Бесплатный автореферат и диссертация по сельскому хозяйству на тему

ВЛИЯНИЕ ОРОШЕНИЯ СТОЧНЫМИ ВОДАМИ ЗАВОДОВ БВК НА УРОЖАИ СЕЛЬСКОХОЗЯЙСТВЕННЫХ КУЛЬТУР И СВОЙСТВА ПОЧВЫ

ВАК РФ 06.01.04, Агрохимия

Автореферат диссертации по теме "ВЛИЯНИЕ ОРОШЕНИЯ СТОЧНЫМИ ВОДАМИ ЗАВОДОВ БВК НА УРОЖАИ СЕЛЬСКОХОЗЯЙСТВЕННЫХ КУЛЬТУР И СВОЙСТВА ПОЧВЫ"

сА-ЯЁРН-

МИНИСТЕРСТВО СЕЛЬСКОГО ХОЗЯЙСТВА СССР

МОСКОВСКАЯ ОРДЕНА ЛЕНИНА И ОРДЕНА ТРУДОВОГО КРАСНОГО ЗНАМЕНИ СЕЛЬСКОХОЗЯЙСТВЕННАЯ АКАДЕМИЯ имени К. А. ТИМИРЯЗЕВА

На правах рукописи ВОЛОКИТИН Митрофаи Петрович

УДК 628.37:631.88

влияние орошения сточными водами заводов бвк на урожаи

сельскохозяйственных культур и свойства почвы

Специальность 06.01.04 — «Агрохимия»

Автореферат диссертации на соискание ученой степени кандидата сельскохозяйственных наук

МОСКВА —1981

Работа выполнена- в Институте почвоведенияи фотосинтеза АН СССР; • .»

• Научный руководитель---кандидат биологических наук,

старший научный сотрудник В. В. Буйлов.

Официальные оппоненты: доктор- сельскохозяйственных наук, старший научный сотрудник Г. Е. Мёрзлая; кандидат-сельскохозяйственных наук, доцент Н. В. Решетникова.

Ведущее предприятие—Всесоюзное научно-производственное объединение по сельскохозяйственному использованию сточных вод-ВНПО «Прогресс»."

Защита состоится « 2 » деяхз&р^Э 1985 г. в °час. на заседании Специализированного совета К-120.35.01" в Московской сельскохозяйственной академии^ им. К. А; Тимирязева;

Адрес:; 127550,, Москва И:550, ул. Тимирязевская,' 49. Ученый совет ТСХА.

С диссертацией можно ознакомиться в ЦНБ ТСХА,

Автореферат разослан «<3/ 985 г.

Ученый; секретарь-Специализированного совета—:

доцент Н. А. Гончарова

ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫ

Актуальность работы. В «Основных направлениях экономического и социального- развития СССР * на^ 1981—1985 гг. и на период до 1990 г.» отмечается необходимость дальнейшего увеличения мощностей" предприятий по производству микробного - белка1 для • животноводства. Значительно увеличится выпуск и: белково-витаминных концентратов (БВК) на основе жидких н-алканов.

Предприятия, по производству БВК на основе жидких парафинов , расходуют на каждую тонну кормовых, дрожжей более 50 м® пресной воды, в результате чего образуется большое количество отходов сточных вод. В ■ настоящее время; объем сточных вод составляет около 100 млн. м3. Содержание в сточных водах заводов БВК большого количества минеральных и органических веществ затрудняет их очистку. Сброс частично очищенных сточных вод приводит к загрязнению поверхностных и грунтовых вод.

Вместе с тем наличие в сточных водах питательных элементов позволяет рассматривать их как дополнительный источник местных удобрений. Применение сточных вод в сельском хозяйстве является наиболее рациональным способом их утилизации. Использование пригодных для орошения сточных вод позволяет существенно повысить урожай выращиваемых культур и плодородие-почв, снизить затраты; предприятий на. очистку стоков. Кроме того, сточные воды в южных районах страны могут быть дополнительным резервом воды для орошения.

Однако, применение промышленных сточных вод на полях орошения не нашло еще широкого- применения. Это в основном связано с недостаточной изученностью проблемы применения на орошение промышленных сточных вод, состав которых определяется многообразием * существующих производств.

Цель и задачи-исследований. Цель:' изучить влияние неочищенных сточных вод заводов по производству БВК на почву и растени^ и ип^^^ь^д^фШ одность к орошению

НАУЧНАЯ Б^-ЗЛПОТЕКА Моск. сельскохоэ академии им. К. А.

Инп.

»

сельскохозяйственных культур. В. задачи исследований входило: 1) оценить пригодность сточных вод для орошения сельскохозяйственных угодий по агромелиоративным показателям; 2) изучить влияние сточных вод на урожай сельскохозяйственных культур и его качество; 3) исследовать влияние сточных вод на ботанический состав луговых трав; 4) изучить разложение жидких н-алканов сточных вод в серой лесной почве; 5) выявить влияние орошения сточными водами на биологические, агрофизические, физико-химические и химические свойства серой лесной почвы; 6) оценить экономическую эффективность, орошения сточными водами.

