Бесплатный автореферат и диссертация по сельскому хозяйству на тему

Влияние осадков сточных вод на свойства лугово-черноземных почв, урожайность и качество продукции кормовых культур в условиях Алтайского края

ВАК РФ 06.01.03, Агропочвоведение и агрофизика

Автореферат диссертации по теме "Влияние осадков сточных вод на свойства лугово-черноземных почв, урожайность и качество продукции кормовых культур в условиях Алтайского края"

РГб од

На правах рукописи СТУЧКОВ ВИТАЛИЙ ВЛАДИМИРОВИЧ

ВЛИЯНИЕ ОСАДКОВ СТОЧНЫХ ВОДНА СВОЙСТВА ЛУГОВО -ЧЕРНОЗЕМНЫХ ПОЧВ, УРОЖАЙНОСТЬ И КАЧЕСТВО ПРОДУКЦИИ КОРМОВЫХ КУЛЬТУР В УСЛОВИЯХ АЛТАЙСКОГО КРАЯ

06.01.03 - агропочво ведение 06.01.02 - сельскохозяйственная мелиорация

Автореферат

.диссертации на соискание ученой степени кандидата сельскохозяйственных наук

МОСКВА - 1996

Диссертационная работа выполнена на кафедре общего земледелия сельскохозяйственной) факультета Российского университета дружбы народов и в Алтайском подразделении НПО "Прогресс". Полевые исследования проводились в АО "Никольское" Рубцовского района Алтайского края.

Научные руководители:

доктор ельскохозяйственных наук, профессор A.B. Шуравилин

кандидат сельскохозяйственных наук, Р.П.Воробьева

Официальные оппоненты:

академик РАСХН, догтор сельскохозяйственных наук, профессор Пашшков Виктор Дмитриевич;

кандидат технических наук, старший научный сотрудник Ка-нардов Владимир Иванович .

Ведущая организация - Почвенный институт им. В.В. Докучаева.

Защита со с/гоится " 19 •ноября 1996 г. в часов на заседании специализированного совета К 053.22.18 по защите диссертаций на соискание ученой степени кандидата сельскохозяйственных наук в РУДН.

Адрес РУДН: 117198, Москва, ул. Миклухо-Маклая д.8, сельскохозяйственный факультет.

С диссертацией можно ознакомиться в научной библиотеке ЭУДН но адресу: 117198, Москва, ул. Миклухо-Маклая д.6.

Автореферат диссертации разослан " W" Ofctyut/fpjs 1996г.

Ученый секретарь диссертационного совета - кандидат /о . / . шологичсскнх наук, доцент В.М. Малофеев

Общая характеристика работы.

Актуальность работы. Огромное количество отходов, образующихся в результате хозяйственной деятельности человека, обусловило необходимость их очистки, обезвреживания и утилизации. Особенно это относится к сточным водам, представляющим наибольшую опасность для окружающей среды, вследствие их непосредственного, загрязняющего воздействия на почву, поверхностные и грунтовые воды. Осадок сточных вод образуется на искусственных биологических сооружениях в результате очистки сточных вод от загрязняющих веществ с помощью субстрата активного ила. Ежегодные объемы накопления осадков городских сточных вод (ОСВ) превышают 30 млн.т в расчете на 75 % влажности. Огромное количество осадков скапливается и затрудняет работу очистных станций, приводит к увеличению площадей иловых карт и нагрузки на них.

В качестве органо-минералыюго удобрения ОСВ используют лишь в* небольших количествах (не более 4-6% от общей массы). Вместе с тем, известно, что использование в качестве удобрения только 10% общего количества осадков эквивалентно получению для сельского хозяйства 90-100 тыс.т в год нитрофоски.

Удобрительная ценность осадков в значительной степени определяется не только содержанием азота, фосфора и калия, но и присутствием в них различных микроэлементов: бора, молибдена, щшка, марганца, меди и др.

