

перекоса влаги (А.А.Алексашенко):

4h " 2h

(7)

/

41Ш - ' : •• 2nD

ехр(— (Wi-W0))-i Sh(— (Wi-Wo)),.

. Q q

где h - глубина эаложения увлажнителя, см;

D - коэффициент даффувки влаги, м2/ч;

q - среднее удельное впитывание, мэ/ч;

Wi - Ш, сы3/см3;

Ví0 - начальное влкгосодеряание почвы перед полив!

ci^/cu3,;

Shx - гнперйсшгчесьрш синус. Расчеты показали, что• • увеличение "предлоливного пор; влажности влечет еа' собой уменьшение расстояния меэду увлач телями, при атом одновременно снимется и необходимая для Д! тихонил оптимального увлажнении поливна?, нср^а.

Набсздздая.ва динамикой грунтовых вед пс-.авали, что период исследован]«! з течение 5. лет КИЮ ЕС ке оказало влил; ка их уровень при проведении влагогарядковог'-4 полива нор:, 1500 «3/га трех вегетационных поливов Kop;¿a.v.n 1000 t.¡3/¡ Отмечались сезонные колебания . ь пределах от ,4 м до 5,6 Химически:: соотаз грунтовых вод практически остался бев hbi нема. '

КЗПЭ-ЕС оказывало влияние на продуктивность с.-х. icy; гур. После проведения влагозарядкового полива нормой 11 ы3/'га а почву.совестно с ЕС поступило 34,8 кг/га обцего sí та Под Елкянпг!! оропения и удобрения ЕС прибавка уроиайнос z-iw.'-m составила 1,74 т/га и 0,91 т/га по сравнению с кокт; лам без орозенкя и дождеванием.

КНЯО ЕС оказало незначительное влияние на качество ве; ячмакя (табл.6). 4

УроаайисЬта зеленой иассы кукурузы составила S5 т/га, j

кы 2 года на сено -9,6 j, на зеленый корм - 34,5 т/га.

Таблица 6

Елияние КВПЭ SC на уролаи и качество ячменя

'арпанть* i jjpo- (дайн., i _ — | i/ A £1 1 i i При- 0 — uüj" ка, т/га Показатели, * к aCc. сух. вс-д-ву

i Про- ¡S;:p Т5ИН j Клетчатка К tla N-ВОЗ Р

ipc2sf-mäh j 2,31 " 8,38! 2,7 3,13 0,420 0,029 0,040 0,45

■Дева-ib-r • r r>v-j s.s:' i .

:о 1 . •■ = j -«, 3,84j 2,8 7,43 0,445 0,030 0,030 0,41

^HOCTj 1 i

:ts, '. ( !-> - ! !

т-.-а ! r n, i !

Г ;?= -»на > аяитагно- гельминтологических псследовантгп г г-.:гсвг:-п2.1.' кисти.утом _ медицинской паразитолЬл!:! -лг:г_ Сеггг..гть срочен;:- ЕС п~ крото-лкач: з пробах псч-зс-лы .сслгдцег, с.-х. кудг.',- яиц гельминтоз обнаружено было. ■ ■ -

г ';:■:=■ р т о гла^е . результаты лаборатср-

■лоле-'-'-: л л; г г; е т;:; м ее к: нтсл-.-догакий по почвенной очистке при ср сленг,:.

Стеки сгиксводческсго комплексч с-за "Ногочеркзсский" &3-!=лк достаточно вьсс-чс-'! удобрйт^/гог";'ценностью: содержание ;та достигало S43, .-злил - 585, iccjrpa - 515 мг/л, а также :актер:!зс2глз:сь срелазг.; •олер.чан!«« сухого остатка 3,1 г/л.

Лигиметрнчегкие пгслелсза: показали, ■ что при прохояде-•! черег ел;;': почвы ;.э м 'гге:-.:! сбесцвечивалпстг и не гасели тахз. в к; ix уменьшалось /.импчесгся кемпонен-

5. га-игкл:-;чен::ем "г. Кол;г4ест5о сухкх веществ з лкзкметр::-* '

лох 2-да:-: ro-suracs" на. 5CV в гзгисимосги ст;мозшост:1

почвенного слоя.

