Бесплатный автореферат и диссертация по сельскому хозяйству на тему

Технология использования сточных вод для орошения и промывки засоленных почв в низовьях р. Сырдарьи

ВАК РФ 06.01.02, Мелиорация, рекультивация и охрана земель

Автореферат диссертации по теме "Технология использования сточных вод для орошения и промывки засоленных почв в низовьях р. Сырдарьи"

РГ6 од

2 1 СЕН

На правах рукописи

БАЙМАНОВ ЖАНУЗАК НУРДИЛДАЕВИЧ

ТЕХНОЛОГИЯ ИСПОЛЬЗОВАНИЯ СТОЧНЫХ ВОД ДЛЯ ОРОШЕНИЯ И ПРОМЫВКИ ЗАСОЛЕННЫХ ПОЧВ В НИЗОВЬЯХ р. СЫРДАРЬИ

06.01.02 - Сельскохозяйственная мелиорация

АВТОРЕФЕРАТ

диссертации на соискание ученой степени кандидата технических наук

Республика Казахстан г. Кызылорда 1998 г.

Работа выполнена в Кызылординском Государственном университете имени Коркыт Ата

Научный руководитель : доктор сельскохозяйственных наук,

профессор Зубаиров О.З,

Научный консультант: кандидат технических наук, доцент

Шомантаев А.А.

Официальные оппоненты: Академик АСХН РК, доктор сельскохозяйственных наук Койбаков Б.М.

кандидат технических наук, доцент Заурбеков А.К.

Ведущая организация: Казахский научно-исследовательский

институт земледелия имени Вильямса

Зашита диссертации состоится "25" сентября 1998 г. в 15 00 часов на заседании регионального диссертационного совета ЮР14.37.04 при Таразском Государственном университете им. М.Х. Дулати по адресу: 484022 г.Тараз, ул Академика Сатпаева, 28 .

С диссертации можно ознакомиться в библиотеке ТарГУ

Автореферат разослан " " °6

\99& г.

Ученый секретарь регионального диссертационного совета, к.т.н.доцент

А.Т. Ниеткалиев

ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫ

Актуальность темы. Возрастающие антропогенные нагрузки на водные ресурсы выдвинули на первый план задачи их охраны. Сложное положение сложилось в низовьях бассейна р.Сырдарьи. Значительное влияние на гидрохимический режим 'воды оказывает сброс токсичных сточных вод промышленных предприятий, городов. В настоящее время в казахстанской части бассейна р.Сырдарьи объемы сточных вод составляют 1100 млн.м3 в год, которые после недостаточной очистки накапливаются в прудах, на полях фильтрации, в естественных понижениях, балках и сбрасываються (18 млн. м3 в год) в открытые водоемы. Имеющиеся очистные сооружения не обеспечивают полного освобождения сточных вод от загрязнителей минерального и органического происхождения. В ближайшее 20-летке, когда количество сточных вод увеличится в 1,5-2 раза, индустриальные способы очистки во многих случаях не могут обеспечил, охрану водостоков из-за большого количества остаточного загрязнения. Нарастающее загрязнение водоемов и дефицит чистой воды как в нашей республике, так и в других странах определяют новое направление - сельскохозяйственное использование сточных вод.

Сточные воды в низовьях р.Сырдарьи, где с каждым годом возрастает острый дефицит оросительной воды, особую актуальность приобретают проблемы охраны водоемов от загрязнения, использования их как дополнительного источника оросительной воды, для повышения урожайности сельхозкультур. При достижении необходимого качества сточных вод для орошении необходимо учитывать конкретные почвенно-климатические условия Кызы-лординской области, научно обосновать формирование химического состава сточных вод, правильно подобрать сельскохозяйственные культуры, технологию полива, учитывать факторы изменения состава и свойств орошаемой почвы.

Целью и задачами исследований являются научное обоснование возможности и экономической целесообразности использования городских сточных вод на орошение и промывку засоленных земель в низовьях р. Сыр-дар ьи. Для достижения поставленной цели изучались следующие задачи:

- отрабатывались технология подготовки, подачи сточных вод и давалась оценка пригодности их для орошения ;

- изучались основные параметры режима орошения кукурузы на силос при поливе сточными водами и промывки засоленных земель;

- определялось влияние сточных вод на урожайность и качество продукции, на плодородие и солевой состав почвогрунтов;

-определялось экономические эффективность сельскохозяйственного использования сточных вод.

Научная новизна заключается в обосновании использования подготовленных сточных вод для орошения сельскохозяйственных культур в низовьях р.Сырдарьи, отработке технологии промывок засоленных земель, установлении основных показателей для расчетов промывной нормы. В процессе ис-

следований разработана и предложена производству методика расчета режима орошения сельскохозяйственных культур сточными водами.

Реализация результатов исследований. На основании результатов выполненных исследований внедрялись разработанные мероприятия на землях Кызылординского совхоза-техникума. Предлагаемая методика расчета режима орошения включена в учебный процесс Кызылординского политехнического института и в учебник «Мелиорацияльщ экологиялык непздерЬ> издание которого намечается в 1998 году.

Предметом защиты являются:

- техника и технология орошения сельскохозяйственных культур сточными водами;

- методика расчета режима орошения при поливе сточными водами;

- научно обоснованные параметры проведения промывок засоленных земель сточными водами.