Научная новизна работы. Впервые установлено, что сточные воды, заводов. БВК не оказывают отрицательного влияния на рост, развитие растений и могут быть использованы для орошения сельскохозяйственных культур. Впервые выявлена удобрительная.ценность сточных; вод и возможность их применения в качестве неконцентрированного жидкого- удобрения (авторское свидетельство, на изобретение № 647296-от 30.XII.1975). Показана высокая очистительная способность серой, лесной почвы по отношению-к органическим? веществам, содержащимся в сточных, водах. Выявлено, что под влиянием орошения сточными водами улучшается питательный режим почвы,- повышается биологическая активность.

Практическая ценность работы. Полученные результаты исследований могут быть основой, при использовании сточных вод заводов БВК и.сходных с ними по химическому составу стоков, в различных почвенно-климатических зонах. Применение сточных, вод в сельском хозяйстве позволит получать стабильные, высокие урожаи сельскохозяйственных культур хорошего качества, повысить плодородие почв, сократить расход минеральных туков и устранить* опасность загрязнения, природных вод. В результате уменьшения за-, трат заводов БВК на биологическую) очистку сточных вод снизится себестоимость выпускаемой продукции. • ;

Апробация работы.. Основные результаты исследований; доложены на XI Международном конгрессе почвоведов-(г. Эдмонтон, Канада, 1978), на, XII конференции молодых; ученых и специалистов ВИУА (г. Москва, 1978), на конференциях молодых. ученых и специалистов ИАП АН СССР' (1979—1980 гг.), на IV научно-практической конференции, молодых ученых ВНИИ, земледелия и защиты почв от эрозий (г. Курск. 1981), на, VI Делегатском съезде ■ В ОП; (г. Тбилиси, .1981). . . ,

Публикация. По теме диссертации опубликовано 9 работ..

Структура и объем, работы.. Диссертация состоит изi введения, 7 глав, выводов и" рекомендаций производству. Ра-,

бота содержит 105. страниц машинописного текста^ 59-табТ£ р

лиц,, включая 14 таблиц в, приложении, 11 рисунков. Список литературы. включает 252 наименования, в том числе 22 зарубежных авторов.

СОДЕРЖАНИЕ РАБОТЫ Условия и методика проведения исследований

Исследования проводили в 1975—1981 гг. в лабораторных, вегетационных и полевых* условиях. Полевые эксперименты проводили, на . серой-лесной почве экспериментальной' полевой станции Института агрохимии< и почвоведения АН СССР (Пущино, Московская область). Климат данной территории умеренно континентальный. Среднегодовая температура-воздуха за шесть лет проведения, опытов составила^ 4,2°С, количество осадков- 582 мм. Коэффициент увлажнения, колебался от 0,69 до 1,5, что говорит о периодически промывном типе водного- режима- почв. Характерной особенностью для данной зоны является, майско-июньское иссушение почв. Естественное плодородие почвы опытных участков было невысоким (табл. 1). По механическому составу, серая лесная, почва среднесуглинистая, крупнопылева-тая, , верхний горизонт (0—30 см) обеднен илистыми частицами..

Таблица I: Агрохимическая характеристика серой десной почвы

Опыт и » X о- |с, % ■ Й о о О"» С_1 X Н (обм.) г о г) и р2о5 КгО

мг-экв/100 г мг/ЮО г

Полевой опыт на

пашне 5,4 1,16 0,135 2,56 0,04 И.2 4,8 11,9

Полевой опыт на

лугу 5,1 1,98 0,180 , 4,00 0,06 12,5 4.1 12,7

На пахотной серой лесной почве было заложено, два опыта,по одинаковой схеме: 1—контроль (без полива), 2 — полив речной водой, 3 — полив сточной водой. Повторность опыта, трехкратная.. Размер опытных делянок. 25. м2 с защитными полосами между ними в 5 м. . •

В первом опыте с 1975 по 1979 г. изучали влияние систематического орошения" сточными водами на свойства; почвы, урожай сельскохозяйственных культур и его качество.. В 1980'г, определяли последействие. орошения, сточны-. ми водами.

Я

•• •Но второе опыте, наряду с изучением влияния "сточных.' вод на * почву и растения, исследовали их эффективность, в-сравнении с минеральными удобрениями, которые вносили' в 1976 и 1980 гг. В этом опыте в 1977 г„ изучали последействие твердых минеральных туков и сточных вод, внесенных ранее на: опытные делянки. Количество-внесенных питательных элементов по вариантам опыта было одинаковым и составляло ЫгадРшК^о-' • ,

• В; 1980"г. сравнивали эффективность действия сточных" вод и минеральных удобрений, растворенных в речной воде. Под ячмень с удобренными речными водами было внесено-ЫэоР+гКбг питательных, веществ. Со сточными водами поступило "такое же количество- питательных элементов. Контрольные делянки не удобряли.