'Почзой почти полностью поглощается фосгэр: при лабсм спо-. .собе полива эффективность его поглощения достигала 97-39* при мощности почвы в диаметре 1 ы, с ее увеличением эффект счистки был еще более высоким (98-1007.). Увеличение объема стоков в общей поливной корме не повлияв на эффективность почвенной очистки по фоьфору.- • •

Высокую степень поглощения почзой имел кали;': (57-93"/ при прохождении через слои почвы 1,0 м. При этом £л..яиня способа полива и объема стоков на эффективность очистки не отмечалось.

В значительны?; размера:-: почвой адс-рбпровался аг г (на 90-99»), ко здесь просделивалссь' газисимо гть эффективности очистки от мощности слоя почвы, способа полива и количества азота, вносимого со стоками.

С увеличением дозы внесения агога с 80 до кгта при докдэвакии в слое почвы 1.0 м задерхивалось от С"?, 5 до азота, а при ВШ от 95,1 до 90,2* соответственно. Увеличение-мощности почвенного слоя дает Сслс.-е высоко:;": эффект счистки по азоту. .'

В результате статистической сОрайсткп опытны:-: данных получены зависимости .содержания :; :-та з фильтрате от мощности почвенного слоя, з-1 к его исходному содержа:-:;:?;: в сосках, при различных дозах внесения азота и способа:-: полива. Эти савиг;:-кости пССЕТ обраткз-пропарцпональкый характер.

Изучение динеьса« распределяет питательных велеств вокруг кротовина показало,- что нитратный азот достигает периферии контура через сутки после проведения полгаа. Увеличение логы агота способствует повылеши' нитратного азота по контуру ув-лачнения в 1,5-3 раза. В результате исследований.установлено, что фосфор располагается на расстоянзп: 15-20 см от кротов;:: '■ калий - Еа. 25-30. сн.

В п я т о й главо приведена оценка/эффективности орошения с.-х. культур ЖС. Анажз технико-зконсгсхеских показателей позволил установить, что ' при КВПО в сращении с дождеванием обеспечивается снижение затрат труда в 2-2,5 раза, epotí окупаемости составляет 4,2-7,6 лёт.. Наиболее высокая эффективность орошения ЕС кукурузы на зерно наблюдалась при поливе по кротовинам. Прибавка урожая зерна кукурузы при КВПО ооставила 20 ц/га, себестоимость - 3,1 руб/ц или на 1,5 руС ниже, .чем при дождевании. Более высокий чистый доход и рентабельность.наблюдались при КВПО и составили соответственно 353,2 и 159,9Х. .

ОСНОВНЫЕ ЕКЕОДЫ И ПРЕДЛОЖЕНИЯ ПРОИЗВОДСТВУ .

1. Кротово-внутрипочвенное орошение с.-х. культур дивот-новодчееккми стоками является эффективным .способом утилизации стоков с одновременной их почвенной доэчистксй. При этом обеспечивается повышение урожайности с.-х. ку.этур э среднем на 302 по сравнение с дождеванием и контролем без орегения, улуч-Езются санитарно-гигиенические условия труда рабочих, сводятся к минимуму отрицательное воа^Зотаке на окруяащуп среду.

2. Параметры _контурсз узлкжевг.я зависят от лредполявной влажности в метровом слое почвы. Поливы нормами з пределах 600-1500 м3/га обеспечивают сирину, контуров увлажнения на границе влажности ВОЛ НЗ от 52 до 89 см.

3. Установлено, что 3 вегетационных полива по 1000 :.rVra и влагозарядкозый полив нормой 1500 iP/ra не оказывают влияния на уровень и химический состав грунтовых .вод, залегающих на глубине.ниже 3 м.

4. Предложены математические зависимости, позволяете определить параметры контуров увлажнения от величины поливной нормы и времени после проведения полива, которые могут' быть использованы для расчета влагопёреноса и. элементов техники по-

и

лива. "'..,»

6. Уточнена методика А.А.Алексасенко для определен* распределения влажности почвы вокруг кротовины, расчеты по кс торой для систем КИТО-дают погрели ость в пределах 2-12*.'.

8. На основе решения двумерного уравнения установившего: Елагопереноса обоснованы расстояния между кротовинами и вел:; чины поливных всрм.

?. Установлено, что пди дочдевзнки и ЕЛО .почва зффективн осуществляет дсочистку ЕС: в слое почвы 0-100 см задерживаете Э0-&85' соединений агюта, 97-55* фосфора и калия при насьаен ностк стоков азотом в пределах 40-60-150-300 кт.та. Отмечено что эффективность очистки ЖС возрастает с увеличением мосност почвенного слоя.