Апробация работы. Основные положения диссертации докладывались и обсуждались на научных конференциях Кызылординского политехнического института (Кызылорда, 1995-97 г.г.) КазГУ (Алматы, 1997 г.), Жамбылского гидромелиоративно-строительного института, посвященной 80-летию юбилея профессора Жулаева Р.Ж.(Тараз,1996 г), Департамента жилищно-коммунального хозяйства по вопросам " Повышения уровня эксплуатации водопроводно-канализационного хозяйства " (Кызылорда, 1995 г.), на заседаниях кафедры " ГГ и МС " Кызылординского политехнического института (Кызылорда, 1994-97 г.г.).

Публикация. Основные положения диссертации опубликованы в 12 печатных работах, из них одна рекомендация.

Объем работы. Диссертация изложена на 167 страницах машинописного текста и состоит, из введения, 5 глав, выводов, предложений производству и списка литературы с 178 наименованиями, из которых 7 на иностранном языке.

В введении отражены сущность и актуальность проблемы, цель и практическая ценность исследований.

В первой главе рассмотрено состояние вопроса, обоснован выбор направления, дан анализ научных работ отечественных и зарубежных ученых в области сельскохозяйственного использования сточных вод для орошения и промывки земель. Только в странах СНГ сточными водами орошается более 400 тысяч га земель. В республике Казахстан сточными водами орошаются более 43 тысяч га земель. Для орошения в основном используются сточные воды городов.(3убаиров О. 3., 1992 г.).

В трудах Н.Ф. Буданова, А.И.Львовича, М.С.Григорова, И.П.Канардова,

B.М.Новикова, Н.Г.Андреева, Г.Е.Мерзлая, В.И.Марымова, П.А.Радугина, Н.А.Романенко, Л.И.Сергиенко, Л.Е.Кутепова, Л.Б.Доливо-Добровольского,

C.Д.Лысогорова, В.А.Ушкаренко, Н.И.Хлебникова, О.З.Зубаирова, А.А.Бондарь, Ж.С.Мустафаева, В.М.Константинова, В.М.Петрунина и мно-

гих других оросительные системы на базе сточных вод (ОССВ) рассматриваются как надежное средство утилизации сточных вод с одновременным получением высоких урожаев сельскохозяйственных культур и охраны водоемов от загрязнения.

Практика использования сточных вод на промывку засоленных земель как у нас в республике, так и за рубежом отсутствует. Поэтому нами впервые экспериментальным путем обоснованы промывные нормы и изучены процессы влаго-солепереноса в почве и на их основе разработана методика расчетов норм эксплуатационных промывок. Эти аспекты проблемы при промывке обычной водой хорошо освящены в трудах С.Ф.Аверьянова, В.Р.Волобуева, А.Н.Костякова, В.А.Минаева, И.П.Айдарова, Л.М.Рекса, А.И.Голованова, Ф.Ф.Вышпольского, В.М.Легостаева, П.И.Паниной, Ж.С.Мустафаева, К.П.Гедройца и др..

Возможные негативные процессы, вызванные орошением сточными водами, можно ликвидировать соблюдением научно-обоснованных технологий поливов. Однако технология использования сточных вод для орошения и на промывку земель в низовьях бассейна Сырдарьи не изучены, поэтому и есть необходимость проведении специальных исследований, с учетом почвенно-климатических особенностей региона, что послужило основанием для выбора тематики диссертации.

Во второй главе излагаются климатические, почвенные и гидрогеологические характеристики района исследований, приведены схемы закладки опытов, методика и условия проведения исследований. Объект расположен в пустынной зоне равнинного Казахстана с умеренным жарким климатом, суммой эффективных температур 2934°С и годовой суммой осадков 164,8 мм. Грунтовые воды залегают на глубине от 3,5 до б м, их минерализация составляет 3-5 г/л. Натурные исследования проводились на землях хозяйства «Кызылжарма». Почвы опытных участков тяжелосуглинистого и глинистого мехсостава. Они являются типичными для данной зоны. Содержание гумуса в почве очень низкое и находится в пределах 1,5% для пахотного (0-30 см) горизонта. Обеспеченность Рг06 низкое. Содержание легкорастворимого азота в пределах 37,6 мг/кг, что соответствует также низкой обеспеченности. В их составе преобладает Са. Как и во всех почвах дельты, содержание калия высоко (более 400-750 мг/кг) и необходимость внесения калийных удобрений отпадает. Реакция почвенного раствора слабощелочная (рН=7,7). По степени засоления встречаются почвы от незаселенных до очень сильнозасоленных разновидностей.

Проводились полевые, лабораторные и лизиметрические исследования. Выполнены наблюдения за динамикой изменения химического состава сточных вод, влажности орошаемой почвы, уровнем грунтовых вод,изменением водно-физических и химических свойств почв, химическим составом и объемом фильтрационных вод во время промывки, рост и развитием кукурузы на

силос и др. Отбор проб на химическим анализ сточных вод производили во время поливов.

Параметры режима орошения кукурузы на силос изучались по следующим вариантам: Вариант I - Полив речной водой при 75% HB (контроль); Вариант П - Полив сточной водой при 75% HB. Повторность 3-х кратная. Параметры промывки засоленных почв отрабатывались на почвенных монолитах с ненарушенной структурой. Промывки проводились как речными так и сточными водами. Высота монолита 1 м. с площадью основания 1x1 м.