Относительно низкий процент использования ОСВ объясняется целым рядом причин: неудовлетворительными физическими свойствами осадков иловых площадок, которые подвергаются з основном одному виду обработки - обезвоживанию путем подсушивания; слабым использованием на станциях аэрации передовых технологий по подготовке их в качестве удобрений; токсикологическим влиянием на окружающую среду (наличие солей тяжелых металлов, токсичных для растений, животных и человека и неблагоприятный бактериологический состав); отсутствием сведений об их химической составе, удобрительной ценности и технологии внесения, влиянии их ка урожай и качество продукции.

Наличие в ограниченных количествах токсикантов в осадках РА исключает возможность их использования в качестве удобрения.

В вопросе использования ОСВ в качестве удобрения для сельскохозяйственных культур, одной из основных задач является определение нагрузок, исключающих загрязнение окружающей природ- • ной среды соединениям» тяжелых металлов до пределов, превышающих ПДК.

В условиях Алтайского края, применение ОСВ в качестве удобрений из-за недостаточной изученности их, не получило долж-

ного распространения. Большей частью осадки выбрасываются в отвалы, на свалки, в овраги, загрязняя подземные и открытые водоемы, воздух и почву. Отсутствуют рекомендации и нет достаточно научно-обоснованных материалов для применения ОСВ в условиях Алтайского края, особенно при орошении кормовых культур.

Цель и задачи исследований. Основной целью исследований являлось выявление эффективности ОСВ, применяемых в качестве органо-минеральных удобрений для кормовых культур, и влияния ОСВ на свойства, плодородие и токсикологическое состояние лугово-чернозеыных почв на фоне орошения.

Для выполнения поставленной цели небходимо было решить следующие задачи:

1. Изучить химический состав ОСВ и дать санитарно- бактериологическую и токсикологическую оценку.

2. Установить влияние ОСВ на изменение водно-физических, физико-химических и химических свойств лугово-черноземной почвы и ее бактериологическое состояние.

3. Изучить изменение содержания макро- и микроэлементов в почве и в растениях при внесении ОСВ.

4. Изучить водный режим почв при орошении по водопотреб-лению сельскохозяйственных культур.

5. Определить содержание тяжелых металлов в почве н растениях.

6. Выявить действие ОСВ на урожайность и качество кормовых культур.

Научная новизна исследовании. Впервые в условиях Алтайского края были проведены комплексные исследования по выявлению влияния внесения ОСВ на изменение свойств лугово-черноземных почв, урожайность кормовых культур и качество продукции. Обоснован питательный режим почв. Установлены оптимальные дозы ОСВ при орошении кормовых культур. Изучено санитарно-гельминтологическое и бактериологическое состояние почв и содержание тяжелых металлов в почве и растениях.

Практическая ценность работы. Исследования позволили установить наиболее оптимальный режиы питания корыовых культур и разработать практические рекомендации по дозаы вдссйшш ОСВ. Прибавка урожая кормовых культур при внесении 40 т/го ОСВ, по сравнению с контролем, составила 30-40%, но была несколько ниже, чем при внесении навоза аналогичной нормы.

Апробация работы, Основные положения работы докладывались на научно-техническом совете НПО "Прогресс" и 1993-1995 гг., на заседании кафедры почвоведении и'агрохивнш Российского уни-nqx-.ilтети дружбы народов в 1995 г., на научно-практической конференции "Экологически безопасное использование сточных вод и

животноводческих стоков в сельском хозяйстве" в 1995 г. (Барнаул). По результатам исследовании подготовлена одна книга в соавторстве и 3 научных статьи (в соавторстве) в трудах конференции.

Объем работы. Диссертация изложена на 170 страницах машинописного текста и состоит из введения, б глав, включающих: литературный обзор, объекты и методику исследовании, результаты экспериментальных исследовашш; выводов, рекомендации производству, 47 таблиц, 4-х рисунков п приложения. Список использованной литературы насчитывает 131 автора, в том числе 31 иностранного.

Условия, объекты и методика исследовании.