- Опытные культуры: райграс однолетний, ячмень Москов* ский-121; ячмень Трумпф, кукуруза Стерлинг, озимая пше-' ница Мироновская-808. Возделывание культур проводили по, общепринятой - в данной зоне агротехнике. Учет урожая осу-' ществляли сплошным методом. Урожайные данные обработаны. методом дисперсионного анализа (Доспехов, 1979).'

В третьем полевом опыте (1975—19811 гг.) изучали- влияние орошения сточными водами- на. продуктивность луговых трав и их ботанический состав. Опыт был заложен на; участке злаково-разнотравного луга, флористический состав которого насчитывал около 60 видов растений. Коэффициент флористического сходства опытных, делянок, равнялся. 82%. Схема опыта включала два варианта: 1 — полив речной водой, 2 — полив сточной водой. Повторность — трехкратная. Учетная площадь деляною составляла 25 м2.

Поливы делянок проводили в период вегетации растений неочищенными сточными водами Кстовского завода. БВК. Способ полива — дождевание. Оросительные нормы для зерновых культур составляли 600—800 м3/га, для трав— 800—1500 м3/га и устанавливались исходя из содержания: N;: Р, К в сточных: водах, потребности сельскохозяйственных культур в элементах питания и в зависимости от погодных условий. В среднем за год со сточными водами на делянки: первого опыта поступало ЫжРббКэз, второго — Н,37Р62К84. Под луговые травы вносили ЫгозРвгКш- Перед-поливом в стоках определяли содержание основных, питательных элементов, солевой состав, микроэлементы и др. показатели. Содержание остаточных количеств: жидких-н-алканов определяли на инфракрасном спектрофотометре ИКС-22.

• В условиях микрополевого опыта, в сосудах без дна, размером 25x25x25 см, изучали разложение чистой фракции н-алканов- (Новокуйбышевский парафин, -плотность:

0,679)' в' почве. Половина сосудов была закрыта полиэтиленовой пленкой, чтобы исключить миграцию и испарение па-, рафинов. Жидкие н-алканы вносили в верхний (0—5 см) слой почвы в количестве 5 г/сосуд (800 кг/га). В открытых сосудах увлажнение почвы происходило естественным путем, в закрытых влажность 0—5 см слоя почвы поддерживали на уровне 60% ППВ. Анализ почвы на содержание жидких парафинов проводили в четырехкратной повтор-ности.

В почве определяли валовые и подвижные формы N, Р, К, состав поглощенных оснований, гидролитическую и обменную кислотность, содержание солей и гумуса (Агрохимические методы исследования почв, 1975). Содержание н-алканов в почве устанавливали- по'Потапову и Лукасу (1976). Биологическую активность почвы (продуцирование СОг) определяли по Штатнову (1979), ферментативную активность: инвертазу по Лнчко и др. (1979), каталазу и де-гидрогеназу по Галстяну (1974), фосфатазу — по Табата-бай, и Бремнеру (1969); Содержание микроэлементов в почве и растениях определяли метолом беспламенной атомно-абсорбционной спектроскопии. В растениях определяли общий азот (Кудеяров, 1972), фосфор, калий и др. элементы (Петербургский, 1968). Анализ аминокислотного состава сырого белка растений на автоматическом анализаторе Д-500. •

РЕЗУЛЬТАТЫ! ИССЛЕДОВАНИЙ

1: Оценка пригодности сточных вод для орошения по агромелиоративным показателям

Неочищенные сточные воды завода БВК, используемые для; орошения сельскохозяйственных культур, характеризовались следующим химическим составом (мг/л): общий азот 150—450, в т. ч. аммиачный 100—300, P2Os 90—160, К20 150—300, Са 50—90, Na 180—260 (1979—1960 гг. 20— 40 мг/л), Mg 40-50, С1 300—800, S04 200—300. Содержание сухого остатка составляло 1,5—3,0 г/л, прокаленного 0,9—1,2 г/л, взвешенных веществ 250—460 мг/л, рН сточных вод 5,5—7,8. Сточные воды заводов БВК; не содержат патогенной микрофлоры (вирусов, гельминтов), а также особо стойких химических веществ (Буйлов и др., 1978).

Оценка сточных вод, проведенная по ирригационным коэффициентам (SAR, отношение содержания натрия к сумме катионов, остаточный карбонат натрия), показала на возможность их использования для орошения. Вместе с тем широкое отношение натрия к кальцию в стоках в отдельные годы: указывает на необходимость снижения этого отноше-

кия в них при орОшбнии пбчв с непромывным-водным рё-жимом. Количество очищенной фракции жидких парафинов в стоках составляло в среднем 300 мг/л, то. есть оно было выше допустимого содержания специфических органических веществ в сточных водах, используемых на орошение в зоне серых лесных почв (200 мг/л; Додолина, 1978). Би-хроматная окисляемость сточных вод составляла 1200 мг/л 02 при допустимой до 2000 мг/л.