Степень почвенной доочистки сточных вод изучали в лизимитреческих колонках Шилова. Плотность определялась методом режущего кольца. Наименьшую влагоемкосгь определяли методом заливных площадок по С.В.Астапову, влажность почвы - термостатно-весовым методом и почвенным тензометром (модель 2900 Ф1). Рост, развитие и учет урожая сельскохозяйственных культур проводили по методологическим положениям НИИ Кормов им. Вильямса (1981 г.) и Б.А. Доспехова (1985 г.). Для полива и промывки использовались сточные воды с минерализацией 1,3 г/л, речная вода имела минерализацию 0,9 г/л. Учет воды в борозде производился треугольным водосливом. Водослив устанавливался в начале борозды и через каждые 50 м по длине . Полив проводили переменной струей 0,5-0,2 л/с. Объем поданной воды в борозды определяли по расходу воды в борозде и в зависимости от продолжительности поливов.

Химические анализы продукции проводили в Ветбаклаборатории г.Кызылорды. Питательная ценность определялась по А.В.Петербургскому (1968 г.). Полученные химические показатели продукции сопоставляли с существующими ГОСТами, справочными, литературными данными. Прогноз изменения водно-солевого баланса зоны аэрации почвогрунтов выполнен на ЭВМ по программе института "Казгипроводхоз". В ходе промывок почвенного монолита регулярно определяли объем водоподачи и фильтрата. Параметры солеотдачи почвы определяли на основе наблюдений за содержанием солей в почвогрунтах и динамикой химического состава солей в фильтрате. В процессе промывки монолита использован тестер воды фирмы HANNA.

Сточные воды г. Кызылорды характеризуется бикарбонатно-сульфатным составом, небольшим содержанием взвешенных веществ. Содержание азота в среднем 19, фосфора 7 и калия 21 кг на 1000 м3 воды. Ирригационная оценка по методам Сгеблера, Антипова-Каратаева, A.M. Можейко, Н.Ф.Буданова, департамента с/х США подтверждает пригодность этих вод для орошения. Однако более полную оценку пригодности сточных вод орошения можно получить лишь при постановке полевого опыта в естественных условиях, что нами реализовано.

В третьей главе приведены результаты исследований по режиму орошения кукурузы на силос. За годы исследований влажность метрового слоя почвы в момент посева находилась в пределах 86-87% от HB. Такой высокий порог влажности обеспечивался за счет проведения промывок с нормой 1000

м3/га. Для поддержания оптимальной влажности почвы за вегетацию 1994 года кукуруза на силос поливалась 4 раза, а в другие годы (1995-1996 г.г.) проводили по 5 поливов (таблица 1). Таблица I.

Режим орошения, урожайность и водопотребление кукурузы на силос.

Варианты Оросительная норма, м3/га Число Поливов Сроки поливов Урожайность, т/га Сбор кормовых единиц, т/га Суммарное водо-потреблен не, м3/га Коэффици -ент водопотребления, м3/т

VI УП VIII

1994 г. ( влажный год)

I-полив речной водой 3750 4 1 2 1 38,4 7,64 4600 119

II -полив сточной водой 3800 4 1 2 1 47,0 10,34 4660 99

НСР05 5,5

1995 - 1996 гг. (сухие по влажности годы)

I-полив речной водой 4790 5 2 2 1 37,0 7,40 5540 149

II -полив сточной водой 4800 5 2 2 1 46,0 10,12 5560 121

НСР0! 4,9

Динамика и режим влажности почвы находились в зависимости от количества атмосферных осадков, температуры воздуха и подаваемой оросительной воды. Поливы сточными водами при прочих равных условиях по сравнению с поливами речной водой способствовали увеличению листьевой поверхности на 800-1000см2 и высоты растений на 3-7 см (рисунок 1). Это результат действия питательных элементов, содержащихся в сточных водах в более доступной для растений форме. Максимального среднесуточного прироста площади листьевой поверхности кукуруза достигает в период выбрасывания метелок, с 15 июля по 1 августа.

Орошение сточными водами во все годы исследования по сравнению с орошением речными водами дало прибавку урожая 93 ц/га или 25%.

При этом коэффициент водопотребления при поливе сточными водами составил 112 м3/тонн, тогда как при поливе речными водами он составил 138 м3/тонн.

При орошении как речными, так и сточными водами ухудшение качества продукции кукурузы на силос не наблюдается. При поливе сточными водами сырой протеин увеличился в 3 раза по сравнению с вариантом поливаемым речной водой. Отмечается увеличение золы, азота общего и нитратного, кальция и фосфора и некоторое уменьшение жира, клетчатки и каротина. В целом качество продукции кукурузы на силос при поливах не ухудшилось,

оно отвечает требованием предъявляемым к грубым и сочным кормам в странах СНГ (таблица 2.). Результаты бактериологических исследований растений свидетельствуют о сравнительно слабой микробной загрязненности и отсутствие санитарно-показательных бактерий (БГХП) на растениях выращенной на ОССВ. В растениях кишечные палочки и солмонела не обнаружены. В растениях так же отсутствуют яйца и личинки гельмитов. Таблица 2