8. Определена динамика распределения питательных ьезест в почве вокруг кротовины после т.р: ведения пслпга. Нитратны азот достигает периферии, контура черев'сутки.- ф.сфор распола гаетол на расстоянии 15-20 см от кротовины, калий - на 25-3 см. Увеличение дозы-азота-от 53 до 240 .кг' га, ¿носимого с по лзшюй нормой, " способствует ясвьсению . содержания нитратнсг; азота по контуру увлажнения в 1,5-3 раза.

9. Уточнены оптимальные элементы техник»! КЕПО ЕС: длин, кротовых увлажнителей при -уклонах 0.001-0,002 ссставляе 200-220 ы, расход в кротовину в первые. 4-5 часов полива • 0,5-0,6 ¡.'с с поагедуэдим уменьшением до 0,3-0,4 л-'с, расстояние ьехду кротовгаи^1 0,8-1.2 м -.в эависшости от предполивнол г-тега влажности. .

30. Эффективность КВПО ь сравнении с дождеванием и внесением ес с помоеыо кгг-1б оОеспеч^шзется за счет снижения затрат труда ь 2-2,5 раза. _ Срок окупаемости капитальных влолени; составляет 4,2-7.Б лет.

сск:еные резу.тътл. .следований опубликованы в работа:-:: .

1. слияние поливных кори на параметры контуров увлажнения ;и кро.тсво-внутрипочгеннсм о решении. // Повышение зффект.гаяое-I использования водчых ресурсов в сельском хозяйстве: Тез. :кл. кенф. '25-29 гент. 1939 г.)/ НИМИ. - Новочеркасск, 1989. ч.П. -"с.19-20. :в соавторстве)

2. Математическое, моделирование влагопереносз при рчутри-:че~чк;м со-кии Мелиорация и водное хозяйство: ОСзорн. ин-:рм. игНТЯ Минзодхоэстроя СССР. . - М.; 1990 - 52 о. (в соав-

2. :.!-7:л;г1г->-:е аспекты нзуч-ния элементов систем внутривенного орол.-нид •-"•'ельскоксгяйсгвеинс« использование дивот-:водческ:" стоков - эффективный способ охраны водных источни-:й •:? гагрлгн-нкя: • сс. чз.чн. тр. еюяссв-'ениигкм. - м..

4. Нпутрпг. чвеньсе срелечпе как. метод охраны водных кс-:чн;: .э от загрязнения сточными • водами-'/Водохозяйственное :ро::тедь ::?о :-:-гл::пчг :ю:е проблемы: Тгз. докл.- нто СЛ Рес-'л:::--! Груг-пя ГРУЗНЕЕ;®. - Тбилиси, .1331, - с.еЗ-55. (в сс-

3. Техникл-экогчс^гчеокл-. - обоснование ■ замены орсвеяия 'очными вода).!;! на кро т с з о - в и у т с и:: о ч а е к к се ср-ооение//Комплекс-;е использование и охрана -х сесурсгвг Теэ. регион, на-

-ор?>:т;П. кокф,- НГ2.С*. Новочеркасск,-* 1395. - г. 122-122. '

Некеторч* прлСлгмы методик:! определения эффективности чгенн:.: очи:о.-о: сточных год . ~р-сл~,'.{ы сохранения окруАасней :еды при эксплуатации г;пр;мелпорзтигныл ^систем: Сб.. научн.. :..:ЧГ?.!А. - Нсвочеркгос--., 1332.- - г.ёЭ-55,:-(з'соавторстве).

Методика изучения распределения, влаги и' питательных :емеятов при внутсидсчвеннл-ч сроиешм//Экологические аспекты ~плуатЕ1лм гидромелиоративных.' систем и использования орелае-к земель: Сб. няучн. -статей. НГМА. -Новочеркасск, 1535. -

= . гз-спрелеленпе- л::гаг=ль:{ы:'.в-с-'ле- тз при кгстого-знттрн-чаенно:; орегенпи лп20тнс5сдчес.-пмн сгокаьй/.' Экологические пекты ?:-:тг:л7асацп:: гплр¿мелиоративных систем :: использования сдаемых ' Г?. .-:ауч-::- 'ттате.т -. Новочеркасск,