Кроме макроэлементов, в стоках содержатся следующие количества микроэлементов (мг/л): 2п 0,06—0,09, Ре 0,3— 8,6 и Мп 0,1—4,2. Только содержание марганца превышало допустимую величину (1,0 мг/л) для сточных вод, используемых на орошение. Общая концентрация солей в сточных водах не превышала 0,3%, которая не является опасной для растений (Горелик, 1977).

2. Влияние орошения сточными водами • на. урожай сельскохозяйственных культур, его качество и ботанический состав луговых трав

В. вегетационных и полевых опытах установлено, что орошение сточными водами завода БВК не оказывает негативного влияния на рост и развитие растений. В полевом опыте при орошении сточными водами урожай ячменя был в 1,2—1,8 раза, озимой пшеницы в 1,5—1,9, кукурузы . на силос в 1,4 и сена райграса в 1,9 раза выше, чем при поливе речной водой (табл. 2).' Прибавки1 урожаев особенно возрастали в засушливые годы, когда проявлялось увлажнительное действие сточных вод.

Вынос азота, фосфора и калия с урожаем ячменя и пшеницы при орошении сточной водой был соответственно в. 2,0, 1,5 и 1,8 раза больше по сравнению с поливом речной водой. Орошение речной водой практически не влияло на вынос питательных элементов по сравнению с контролем.

Коэффициенты использования питательных элементов сточных, вод озимой пшеницей, рассчитанные разностным методом относительно варианта, орошаемого речной, водой, составили для азога 24—34%, фосфора 15—18% и калия 30—32% от внесенного количества.

По удобрительной ценности. сточные воды не уступали минеральным удобрениям. Так, последействие сточных вод на урожай кукурузы в условиях 1977 г. (опыт 2) было равно последействию минеральных .удобрений (табл. 2). В 1980 г. (опыт 2) прибавка урожая зерна ячменя от внесения .N90Р42К52 со сточными водами (на . фоне последействия сточных вод) составила 6,6 ц/га по сравнению с экви-;6 ' ' *

валентным; количеством- внесенных минеральных удобрений с речной водой. Прибавка урожая ячменя только-от дейст* вия растворенных в-речной воде минеральных удобрений относительно неудобренного контроля составила 3,2 ц/га. Такая существенная разница в прибавках урожая ячменя обусловлена высоким последействием сточных вод.

Таблица.2

Влияние орошения сточными водами, на урожай сельскохозяйственных культур, ц/га

Вариант-опыта 1975 г. 1976 г. 1977 г.

опыт 1 райграс на сено сч л Е- £ з я ■ с с о « опыт 1 озимая пшеница опыт 1 кукуруза на силос опыт 2♦ кукуруза |на силос

Контроль . . . . . . ..... . Речная вода . : . НСРоб........... 12.6 19.0 35.8 не опр 20,6 21,0 25,8 2.6 26,7 26.5 39,7 6,0 236 242 333 15,8- 314 362 344

1978 г. 1979 г. 1980 г.

—< л м 5 3 8 а во см л 3 г а во к опыт 1 озимая пшеница опыг 2 озимая пшеница — л . а: 3 3 к о к сч л я м и 3 5 а £ О

Речная;вода . . ...... НСРоа........... 245 27,1 33,4 25,6 27,1 36,1 5,8 13,9 18,1 33,4 2,4 13,1 16,9 30.8 3,2 9,0 9.0 16,4 1.7 10,2 13,4 20.0 2.6

* Последействие- удобрений и питательных элементов сточных вод, "внесенных в 1976 г.

В первом опыте этого же года урожай ячменя по последействию промстоков составил 16,4 ц/га и был на 3,6 ц/га меньше, чем от. прямого действия.

Орошение сточными водами оказывало существенное влияние на урожай и ботанический состав луговых трав. Применение сточных вод- позволяло получать за вегетационный период по 2—3 полноценных укоса трав, тогда как при орошении речной» водой — только один. Урожай; сена луговых трав от орошения сточными водами в среднем за шесть лет составил 67,9 ц/га, а при поливе речной водой всего лишь 13,2 ц/га (табл. 3). С урожаем луговых трав, орошаемых стоками, выносилось в 6,2: раза больше азота, в 7,5 — фосфора и в 7,8 —калия, чем с контрольных делянок. По сравнению с зерновыми культурами луговые травы, лучше

использовали питательные . элементы . сточных; вод. Так, в .первый год^ исследований кэоффициенты использования тра-вамигазота, фосфора, и калия . составляли 34, 17 и 69% соответственно. В последующие годы коэффициенты использования возрастали за счет последействия сточных вод.