Исследования по изучению возможности сельскохозяйственного использования осадков сточных вод, образующихся на комплексных очистных сооружениях г. Рубцовска Алтайского края, проводились в 1*593-1995 гг. на землях АО "Никольское" Рубцовского района. Полевой опыт по изучению различных доз внесения ОСВ в почву был заложен в мае 1993 г. на лугово-черноземной почве, характеризующейся незначительной мощностью гумусового горизонта (40-60 см), невысоким содержанием гумуса (2,5-3,0%) и рН 7,3-7,5. Почва среднесуглинистая с плотностью сложения 1,16-1,27 г/см^ в пахотном слое (О-ЗОсм) и, в среднем, 1,35 г/см^в слое 30-50 см. При этом, пористость варьирует в пределах 50-54% и 47,5-52,5%, а величина наименьшей влагоемкости 27-28% и 24-26% соответственно в слоях 0-30 и 30-50 см.

Погодные условия в годы исследовании по тепло- и влагообес-печенности были неравноценными. Вегетационный период 1993 г. был более прохладный и влажный, температура воздуха ниже сред-немноголетней на О.б^С, сумма осадков - за вегетационный период выше нормы на 55 мм. Вегетационный период 1994 г. был теплым и очень влажным. Температура воздуха составляла 17,2°С. Количество осадков было выше нормы на 81,1 мм. Вегетационный период 1995 г. теплый, количество осадков 275,2 мм при норме 205 мм.

В исследованиях использовались осг!Дки с точных вод с иловых площадок со сроком хранения 3-4 года и естественной влажностью около 75%. По химическому составу ОСВ богаты органическим веществом (51,7%, в сравнении с 42,3% в навозе), валовым азотом (0,92%), фосфором (0,43%) и незначительным количеством калия (0,01%, в сравнении с 0,23% в навозе). В целом, содержание биогенных элементов в ОСВ имеет несбалансированный характер.

ОСВ имели рН - 6,4. Среди двухвалентных катионов преобладали кальций и магнии, а среди анионов - сульфаты, при общей ве-

личине сухого остатка 0,38%. Содержание тяжелых металлов в ОСЕ позволяет применять их в качестве, органо-минеральных удобрений Однако, отмечается повышенное содержание N1 (330 мг/кг или 82°/ ПДК), Со (95 мг/кг или 63% ПДК) и Сё (13,2 мг/кг или 44% ПДК).

В подготовленных ОСВ отсутствуют яйца гельминтов и пато генная микрофлора, не обнаруживается мутагенная активность.

Полевой опыт заложен по следующей схеме (Табл. 1).

Размер опытных делянок - 50 и- (5 м х 10 м). Повторносп опыта - 4х- кратная, размещение вартштов-рендомизированное.ОСЕ вносились весной 1993 г. и запахивались на глубину 23-28 см.

В опыте возделывался яровой рапс сорта "ВосточноСибирский". В ОСВ определяли- сухой остаток, содержание органи ческого вещества, биогенных элементов, тяжелых металлов и оценивалось их санитарно-бактериологическое состояние.

В почве определяли: гумус и подвижный азот по И.В.Тюрину азот оСуций - по И.Г.Кьельдалю, рН - потенциоыетрически, валовой фосфор - колориметрически, а подвижные формы фосфора и калия • по Ф.В.Чирикову, емкость поглощения и поглощенные основания ■ по К.К.Гедройцу, водные и физические свойства почвы определяли« по методикам, изложенным в работах Н.И.Саввинова (1936) С.В.Астапова (1958), А.Ф.Вадюннной, З.А.Корчагиной (1986), солевой состав - по Е.В.Аринушкшюй (1970).

Таблица 1

Схема опыта

N п/п Варианты опыта

I ОСВ в дозе 20 т/га 1 раз в три года

2 ОСВ в дозе 30 т/га 1 раз в три года

3 ОСВ в дозе 40 т/га 1 раз в три года

4 ОСВ в дозе 50 т/га 1 раз в три года

5 ОСВ в дозе 60 т/ш 1 раз в три года

6 ОСВ в дозе 80 т/га 1 раз в три года

7 навоз в дозе 40 т/га 1 раз в три года

8 N РК - ежегодно по балансу питательных элементов

9 Контроль - без внесения органических и ыин.удобрений

При анализе водного и солевого режимов почвы использовались балансовые методы. Валовое содержание тяжелых металлов определялось спектрофотометр!пески.