Изменение показателей химического состава кукурузы на силос

Показатели Варианты Показатели качества кормов ЦЦК

1-Полив речной водой П-Полив сточной водой

Урожайность, т/га 38,4 47,0 - -

Сырой протеин, % 3,8 10,2 11-15 -

Жир, % 1,87 1,72 - 4,1

Клетчатка, % 24,2 23,6 18-25 20-31

Зола, % 2,8 3,4 - 7,12

Содержание к.е. в 100 кг, кг 20 22 - -

Выход кормовых единиц, ц/га 75,4 103,4 - -

Содержание перевариваемого протеина в 1 к.е., г. 109 110 -

Выход перевариваемого протеина, т/га 0,82 0,114 - -

Каротин, г/кг 13,1 12,8 - -

Азот общий, % 0,89 0,97 - -

Азот нитратный, % 0,89 0,97 0,5 -

Кальций, г/кг 1,15 1,23 2,2

Фосфор, г/кг 0,36 0,42 0,4-0,5 0,3-0,7

Большое значение приобретает установление оптимальных поливных и оросительных норм, обеспечивающих предотвращение загрязнения грунтовых вод. Лизиметрические опыты подтверждают, что наиболее эффективными в конкретных условиях являются поливные нормы 600-1000 м3/га.

Результаты полевых исследовании показали, что при проведении поливов с порогом влажности 75% НВ водо-растворимых солей в метровом слое поглощаются до 90%, до 100% задерживается фосфор и до 91% азота общего. Отмечается некоторое снижение поглощающей способности в последующих поливах, это объясняется большими нормами нагрузки. При увеличении нормы нагрузки наблюдалось некоторое увеличение содержания основных компонентов в фильтратах. Кальций и магний больше мигрируют по профилю почвы при поливе сточными водами. Почва практически до 100% поглощает фосфор, интенсивно адсорбирует азот, содержащиеся в сточной воде. Так, количество общего азота в фильтратах из 50 ~ти сантиметрового слоя в начальных поливах не превышает 30-34%, а в метровом слое составляет 10-20% от содержания в сточной воде. В последующих поливах поглощаемость азота и фосфора в метровом слое остается высокими.

200

И При использов ании речной : воды

В При использов ании сточной воды

01.07 15.07 01 08

периоды

22.08

8000

6000

4000

3000

2000

15.06

01.07 15.07 01 08

периоды

□ При использовании речной воды

О При использовании сточной воды

Рисунок 1. Рост вегетативных органов кукурузы на силос

Для данной зоны нами установлено, что при подаче сточной воды в объеме 4650 м3/га, (что равноценно оросительной норме) наблюдаются признаки слабой засоленности почвы. Поэтому рекомендуется ежегодная осенняя промывка при промывной нормой 10000 м3/га.

При поливах как сточными, так и речными водами, отмечается уменьшение в почве валового азота на 15%, фосфора на 34% по сравнению с исходным состоянием. Благодаря микроорганизмам, имеющимся в почве и поступающим в огромном количестве со сточными водами, одновременно усилились процессы разложения органических и органоминеральных соединений, увеличилась мобильность продуктов распада, о чем свидетельствует увеличение гидролизуемого азота, обменного калия (таблица 3). В данной зоне целесообразно увеличение нормы внесения фосфорных удобрений с тем, чтобы обеспечить бездефицитный баланс фосфора в почвах. Учитывая достаточную обеспеченность почв калием, а также наличия калия в сточных водах, внесение этого элемента можно проводить один -два раза в ротацию севооборота.

Орошение привело к увеличению гумуса (таблица 3). Прибавка его в пахотном горизонте составила при поливе сточными водами 0,13%, а при поливе речными водами 0,06%, с увеличением глубины она существенно снижается.

Таблица 3

Показатели плодородия опытного участка за годы исследовании

Горизонты, см Гумус, % рН Азот валовой, % Фосфор валовой, % Азот гиро-лизуемый Фосфор подвижный Калий обменный

мг на 100 г почве

0-20 2,85 15 7,6 94 г. Весна ( 0,189 исходное со< 0,10 пояние) 8,2 4.4 80

20-40 1,66 7,6 0,119 0,09 5,4 2,6 70

40-60 0,77 7,7 0,07 0,09 2,6 0,96 58

60-80 - 7,6 - - 1,4 0,64 58

80-100 - 7,6 - - 1,2 0,28 65

0-100 1,06 7,6 0,08 0,06 3,76 1,98 65

0-20 1996 г. 2,98 Эсень 7,6 [после трехл 0,179 етнего полш 0,08 а сточными 7,6 водами) 3,2 96

20-40 1,78 7,8 0,120 0,06 6,4 2,8 100

40-60 0,87 7,8 0,04 0,06 3,2 0,90 66

60-80. 0,03 7,8 - - 2,0 0,65 56

80-100 - 7,8 - - 1,0 0,18 59

0-100 1,19 7,8 0,068 0,04 4,04 1,55 75

1996 г. Осень (после трехлетнего полива речными водами)

0-20 2,91 7,6 0,170 0,09 8,6 3,4 85

20-40 1,78 7,8 0,09 0,08 6,1 3,0 90

40-60 0,79 7,8 0,01 0,08 2,8 0,90 61

60-80 0,02 7,8 - - 1,0 0,70 52

80-100 - 7,7 - - 0,8 0,20 60

0-100 1,10 7,7 0,054 0,05 3,86 1,64 70

На вариантах орошаемых сточными водами наблюдается тенденция соленакоиления в почвенном профиле. При поливе сточными водами за 2 года (1994-95 г.г.) содержание солей в почве увеличилось от 0,281% до 0,338%, а при поливе речными водами - до 0,290% от массы сухой почвы. Накопление солей носит сезонный характер (рисунок 2). В весной 1994 года в метровом слое почвы содержание солей составило 0,281% от массы сухой почвы, проводение 4 поливов сточными водами в этом году привело к накоплению солей до 0,299%, к весне 1995 г. содержание их снизилось до 0,280%.