Таблица 3 . Влияние орошения сточными водами на урожай сена луговых трав, ц/га

Вариант опыта 1975 г. 1976 г. 1977 г. 1978 г. О о СП 1980 г. 1981*. год,

Речная вода 13.9 13,1 12,8 14,1 12,4 13,0 15,3

Сточная вода 71,4 82,7" 68,2" 66,9" 58,4- 60,2: -36,4-

НСРо5 ; 7,3 11,7 10,1 6,4 2,8 . 3,0 • 3,6

* Последействие.

Под влиянием "орошения^ сточными водами произошли изменения в ботаническом составе луговых трав. После пяти лет коэффициент флористического сходства участков, орошаемых сточными и речными водами, уменьшился более чем в два раза. Из состава травостоя выпали отдельные бобовые (люцерна серповидная,"мышиный горошек); резко уменьшилось обилие клевера : лугового и. некоторых видов . разнотравья. На долю бобовых приходилось-всего 0,2% от общей биомассы растений против 16,3% в варианте с поливом речной водой, Доминирующее положение в составе травостоя заняли злаки.. Из злаковой группы наибольшее развитие получили: ежа сборная, тимофеевка луговая, щучка дернистая, овсяница луговая. В связи с этим целесообразно орошать сточными водами злаковые травосмеси.

Химический анализ растений показал, что орошение сточными водами завода БВК не вызывает чрезмерного накопления, в ■ них макро- и микроэлементов. В луговых травах увеличивалось содержание азота, калия, и хлора и в .меньшей мере фосфора (табл. 4). Содержание магния по вариантам опыта было одинаковым, тогда как содержание кальция оказалось выше в растениях,, орошаемых речной водой. Некоторое снижение содержания, кальция в травах при поливе стоками, вероятно,, связано с выпадением из травостоя бобовых, которые содержат больше этого элемента по сравнению со злаковыми.

- Внесение под луговые травы умеренных, доз азота со сточными водами не. приводило к повышенному накоплению • 8 '

в'них нитратного азота, содержание-, которого составляло 0,05-0,07%. . - : : •,.;.. .:

В результате пяти- и шестилетнего орошения--стоками содержание марганца в сене луговых трав увеличилось на 73—91 мг/кг (табл. 4), но оставалось в 1,8—2,1 раза, ниже ПДК, равной 300 мг/кг. Значительно меньшее количество марганца по сравнению с травами накапливалось в листьях (69 мг/кг) и в зерне пшеницы (45 мг/кг). По сравнению с орошением речной водой содержание марганца в листьях пшеницы, орошаемой стоками, увеличилось на 21. мг/кг, а в зерне — на 7 мг/кг.

Увеличение содержания химических элементов в растениях не приводило к нарушению в них синтеза белковых веществ. Белковость зерна ячменя н озимой пшеницы под действием азотсодержащих сточных вод. возросла на. 2,1— 3,0% по сравнению с неорошаемым контролем, тогда как при орошении речной водой отмечалось некоторое снижение содержания белка. В сене луговых трав содержание сырого белка увеличилось с 10,6—13,7% (речная вода) до 13,7—18,7 (сточная вода).

Влияние сточных вод на аминокислотный состав сырого протеина выращиваемых культур было аналогично - действию минеральных удобрений. В зерне ячменя и озимой пшеницы возрастало абсолютное содержание всех, аминокислот, но особенно глютаминовой кислоты и пролина. Таким образом, химический и биохимический анализы растений показали, что орошение сточными водами не снижает качества урожая сельскохозяйственных культур.

3. Разложение жидких н-алканов в серой лесной' почве и ее биологическая активность

Нами установлена высокая очистительная -способность серой лесной почвы в отношении • органических. . веществ сточных вод заводов БВК. В вегетационном опыте со сточными водами в почву внесли 4,5 г/сосуд. (0,09% от массы почвы) жидких парафинов. По окончании опыта углеводородов в почве не было обнаружено. В микрополевом опыте в первые две недели содержание н-алканов снижалось более чем в три раза. Содержание жидких парафинов в открытых сосудах уменьшилось в течение месяца на 91%, в 'закрытых сосудах за 43 дня на 95,7,%. •. : .

В полевых опытах разложение жидких парафинов заканчивалось в течение 15—20 суток; при: их содержании в стоках в количестве 200—400 мг/л и; поливной норме 300— 400 м3/га. При более высоком содержании н-алканов в сточных водах их разложение в почве замедлялось. Под луго-

Таблица 4

Содержание макро- и микроэлементов в сене луговых трав (%)*

Вариант опыта N Р К Са М(Г С1 2п Мп Ре

Речная вода 2,0 0,18 1,89 0,90 0,23 0,14 3,9- Ю-3 8.0. Ю-3 23,6.10-»

2,2 0,19 1,66 0,84 0,21 0,25 2,8? Ю-3 6,7. Ю-3 21,2.10-»

Сточная вода 3,0 0,23 2,90 0,76 0,25 0,92 4,8-Ю-3 17,1.10-» 28,4. Ю-3

2,8 0,22 2,60 . 0,69 0,20 0,60 3,0-19-* 14,0.10-* 25,0.10-*

* В числителе данные за 1979 г., в знаменателе —за 1980 г.