Поливы культур проводили дождеванием, при влажности поч-

вы 70-75% HB. Учет урожая осуществляли со всей площади весовым методом. Перед укосом определяли высоту растений. Химический анализ кормов определяли по методу Н.А.Смурыгина (1977). Основные экспериментальные данные обработаны методом математической статистики (Доспехов, 1985).

Результаты исследовании.

Водный режим почв. В районе исследований преобладает ирригационный режим грунтовых вод с повышенной ролью атмосферных осадков. Средняя глубина грунтовых вод за вегетационные периоды 3-х лет исследований находилась на уровне 303-317 см. Грунтовые воды среднеминерализированные с содержанием солей 3,4-3,5 г/л по сухому остатку. По химическому составу они сульфатно-гидрокарбонатные, кальциево-натриевые.

Орошение рапса проводили дождеванием, с использованием ДКШ-бЧ "Волжанка" водой из реки Алей с М1шерализацией 0,33 г/л по сухому остатку. Для поддержания оптимальной влажности почвы в 1993-1995 годах было проведено 5 поливов, оросительной нормой 2400-2500 мЗ/га, а в 1994 г - 6 поливов, оросительной нормой 3000 мЗ/ra. Для получения первого укоса проводили 3 полива, а второго укоса - 2-3 полива (при высокой естественной влагообеспеченностн).

Основными приходными статьями водного баланса являются атмосферные осадки и оросительные воды. При этом, на долю осадков приходится 4-2-52%, а на долю оросительной воды - 39-54% от суммарного водопотребления. Приход влаги из грунтовых вод составлял 3-5% от суммарного водопотребления (24 - 28 мм). В целом, суммарное водопотребленне рапса составило 5481-5527 мЗ/га (в контроле) и 5592-6200 мЗ/га (в вариантах с внсением ОСВ и навоза). Коэффициент водопотребления рапса изменялся в пределах 120-150 мЗ/т зеленой массы, в зависимости от урожайности и дозы внесення ОСВ.

Влияние ОСВ на свойства почвы. Buecemie ОСВ 1 раз в три года в дозах 20-80 т/га способствовало некоторому улучшению физических и водно-физических свойств почвы. При этом, плотность сложения в слое 0-30 см снизилась с 1,21-1,22 г/смЗ в контроле до 1,14-1,19 г/смЗ в вариантах внесення ОСВ. Четкой зависимости между дозой внесения ОСВ и показателями плотности сложения не выявлено. После внесения ОСВ, в слое 0-30 см пористость увеличнвалас с 52,352,7% до 53,4-55,5%, а наименьшая влагоемкость - с 27,3-27,5% до 27,6-28,4%. Отмечена четкая положительная зависимость увеличения водопроницаемости почпы по мере повышения дозы вносимых ОСВ. При внесении 80 т/га ОСВ, за 6 часов в почву впитывалось воды на

9,4%, а при дозах 20-30 т/га - на 3,5-5,0% больше, чем в контроле.

Сумма агрономически ценных агрегатов в слое почвы 0-30 см под действием ОСВ увеличивалась с 78,5% в контроле, при внесении 20т/га до 81,4% , при внесении 80 т/га до 86,3%, а коэффициент структурности увеличивался с 3,7 до 4,4-6,3. Наибольшее действие на структуру почвы проявлялось в первый год действия ОСВ. После трехлетнего периода действия ОСВ, содержание агрономически ценных агрегатов оставалось выше контроля на 2,9-7,8 %, а коэффициент структурности был выше в 1,2-1,7 раза. Содержание водопрочных агрегатов размером более 0,25 мм в вариантах с внесением ОСВ (особенно при дозе 50 т/га и более) было выше на 7,7-8,5%, чем в контроле. Эффективность внесения ОСВ в дозе 30-40 т/га равноценна 40 т/га вносимого навоза.