о

1994

% >

>п>г>:>4; ГЦ фЩ л»

«-»Г

1994, осень

1995. 1995. 1996, 1996 весна осснь весяа осень

- полив речной водой I

- полив сточной водой

1997. весна

периоды

Рисунок 2. Изменение содержания солей в метровом слое почвы

В 1995 году было проведено 5 поливов, которые способствовали увеличению солей до 0,338%, т.е. до порога слабой засоленности. Поэтому в осенний период следует проводить промывку почвы нормой 10000 м3/га, что приводит к уменьшению солей в метровом слое почвы до 0,196%. В 1996 году было проведено также 5 поливов, в результате чего содержание солей вновь увеличилось до 0,246% от массы сухой почвы.

Уменьшение солей за осенне-зимние периоды является результатом действия промывок и выпавших атмосферных осадков. На участках, орошаемых как сточными, так и речными водами наблюдается некоторое увеличение содержания поглощенного натрия (таблица 4), что свидетельствует о развитии процесса осолонцевания почвы, вследствие большого количества натрия в оросительной воде. (В сточной воде содержания натрия составила 200 мг/л, в речной воде -120 мг/л).

В процессе орошения показатель рН повысилась по сравнению с исходным на 0,2 единицы при поливе сточными водами и на 0,1- при поливе речными водами. Более характерно это для подпахотного горизонта почв (40-100 см), где наблюдаются значительные изменения в содержании натрия в поч-венно-поглощающем комплексе, что является главной причиной повышение рН и процесса осолонцевания. Не исключено также, что повышению реакции

почв способствует поступление со сточными водами гидрокарбоната кальция, магния, а также других солей с сильными основаниями. Хотя по содержанию поглощенного натрия орошаемые почвы не относятся к солонцеватым, повсеместно отмечается тенденция к осолонцеванию, что свидетельствует о необходимости предусмотрения мелиоративных мероприятий, направленных на предупреждение этого процесса. Подтверждением этому служат морфологические изменения в почвенном профиле, а также ухудшение водно-физических свойств почв. При поливах наблюдается нарушение соотношения одновалентных катионов (Ыа+К) к двухвалентным (Са+1^). Если в исходном состоянии это соотношение составило 1:4, то осенью 1995 г. она составило 1:1, а осенью 1996 г. 1:0,9 (таблица 5).

Таблица 4.

Закономерности изменения содержания поглощенных оснований в почве,

мг-экв/100 г почвы.

Горизонты, см Сумма оснований Содержание Ыа | Содержание Ыа, %

1994 г. Исходное состояние

0-100 18,4 ! 0,38 2,06

1996 г. Полив речной водой

0-100 19,2 | 0,404 | 2,102

1996 г. Полив сточной водой

0-100 20,0 | 0,528 | 2,64

Таблица 5

Изменение соотношении одновалентных катионов к двухвалентным, г/экв

Периоды Са мё № + К Са + Mg № + К Са + Mg

Исх. состояние,1994 г. 0,014 0,02 0,047 0,034 1,4

Осень (после промывки) 1995 г. 0,018 0,029 0,047 0,047 1,0

Осень 1996 г. 0,022 0,024 0,038 0,046 0,09

Следовательно, при поливах идет уменьшение содержания Са и М^;, что является причиной возникновения процесса осолонцевания. Обработка экспериментальных материалов на ЭВМ РС-386 показывает, что содержание токсичных солей в метровом слое при поливе сточными водами уменьшились до 0,155%, а нетоксичных увеличилось до 0,091%, а при поливе речными водами соответственно - 0,130% и 0,071%.

На обеих вариантах происходит уплотнение верхних слоев почвы до глубины 40 см, увеличивается плотность и уменьшается порозность и водопроницаемость почвы. Ниже глубины 40 см существенных изменений не произошло. Установлено, что увеличение плотности носит сезонный характер: к концу

вегетации он увеличивается, а к весне следующего года уменьшается. При этом немаловажную роль играли агротехнические мероприятия(глубокая вспашка, применение рыхлителей и др.). В целях обеспечения необходимой концентрации почвенных растворов для нормального роста и развития растений нами разработана методика расчета режима орошения, которая позволяет определить значения поливных норм обеспечивающих как баланс влаги так и солей в почве.

т=104*Н* У^БАг-БдопЛО, м3/га (3.1)

где Б] - содержание водо-растворимых солей в почве в начале полива, в % к массе сухой почвы; 8Д011 - величина допустимой концентрации солей в почве в валовых процентах; X], Х2 - концетрация солей в расчетном слое почвы до и после поливов, %.

Сроки поливов за исключением первого полива по данной методике определяются следующим образом.