вые травы со сточными водами ежегодно вносили от 100 до 300 кг/га жидких парафинов, но накопления углеводородов в почве не было отмечено.

На основании полученных нами данных можно заключить,, что содержание н-алканов в сточных водах завода БВК, используемых на орошение, . не должно превышать 200 мг/л. Разовое внесение жидких парафинов в почву со сточными водами , должно быть не более 100 кг/га. Общее количество н-алканов, вносимое за вегетационный период, следует ограничить 200 кг/га.

Наличие сточных водах предприятий по производству БВК минеральных : солей, органических и физиологически активных веществ стимулировало, биологическую активность серой лесной почвы. Продуцирование почвой СОг на следующий день после полива сточными водами повышалось в 1,9 раза по сравнению с поливом:речной водой и в 2,7 раза-по сравнению с контролем. Со временем выделение углекислоты из почвы уменьшалось.

При орошении сточными водами повышалась и ферментативная, активность почвы. Фосфатазная и дегидрогеназная активность заметно возрастала-при. поливе стоками.. Активность почвенной инвертазы, которая является индикатором ;на загрязнение почвы тяжелыми металлами и экзогенными органическими веществами, не снижалась.

4. Влияние орошения сточными водами на агрофизические, физико-химические и химические свойства серой лесной: почвы

Орошение сточными водами проводили поливными нормами 300—400 м/га. При этом отмечалось временное переувлажнение пахотного горизонта и^ снижение окислительно-восстановительного потенциала почвы. По действию на водопрочные агрегаты сточные воды не отличались от речных вод. Фактор дисперсности (Качинский, 1965) в слое 0— 20 см находился в пределах 2,2—4,8. Орошение сточными водами не. влияло на удельную массу почвы. Объемная масса несколько увеличивалась в результате уплотнения пахотного горизонта при поливах.

Поступающие со сточными; водами минеральные и органические вещества повышали обеспеченность серой лесной почвы легкодоступными формами питательных элементов (табл. 5). Валовое содержание азота, фосфора и калия в результате пятилетнего орошения сточными водами не изменилось.

Внесение со сточными водами физиологически кислых солей приводило к подкислению почвы. Отмечено некоторое

Влияние орошения сточными водами на содержание питательных» , , элементов в серой лесной пахотной почве (мг/100 г)

Вариант опыта 1 • • • Глубина, см -■ Общий Подвижные формы г

2 «/» О N С. и» О 2 1 О N X Я. а.

Контроль 0—10 110 114 1.30. 11.6 '• 4,8

10—20 109 124 0.90 10.5 5,5-

20—30 99 130 0,70 10,7 4,6

Речная вода 0—10 101 117 1,8 10,7 5,1

10—20 103 116 1.0 9.5 4,6

20—30 98 . 107 0.9 9,5 4.2

.Сточная вода 0—10 110 123 2,9 14.0 . 7,2

10—20 106 112 1,3 11,0 5.4"

' 20—30 92 112 1.1 9.5 5,6:

снижение степени насыщенности основаниями верхнего О— 20 см слоя пахотной;почвы (табл. 6).

Таблица 6

Содержание обменных.катионов и степень насыщенности! основаниями. серой леснойпахотной почвы ; после пяти лег орошения ,

Вариант опыта Глубина, см мг-экв/100 г почвы Степень насыщенности основаниями, %

СаИ- Н+ Сумма об. кат. Гидролитическая каслотк.

Контроль 0—10 10,4 3.2 0,04 14.1 2,8 83

10—20 11,2. 3.2. 0,04 14,8 . 2,3 87

20—30 11,2 3,2 0,03 15.0 1.9 89-

30—40 12,0 4,0 0,04 16.6 2,0 • 88

40—50 13,6 4.0 0.04 18,1 2.1 90

50—60 13,6 4,6 0,04 18,6 2,1 89

Речная 0—10 11,6 2,4 0.05 14,6 3,1 82

вода 10-20 13,0 2,4 0.06 16.0 3.0 84 '

20—30 12.2 2,4 0,04 15,1 2.1 88

30—40 12,2 2,4 0,03 15.2 • 1,9 89

40—50 13,8 3,2 0,03 17,5 2.2 89

50—60 14.4 3,2 0,04 18,2 2,4 88

Сточная 0—10 9.6 3.2 0.05 13,6 4.6 75 '

вода 10—20 11.2 3.2 0.06 15,1 3.7 . 80- •

20—30 11.2 3,2 0.04 15.2- 2.0 . . . 88 :

30—40 12,8 3.2 0.04 17,1 2.3 88 '