Содержание гумуса в слое 0-30 см в год внесения ОСВ увеличивалось на 0,2-0,4% (2,6% в контроле; 2,9% при внесении 20 т/га ОСВ и 3,1% при внесении 80 т/га ОСВ), а в конце третьего года оно составляло в'этих вариантах 2,5%, 2,7% и 3,1% соответственно (табл.2). Таким образом, внесение ОСВ положительно сказывалось на воспроизводстве плодородия почвы.

Таблица 2.

Содержание гумуса в почве опытного участка за период исследований, %.

Слой Исходные Варианты опыта

почвы, данные, -

см 1993г. 1 2 3 4 5 6 7 8 9

0-30 2.7 ш 10 и М 10 11 10 2А 2А

2.7 2.7 2.8 2.8 3.1 3.1 2.8 2.6 2.5

30-50 2.0 21 Ш и 21 и и 21 ¿Л и

2.1 2.1 2.1 2.2 2.1 2.2 2.1 2.0 2.0

Примечание: Числитель - осень 1993 года.

Знаменатель - осень 1995 года.

Внесение ОСВ существенно изменило емкость поглощения почвы и содержание обменных катионов (табл.3). При этом, емкость поглощения увеличивалась в слое 0-30 см, в сравнении с исходной почвой, на 2,2-7,2 мг-экв/100 г почвы (с 31,6 до 33,8-38,8 мг-экв/100г почвы). Одновременно увеличивалось содержание обменного кальция (с 56 до 63,9% от емкости поглощения), и уменьшалось содержание обменного магния (26,9 до 20,4%). Содержание обменного натрия не превышало 1,1% о г емкости поглощения, а дозы внесе-

ния ОСВ не вызывали признаков осолонцевания почв. Действие навоза на поглотительную способность почвы было аналогично действию ОСВ. В целом, при внесении ОСВ, емкость поглощения верхнего слоя почвы увеличивалась на 7,0-22,8%, содержание обменного кальция - на 5,0-10%, а количество обменного мапшя уменьшалось на 4-6%.

Таблица 3

Содержание обменных катионов и емкость поглощения почвы в слое 0 - 30 см.

Номер варианта Емкость поглощения, мг-экв/ЮОг почвы Обменные катионы, мг-экв/1 ООг почвы % от емкости обмена

Са2+ М«2+ Ыа + Са2+ М82+ Иа+

4сход1 ше данные (1993 г.)

1-9 31.6 17.7 8.5 0.26 56.0 26.9 0.82

В конце исследований (1995 г.) •

1 33.8 21.2 7.1 0.31 62.7 21.0 0.92

2 34.3 21.6 7.0 0.31 63.0 20.4 0.90

3 35.8 22.8 7.3 0.33 63.7 20.4 0.92

4 36.2 23.1 7.5 0.36 63.8 20.7 0.99

5 37.3 23.6 7.7 0.41 63.3 20.6 1.10

6 38.8 24.8 8.0 0.41 63.9 20.6 1.06

7 35.6 22.1 10.3 0.30 62.2 29.0 0.84

8 27.3 13.8 7.4 0.22 50.5 27.0 0.80

9 28.0 13.5 7.8 0.22 48.2 . 27.7 0.80

В слое 0-30 см количество азота составляло 0,09-0,11%, фосфора - 0,14-0,23% и калия - 3,2-3,32%. Внесение ОСВ способе юовало повышению содержания валовых форм азота на 0,01-0,02%, фосфора -на 0,4-0,8% и калия - на-0,02-0,10%.

Наиболее заметные изменения произошли после внесения ОСВ в содержании доступных форм элементов питания (табл.4).

Таблица 4

Содержание и запасы доступных растениям тщательных элементов в слое почвы 0-30 см.