I. Определяется ожидаемое количество солей, поступающих со сточными водами при заданной оросительной норме:

С =М* К/ 1000, та (3.2)

где М - оросительная норма, м3/га; К - содержание солей в сточной воде, г/л.

Поступление солей в почву начинается с началом первого полива. Начало первого полива определяется так же, как обычно в практике ирригации, то есть по влажности почвы. Далее, начиная со дня первого полива, откладываем содержание солей в воде по оси нарастающим итогом в тоннах получая интегральную кривую.

3.Количество солей, поступающих в почву с поливной водой во время полива определяется по формуле:

С, = ш; * К / 1000, тн (3.3)

где т, - поливная норма, м3/га.

Сравнение расчетов данной методики с фактическим режимом орошения полученных в полевых исследованиях на посеве кукурузы на силос показали отклонение по срокам полива на 1-3 дня в ту или иную сторону и на 1-3,7% по величине поливных норм.

В четвертой главе приведены результаты исследований по технологии использования сточных вод для промывки засоленных земель. При промывке происходит устойчивое снижение концентрации солей как по плотному остатку, так и по отдельным ионам. Наибольшее количество в фильтрате имеют сульфаты, соли натрия и далее ионы хлора. Количество ионов кальция и магния в фильтрате оставалось незначительно. Наибольшее значение интен-

сивности суточного солеудаления отмечено в первые дни промывки и которое составляло при промывке речной водой 0,40 кг [(2,246 - 0,214) : 7 = 0,40], а к концу промывки вынос солей замедляется и интенсивность выноса солей не превышало 0,053 кг в сутки [(15,30 - 14,93) : 7=0,053] (таблица 6). При использовании сточных вод эти показатели составляли 0,41 и 0,097 кг.

Анализ этапов промывки как сточной, так и речной водой показали, что по мере увеличения объемов подаваемой воды ее эффективность по выносу солей резко снижается, подтверждая известное в мелиорации положение о том, что чем меньше почва исходного засоления, тем она более пассивна к солеотдаче.

Таблица 6

Динамика опреснения инфильтрата при промывке монолита

Дата Сумма объема Инфильтрата, л Содержание, г/л Сумма выноса солей, кг Сумма выноса Хлора, кг

Хлора Плотного остатка

25.07 11,0 Пром 2,85 ывка речной 21,44 зодой 0,214 0,031

31.07 74,2 4,86 43,24 2,946 0,338

07.08 144,8 4,03 37,42 5,588 0,622

14.08 221,4 3,86 31,40 7,893 0,917

21.08 312,2 2,80 23,08 9,99 1,171

28.08 388,4 2,2 21,58 11,634 1,338

04.09 466,6 1,6 17,42 12,996 1,453

11.09 558,2 1,4 ' 13,88 14,267 1,581

18.09 608,4 1,2 13,20 14,93 1,641

23.09 638,5 1,1 12,60 15,30 1,647

25.07 10,8 Пром! 2,68 явка сточной 21,85 водой 0,336 0,029

31.07 74,8 4,68 40,97 2,858 0,328

07.08 149,1 4,81 30,31 5,707 0,688

14.08 216,0 3,85 31,88 7,243 0,946

21.08 305,6 3,0 28,6 9,788 1,213

28.08 382,2 2,4 24,6 11,692 1,391

04.09 456,3 1,86 17,6 12,984 1,529

11.09 576,4 1,8 16,2 14,928 1,745

18.09 600,5 1,6 15,4 15,308 1,793

23 09 610,2 1,4 13,6 15,534 1,807

Промывная норма первого этапа промывки составляет 6385 м3/га при использовании речной воды и 6100 м3/га при использовании сточной воды. Для прогнозирования величины промывной нормы, динамики опреснения почвы и продолжительности промывки до полного опреснения почвы данной зоны принято полученное значение коэффициента скорости процесса при использовании речной воды 0,017 м/сут а для сточной воды 0,019 м/сут Для

полного опреснения почвы необходимо промывку проводить в течении 131 сут.

Для опреснения почвогрунтов (исходный запас 24,26 т/га) до порога нетоксичности (необходимо вымыть 15,30-15,88 т/га) требуется 6385 м3/га речной или 6100 м3/га сточной воды, а для полного опреснения 11530 - 13300 м3/га.

Средняя интенсивность оттока при промывке полностью соответствует модулю дренажного стока равным 1,24 л/с га, что может быть обеспечено при одновременным применением постоянного и временного дренажа. Максимальное отклонение коэффициента при промывке речной водой составляет 14-15% для плотного остатка и 7% для хлора. Отклонение коэффициента при промывке сточной водой составляет 19% по плотному остатку и 33% для хлора.

В условиях средне и тяжелосуглинистых почв Кызылординской области с хлористо-сульфатно-хлоридным составом солей расчет промывных норм целесообразно проводить по общеизвестной формуле В.Р.Волобуева с использованием коэффициента солеотдачи "а" равным 1,37 при использовании сточной воды, а при использовании речной воды 1,5.

Между температурой воздуха и коэффициентом солеотдачи существует линейная зависимость. С понижением температуры воздуха опреснение почвы по общему содержанию солей замедляется быстрее чем по хлору, что связано с их растворимостью (рисунок 3). Следовательно промывку необходимо проводить в теплые периоды.