40—50 13.6 3,2 : 0.04 17,6 2,7 87

. 50-60 14,6 : 4,0 0,04 . 19,3 " . 2,3 89

- В-луговой почве изменения в обменной и гидролитической^ кислотности от орошения сточными водами проявились в большей мере. Обменная кислотность в 0—10 см слое: почвы увеличилась с 0,06 до 0,11 мг/экв/100'г, гидролитическая— с 4,4 до 6,9 мг/экв/100 г почвы, появился обменный .алюминий, хотя и в небольших количествах (0,04— 0,06-мг/экв/100 г). Содержание обменного кальция; и магния, в почве оставалось на исходном уровне.,

В условиях периодически промывного . водного режима .серой лесной почвы накопления, солей в корнеобитаемом .слое не происходило. Орошение сточными, водамц не оказало влияния на валовой состав почвы и содержание гумуса.

• Анализ микроэлементного состава, почвы показал, что сточные воды способствуют повышению в ней содержания .подвижного марганца. Количество марганца в 0—20 см слое пахотной почвы увеличилось в среднем на 60 кг/га по сравнению с вариантом опыта, орошаемого речной водой. В почве под лугом содержание подвижного марганца в этом же слое увеличилось на 45 кг/га (табл. 7). Вместе с тем

Таблица 7

Содержание подвижных форм. микроэлементов в серой лесной почве под лугом после пяти лет орошения мг/кг

Глубина, см 2п Мп Мп, %, к валовому

0—10 1.69 38.0 5.4

5,96 67,1 8.8

10—20 1.33 39.2 5.6

1,94 45,8 6.1

20—30 0,76 21,7 3.9

1,15 33,2 5.5

30—40 0.28 9.7 1.9

0,71 16,5 3.1

40—50 - 0,37 8.7 1.6

0,46 11,0 2,3

50—60 0,40 7.8 1.6

0,26 10,0 2,2

* В числителе полив речной водой, в знаменателе — полив сточной водой.

расчеты показали, что максимальное количество марганца, внесенного со сточными водами в почву, без учета выноса сельскохозяйственными культурами, не превышало 20 кг/га.

Увеличение подвижного марганца в почве, превышающее его количество, внесенное со сточными водами, вызвано, вероятно, его мобилизацией, из валовых форм в результате подкисления почвенной среды и изменения окислительно-восстановительных условий почвы при орошении.

Согласно существующей классификации (Костиков,.1972), по обеспеченности подвижным, марганцем серая лесная пахотная почва, орошаемая сточными водами,, перешла^ из низкой категории в высокую, а луговая в разряд средней обеспеченности. При длительном орошении сточными водами содержание подвижного марганца в почве может увеличиться до токсичного уровня. В связи с этим необходим контроль за содержанием марганца в сточных водах''на уровне 1 мг/л и периодическое известкование кислых почв, которое будет способствовать снижению подвижности марганца и стабилизации почвенно-поглощающего комплекса почвы.

5. Экономическая эффективность орошения сточными водами

• " Использование сточных вод заводов по произодству кормовых дрожжей является экономически выгодным приемом для повышения урожая сельскохозяйственных1 культур.* Применение для орошения сельскохозяйственных угодий сточных вод только одного завода БВК средней мощности позволит ежегодно экономить 7 тыс. тонн минеральных удобрений стоимостью 261,5 тыс. рублей.

В результате увеличения урожая ячменя и пшеницы при орошении сточными водами условно чистый доход с каждого гектара составил соответственно 108,9 и 160,3 рубля. Условно чистый доход, от орошения сточными водами луговых трав составил более 300 руб/гз.

Способ утилизации сточных вод заводов БВК на полях орошения нашел применение в Волгоградской области. Внедрение осуществлено в совхозе «Красноармейский» Светлоярского района на площади 20 га. Полученные результаты свидетельствуют о высокой экономической эффективности орошения сточными водами.

Выводы

1. В многолетних полевых опытах установлено, что сточные воды заводов БВК являются пригодными для орошения сельскохозяйственных угодий.

2. Орошение сточными водами не оказывает ингибирую-щего влияния, на рост, .развитие и формирование урожая

сельскохозяйственных культур. При орошении сточными водами урожай озимой пшеницы повышается в 1,5—1,9, ячменя в 1,2—1,4, кукурузы на силос в 1,4 и сена луговых трав в 4,5—6,3 раза по сравнению с орошением речной водой.

• 3. По оказываемому влиянию на урожай сельскохозяйственных культур сточные воды близки к действию эквнваг лентного количества N. Р, К, вносимых с минеральными удобрениями. .

• 4. Из луговых трав наиболее устойчивыми и отзывчивыми на орошение сточными водами являются злаки: ежа сборная, тимофеевка луговая, овсяница луговая.