Исх. В и j) и » н т ы

дани. 1 2 3 4 5 6 7 8 9

1993г.

Конец первого годи исследований, 1993 г.

АЗОТ (ЛС1К01 идролнзусмый)

Ш 12Л 12Л 124 Iii ш 12.8 ш ш 121

0.42 0.43 0.43 0.43 (1.44 U.45 ФОСФОР 0.45' 0.48 0.48 0.42

215 26.4 2М ил ИЛ 21Li 28.8 2JL1 Ш 25Л

0.90 0.92 0.93 0.95 U.97 0.98 КАЛИЙ 1.00 0.91 1.00 0.89

36.9 2М 40.4 Ш 1L2 ал 421 4LÜ 42.4 Ш

1.28 1.39 1.41 1.42 1.43 1.44 1.47 1.43 1.48 1.27

Конец третьег о года исследований, 1995 г.

АЗОТ (легкогид]) олизуем ый)

112 12.6 125 )2.8 Ш 13.6 13.3 Ш Ш

0.43 0.44 0.45 0.45 0.45 0.46 ФОС ФОР 0.47 0.46 0.49 0.43

25.8 25.9 2&2 2М 27,4 28.4 28.9 2М 28.9 2X1

0.90 0.90 0.92 0.93 0.95 0.99 КАЛИЙ 1.01 0.92 1.01 0.89

37.2 39.7 40.3 4M ЛИ 423 4L2 42.8 МЛ

1.30 1.38 1.40 1.42 1.44 1.45 1.47 1.43 1.49 1.27

Примечание: Числитель - содержание, иг/100 г Знаменатель - запасы, т/га

Содержание подвижных форм азота (азот легкогидродизуе-ыыи), фосфора и калия от общих запасов соответственно составляло 3-6%, 18-20% и 1,0-1,4%. После внесения ОСВ, в первые 3 года их количество заметно увеличивалось. Так, в конце первого года исследовании, в слое почвы 0-30 см, при внесении 20 т/га ОСВ, содержание доступных форм азота возросло на 1,6%, а при повышенных дозах ОСВ (60-80 т/га) - на 5,8°/... В конце 3 года исследований, содержание доступного азота в пахотном слое почвы, с внесением 80 т/га ОСВ составило 13,6 мг/100г и было выше контроля на 1,3 мг/100 г, или на 10,6%, а при внесении 20 т/г и ОСВ - 12,6 мг/100 г, в сравнении с 12,3 мг/100 г в кошроле. Внесение навоза и минеральных удобрений уве-

личивало содержание доступных форм азота в слое почвы 0-30 см на 8,1-14,6%.

Содержание доступных форм фосфора в слое почвы 0-30 см, в первый год действия ОСВ, увеличивалось по отношению к контролю на 2,7%, при дозе 20 т/га и на 11,2% при дозе ОСВ 80 т/га. Положительное действие ОСВ на фосфатный режим почвы прослеживалось в течение 3 лет исследований не только в пахотном слое, но и в целом, в метровом слое почвы. В 1995 г содержание Р2О5 увеличивалось по сравнению с контролем, на 1,2-12,5%. Внесение навоза, по своему действию, соответствовало внесению ОСВ в дозах 30-40 т/га. Наиболее благоприятный фосфатный режим обеспечивался в почве при внесении полного И,Р,К.

Содержание подвижного калия, в слое почвы 0-30 см, в первый год действия ОСВ возрастало на 9,3-15,3% и на 8,5-15,6% на 3-й год, возрастая с увеличением дозы первоначального внесения ОСВ с 20 до 80 т/га.,Внесение навоза 40 т/га соответствовало действию дозы ОСВ 50-60 т/га, а минеральных удобрений (полной дозы) - действию дозы ОСВ 80 т/га.