Плотный остаток

Тв'МЛ * ратура,*С '0 13 ;

Рисунок 3. График изменения коэффициента солеотдачи

Производственная промывка на опытном участке 1 проведенная промывной нормой 10000 м3/га привело снизить содержание солей в метровом слое почвы от 0,338% до 0,196% от массы сухой почвы. То есть вымыто 18,15 тонн соли (таблица 7).

Таблица 7

Изменение содержание солей при промывке сточной водой (производственный опыт)

Наименование мероприятии Содержание солей в почве

% т/га

До промывки 0,338 43,26

После промывки 0,196 25,09

Вынос солей 0,142 18,15

Расчетами установлено, что в данной зоне уже в первый год орошения необходимо строительство дренажа. Рекомендуется систематический горизонтальный дренаж с глубиной 3 м, рассчитанный для инфильтрации 0,0009 м/сут, с междрешшм расстоянием 90 м. Также рекомендовано проводить ежегодную эксплуатационную промывку нормой 4200 м3/га на фоне временного дренажа глубиной 1-2 м.

В пятой главе рассмотрена экономическая эффективность использования сточных вод для орошения. За основу ежегодных издержек были приняты затраты по возделыванию кукурузы на силос в арендной бригаде Кызылор-динского совхоз-техникума. Прямой эффект орошения сточными водами выражается в экономии затрат на удобрения. Расчет прибыли произведен через продукцию животноводства (мясо и молоко) так как кукуруза на силос полностью используется для корма КРС. Примерно около 80 % кормовых единиц используется на производство мяса и 20 % на производство молока. В существующих сегодня агроформированиях в среднем потребность одной головы КРС составляет 20 ц кормовых единиц. Таблица 8.

Экономическая эффективность орошения кукурузы на силос сточными водами.

Варианты Урожайность, т/га Производственные затраты, тг./га Стоимость продукции, тг./га Чистый доход, тг./га Рентабельность %

1-Полив речной водой 37,7 26025 45758 19733 75,8

П-Полив сточной водой 47,0 32614 62072 29458 + 9725 90,3

На производство одного кг мяса говядины требуется 11,3 кормовых единиц и одного литра молока 1,3 к.е.

Чистый доход при орошении сточными водами с одного га составляет 9725 тенге, а уровень рентабельности достигает 90,3% (таблица 8).

ОСНОВНЫЕ ВЫВОДЫ И ЗАКЛЮЧЕНИЕ

I. Сточные воды Кызылординской городской канализации характеризуются (после механической очистки) сульфатно-гидрокарбонатно-хлоридным составом, слабощелочной реакцией (рН=7,6), небольшим содержанием органических веществ. Минерализация после их подготовки составляет 1,1 г/л. В 1000 м3 объема воды содержится 19 кг азота, 7 кг фосфора, 21 кг калия. По ирригационной оценке вода пригодна для орошения кормовых культур. Соотношение Na/Ca = 1 : 0,7.

II. Трехлетнее орошение сточными водами при оптимальном уровне предполивной влажности почвы (75% НВ) положительно повлияло на рост, развитие и урожайность кукурузы на силос. При орошении сточными водами урожай на 93 ц/га больше по сравнению с орошением речной водой.

1П. Разработанные методические основы расчета режима орошения при поливе минерализованными водами позволяют определить параметры поливного режима с точностью до 1-3,7% и назначать сроки поливов без отбора проб почвы на влажность.

IV. При орошении сточными водами на тяжелосуглинистых почвах годовая норма нагрузки не должно превышать 5000 м3/га. В противном случае наблюдается незначительное слабое накопление солей. Однако проведение ежегодной промывки нормой 10000 м3/га и осенне-зимние осадки способствуют рассолению почвы до исходного состояния.

V. Трехлетнее орошение сточными водами способствовало накоплению в метровом слое почвы гумуса, гидролизу ем ого азота, калия, уменьшению доступных форм фосфора. Поэтому при орошении сточными водами необходимо внесение фосфорных удобрений.

VI. Лизиметрическими опытами установлена высокая поглотительная способность тяжелосуглинистых лугово-болотных почв. Водорастворимые соли в метровом слое почве задерживаются до 90%, а азот и фосфор до 100%. При увеличении поливной нормы более 1100 м3/га ослабляется степень до-очистки сточных вод.

VII. В условиях низовья р.Сырдарьи на любой стадии промывки доказана возможность полной замены речной воды сточными водами. При этом отрицательных последствии не наблюдали. Для расчета промывной нормы при использовании сточных вод, применима известная формула В.Р.Волобуева с коэффициентом солеотдачи "а" равное 1.37.

VIII. При поливе сточными водами дополнительно получено продукции животноводства на сумму 16314,14 тенге с гектара. В целом экономический эффект от внедрения орошения сточными водами на площади 750 га составляет 15430 тыс. тенге.

Из разработанных в диссертации положении и практических рекомендации производству следует, что можно использовать сточные воды Кызылор-динской городской канализации на орошение кормовых культур и промывку засоленных земель, что обеспечит охрану окружающей среды и значительную экономию средств, улучшит водообеспеченность орошаемых участков в низовьях р.Сырдарьи, сэкономит значительные объемы речных вод и минеральных удобрений, создаст условия для расширения посевов кормовых культур и укрепления кормовой базы животноводства.