• 5. Орошение сточными водами улучшает качество выращиваемых культур. Содержание белка в зерне пшеницы увеличивалось на 3,5%, в зерне ячменя на 2,2% и луговых травах на 3,2—6,3% по сравнению с растениями, орошаемыми речной водой. Повышение содержания белка в зерне ячменя и пшеницы сопровождается увеличением глютаминовой кислоты и пролина, в травах — аспарагиновой кислоты и пролина.

6. Поступление со сточными водами минеральных и органических веществ в серую лесную почву способствует увеличению в ней легкодоступных форм азота, фосфора и калия, повышению ее биологической активности.

7. Серая лесная почва обладает высокой очистительной способностью по отношению к минеральным и органическим соединениям, содержащимся в сточных водах. Разложение жидких н-алканов в почве заканчивается в течение 15—20 дней. Основная масса взвешенных и растворенных веществ сточных вод задерживается пахотным горизонтом почвы.

8. Дополнительное увлажнение, а также внесение физиологически, кислых солей со сточными водами, приводит к подкислению почвенной среды, увеличению содержания подвижных форм марганца и алюминия.в почве.

• 9. В: условиях периодически промывного типа водного режима накопления солей в почве при орошении сточными водами не отмечено. Не происходило существенных изменений в валовом составе минеральной части почвы. Содер- , жание гумуса оставалось на исходном уровне.

".' 10. Применение сточных вод заводов БВК в сельском хозяйстве является экономически выгодным' способом утилизации стоков. Орошение сточными водами сельскохозяйственных угодий позволит повысить урожай' выращиваемых культур и плодородие почв, снизить затраты предприятий на очистку стоков и предотвратить загрязнение природных вод.

f

Рекомендации - производству

1. Для орошения сельскохозяйственных угодий могут быть использованы как очищенные, так и не прошедшие биологическую очистку сточные воды предприятий по производству Б В К.

2. Использование очищенных сточных вод для удобрительных целей практически не требует их подготовки, поскольку содержание вредных солей и жидких н-алканов в стоках невысокое-

3. При орошении: неочищенными сточными- водами требуется предварительная: подготовка их к поливу путем усреднения химического состава стоков в прудах-накопителях и разбавления, в случае содержания в них более 200 мг/л жидких н-алканов и свыше 1 мг/л марганца.

4. Орошать сточными водами следует почвы низкого естественного плодородия^ Количество вносимых, питательных элементов за вегетационный период не должно превышать потребности в них сельскохозяйственных культур. Поливные нормы должны составлять 400—500 м3/га, оросительные 1000—1500 м3/га. При использовании сточных вод на кислых почвах следует проводить их периодическое известкование.

Публикации по .теме диссертации

1. Буйлов В. Вл Ерошин В. К., Личко Р. П;. Скворцов Л. Л., Волокитин М. П., Скрябин Г. К., Ков да В. Л. Жидкое удобрение. Авторское свидетельство Me 647296 от 30.XII.1975. Бюл. открытия, изобрения, 1979,-№6, с. 82.

2. Буйлов В. В., Личко Р. П., Волокитин М. П^ Удобрительная ценность сточных вод заводов дрожжевых кормов на н-алканах. Агрохимия, 1978, № 11, с. 97—102.

-3. В и П о v V. V., Lichko R. P. and Volokitin М. P. Waste waters of albumin-vitamin concentrate (AVC). producing factories as liguid fertilizers. 11-th International , congress of soil science. Edmonton, Canada, June 19—27, 1978, v. 1, p. 154—155.

4. Буйлов В. В., Волокитин М. П., Личко Р. П. Орошение сельскохозяйственных культур сточными водами заводов БВК. Тезисы докладов конференции по гигиене производственной и. окружающей среды. Уфа, 1978, с. 53—55.'

5. Буйлов В; В., Личко Р. П., Волокитин М: П.. Сточные воды заводов БВК как жидкие удобрения. Научно-технический реферативный сборник. «Микробиологическая промышленность», 1978, № 10, с. 25—28.

6. В о л о к и т и н М. П., В о л о к и т и н а Г. Г. Использование сточных вод заводов БВК для орошения. Бюл. ВИУА, 1980, № 48, с. 85—88.

7. Буй лов В. В., Л ич ко Р. П., Волокитин М; П.. Сточные воды—для роста плодородия. Газета. «Сельская жизнь», 26.IX.1980, № 223 (18108).

8. Б у й л о в В. В., В о л о к и т и и М. П., Л и ч к о Р. П. Орошение- сточными водами заводов БВК. Гидротехника и мелиорация.. 1980, № 12,с. 66—68.

9. Волокитин М. П. Влияние полива промышленными сточными водами завода БВК на почву и растения. Тезисы докладов VI Делегатского съезда ВОП, Тбилиси, 1981, т. 5, с. 50—51.

Л 66713 10/1Х—85 г. Объем 1'/« п. д. Заказ 2220.

Тираж 100

Типография Московской с.-х. академии им. К. А. Тимирязева 127550, Москва И-550, Тимирязевская ул., 44

Бесплатно