Таким образом, нормированное ежегодное внесение Ы,Р,К обеспечивало наиболее сбалансированный питательный режим, который по всем показателям соответствовал внесению повышенных (60-80 т/га) доз ОСВ. Внесение 40 т/га навоза, по своему действию на питательный режим почвы, аналогично действию при внесении ОСВ в дозе 30-40 т/га. Внесение ОСВ обеспечивало улучшение питательного режима почвы по всем показателям в течение 3 лет исследований. В пахотном слое увеличение содержания доступного азота составляло 2,0-14,6%, фосфора - 2,3-12,5% и калия - 8,5-15,6%, повышаясь соответственно росту доз ОСВ с 20 ю 80 т/га.

Как показывают данные, внесение ОСВ при возделывании рапса, способствует сохранению почвенного плодородия на высоком уровне, несмотря на значительный вынос К с урожаем.

Солевой режим лугово-черно^емных почв, при орошении речной водой, существенных изменений не претерпевал, однако для исследуемой почвы характерно сезонное соленакопление, связанное с перераспределением солей в почвенной толще. В летний период наблюдается увеличение содержания солей в поверхностном слое почвы (в 1,3-1,5 раза), а за осенне-зимне-весенний период происходит естественное рассоление почв за счет выпадающих осадков, при малой величине испаряемости. Данные по содержанию солей показали, что почва метрового слоя остается практически незаселенной даже при внесении ОСВ в дозе 80 т/га. В метровом слое почвы количество токсичных солей достигало 0,140-0,143% на вариантах с внесением удобрений и 0,131% в контроле. Внесение ОСВ и навоза не сказывается на изменении баланса солей на протяжении всего 1^жода нсследова-

шш. Поступление солей от грунтовых вод в количестве 1,0-3,7 т/га за сезон, может привести к вторичному засолению почв. Поэтому, необходимо тщательно относиться к разработке режимов орошения и применению рациональной техники полива, не допуская подъема уровня грунтовых вод.

В почве, при внесении ОСВ и навоза, не было обнаружено патогенной микрофлоры и яиц гельминтов. При внесении ОСВ в количестве до 40 т/га мутагенная активность почвы отсутствовала. Однако, при внесении 80 т/га ОСВ, отмечалась слабая мутагенная активность почвы.

В зависимости от дозы внесения осадков сточных вод суммарная концентрация микроэлементов в почве повышалась (табл.5), но загрязнение большинством элементов не происходило.

Таблица 5

Валовое содержание микроэлементов в почве в слое 0-50 см.

Номер* варианта Мл 2м Си мг/кг и.с.в. почвы № РЬ Сг са Со

1993 г.

1 580 104 17 28 10 20 0.02 14

3 602 112 19 29 11 21 0.02 14

6 614 117 28 30 13 25 0.04 16

7 568 69 14 26 10 18 0.02 13

9 565 67 14 25 9 17 0.02 13

1994 г,

1 572 102 17 26 10 18 0.02 14

3 590 107 18 26 11 20 0.02 14

6 603 110 23 27 12 21 0.03 15

7 565 62 11 25 10 17 0.01 13

9 563 60 13 25 8 16 0.02 13

1995 г,

1 568 91 17 26 9 17 0.02 13

3 583 98 16 26 10 18 0.02 14

6 589 101 20 26" 12 19 0.03 15

7 561 60 10 25 10 16 0.01 13

9 560 59 12 24 8 15 0.01 13

Фон для

черноз. 885 82 29 32 12 28 0.5 13

почв

пдк 1500 220 132 80 30 90 2 40

11ДК Минздрава СССН, N6229-91.

Исключением являются цинк и кобальт, которые содержатся в почве в повышенных количествах особенно в вариантах с внесением

высоких доз ОСВ.

Урожайность зеленой массы рапса и качество продукции. Наши исследования показали, что ОСВ являются эффективными органическими удобрениями, позволяющими при малых дозах внесения (20 т/га один раз в 3 года) повысить урожайность рапса, в среднем за 3 года на 25%, а при больших дозах внесения ОСВ (60-80 т/га) - на 5056,6%, по сравнению с контролем (табл.6). Внесение навоза в дозе 40 т/га один раз в три года и Ы,Р,К ежегодно обеспечивают получение прибавки урожая, по сравнению с контролем, на 45,9-46,2% (в среднем за 3 года). Эта показатели равноценны урожаю рапса, полученному в вариантах 3, 4, 5, где было внесено в почву 40-60 т/га ОСВ один раз в три года.