Основное содержание диссертации опубликовано в следующих работах:

1 .Экологические основы сельскохозяйственного использования сточных вод (рекомендация). г.Алматы ТОО «АСПИКО», 1994 г. 22 стр. (в соавторстве).

2. Кызылорда калалык канализациясы тепвдд суларыньщ агро-мелиоратиеттк сипаттамасы жене олардьщ дакылдарды суару ■ршн жарамдылыгын багалау. Сб. трудов посвещенных 85 летию Р.Ж. Жулаева. г.Жамбыл, 1995 г. С. 80. (в соавторстве).

3. Очистка и использование сточных вод в сельском хозяйстве. г.Кызылорда, ЦНТИ, 1995 г. (в соавторстве).

4. К методике расчета режима орошения при поливе минерализованными водами. г.Кызылорда, ЦНТИ, 1995 г. (в соавторстве).

5. Использование сточных вод г. Кызылорды на полях. г.Кызылорда, ЦНТИ, 1996 г. (в соавторстве).

6. Научно-теоретические основы изменения физико-химических свойств почвы при поливе сточными водами. г.Кызылорда, 1996 г. С. 14. (в соавторстве).

7. Агротехническая оценка сточных вод города Кызылорды. Сб. научных трудов юбилейной научно-технической конференции посвященной 20-летию КПТИ «Актуальные проблемы в экологии и природопользовании». г.Кызылорда, 1996. С. 172 (в соавторстве).

8. О возможности сельскохозяйственного использования сточных вод г. Кызылорды. Сб. научных трудов юбилейной научно-технической конферен-

ции посвященной 20-летию КПТИ «Актуальные проблемы в экологии и природопользовании». г.Кызылорда, 1996. С. 178 (в соавторстве).

9. Использование сточных вод для промывки засоленных почв. Тезисы докладов международной научно-технической конференции «Проблемы экологии АПК и охраны окружающей среды», г.Алматы, НАЦАИ РК, 1997 г. С. 198. (в соавторстве).

10. Влияние орошения сточными водами на состав и свойства почвы Юга и Юго-востока Казахстана. г.Кызылорда, ЦНТИ, 1997 г. (в соавторстве).

11. Влияние орошения городскими сточными водами на урожай некоторых сельскохозяйственных культур и его качественные показатели. Материалы международной научно-практической конференции молодых ученых и аспирантов. г.Алматы, КазГосАГРУ, 1997 г. С.150-152.

12. Некоторые результаты орошения сточными водами в низовьях реки Сырдарьи. «Водные ресурсы : опыт использования и проблемы». Сборник научных трудов молодых ученых и преподавателей. ЖГМСИ - выпуск 2 - Та-раз, 1997 г. С. 8-11 (в соавторстве).

Т УЙ1Н Байманов Жанузак, Нурдшдаулы

Сырдария езеншщ теменп агысында тепнда суларды дакылдарды суарура жене тузды жерлердо жуып-шайуга пайдалану

технологиясы.

06.01.02.-ауылшаруашылык мелиорациясы мамандыш бойынша техника шлымдарыныц кандидаты гылыми дарежесш алу ушш дайындалган диссертациялык жумыс.

Бул жумыста Сырдария езеншщ теменп агысында б1ршнл рет тегшда суларды ауылшаруашылыгында пайдаланудьщ езеюп мэселелер1 жан-жакты зерттелген. К,алалык канализация тепщц су-ларынын химиялык, курамы жене осы суларды ауылшаруашы-лыганда пайдалану мумювдш тексериод.

Сонымен, катар анлнда сулармен ауылшаруашылык дакылдарын суару жэне тузды жерлерд1 шаю мумкшдт айкындалды.

Сурлемдак жугерш1 тегшда сулармен суару элементтер! табылды. Суару режимш есептеу еда« жетщцршп онд!рюке усынылды.

Республикамызда алрашкы рет тепндо сулар тузды жерлерда жуып-шаюга пайдаланылды жене В.Р.Волобуевтын формуласын-дагы «а» коэффициент! аныкталды.

Тегшда суларды пайладану системаларындаш келденец кашырткылардын параметр лер! есептеу нэтижесщце непзделдй

Тегщщ сулармен ауылшаруашылык дакылдарын суару экономи-калык тишда екеш аныкталды.

REZUME

BA1MAN0V ZHANUZAK NURDILDAYEVICH

The Technology of using the sewage for the irrigation and washing out salting soil in lower flows of Syrdaria.

Thesis on resupt of academical degree: Candidate of Technical sciences speciality 06. 01. 02. - agricultural melioration.

. For the first to date in the lower flows Syrdaria it was explored the problems agricultural using the sewage.

It was determined the dynamics of sewages in town-sewerage and it was conducted the estimation of useful for the irrigaation.

It was determined the opportunity of using sewage for the irrigation and washing out the salting soil.

It was determined the main element of technology of water with sewage the silo com. It was working out and recommended the methods of regime of irrigation in washing out with sewages.

For the first in condition of our republic, sewages for the using in washing out the salting soil.

It was determined the washing out effect of washing out with sewages and the coefficient «a » for the formula of Bolobyeva.

It was proved and settled with calculation the main paramétrés of horizontal drainage in zone of irrigation system of using the sewages.

It was determined the economical effect of using the sewages for the irrigation.