Таблица 6.

Урожайность зеленой массы рапса за два укоса в годы исследований, т/га.

Номер 1993 г. 1994 г. 1995 г. За три года

варианта Сумма Среднее

1 51.7 45.4 40.3 137.4 45.8

2 54.2 47.3 41.7 143.2 47.7

3 57.8 50.1 43.6 151.5 50.5

4 61.2 53.5 45.1 159.8 53.3

5 63.8 55.0 46.4 . 165.2 55.1

6 65.4 57.8 48.8 172.0 57.3

7 55.5 54.9 49.9 160.3 53.4

8 54.2 54.8 51.6 160.3 53.5

9 36.5 37.6 35.7 109.8 36.6

НСР05 4.4 4.6 4.7 '

Ошибка

опыта, % 3.2 2.9 3.1

Внесение ОСВ в дозе 20-80 т/га способствовало также некоторому улучшению кормовых достоинств рапса. В частности, в 1995 году повысилось содержание протеина на 1,5-2,5%, сахара - на 0,50,7%, в вариантах с максимальными дозами ОСВ по отношению к контролю. В то же время, в кормовой массе повышается содержание нитратов, но их количество остается ниже ПДК.

Вместе с осадками сточных вод в почву, а через нее и в растения попадают тяжелые металлы. Несмотря па то, что некоторые их

них, такие как цинк, могут быть полезны для растений, при накоплении в больших концентрациях они приносят вред растениям, животным и человеку. В целом, отмечается повышение содержания тяжелых металлов по мере увеличения дозы внесения ОСВ, особенно в вариантах с дозами ОСВ 80 т/га (табл.7). Так, содержание марганца и меди в воздушно-сухой массе рапса было ниже П ДК, даже при максимальных дозах ОСВ. Показатели содержания свинца и хрома во всех вариантах опыта были значительно ниже ПДК. Основными загрязнителями сельскохозяйственной продукции являлись никель, цинк и кобальт. Содержание никеля в растениях рапса при дозе ОСВ более 40 т/га достигало 3,1-4,1 мг/кг, при ПДК 3,0 мг/юг. Содержание цинка превышало ПДК (50 мг/кг) при дозах более 40 т/га ОСВ и составляло 53,1-67,8 мг/кг в первый год исследований. При дозах 40 т/га и меньше все элементы содержались в растениях в концентрациях меньших 70% ПДК.

Таблица 7.

Химический состав рапса за период исследований, мг/кг (среднее по двум укосам, на абс. сухую навеску)

Вари- Ni Со РЬ Ми Си Zu Cr Про- Са- Нитра

ант теин, хар, ты

% %

1993 год

1 1.2 0.51 0 21.0 5.0 25.0 0 20.8 4.3 323

3 2.1 0.67. 0.01 32.4 8.4 34.3 0.02 21.1 4.6 338

4 3.1 0.78 0.02 33.7 8.6 53.1 0.02 21.9 4.8 349

6 4.1 0.93 0.08 37.5 9.0 67.8 0.05 22.8 4.9 376

9 1.0 0.41 0 23.0 5.0 16.0 0 20.0 4.3 267

1995 год

1 1.1 0.43 0 19.9 4.8 22.8 0 20.7 4.4 293

3 1.9 0.60 0.01 26.8 8.1 31.9 0.02 21.0 4.7 308

4 2.5 0.72 0.01 26.9 8.4 43.6 0.02 21.7 4.8 314

6 3.7 0.87 0.06 30.6 8.7 50.6 0.03 22.7 5.0 329

9 1.0 0.39 0 22.1 4.8 15.8 0 20.2 4.3 270

пдк 3.0 1.0 5.0 50.0 30.0 50.0 0.50 500

Норма 0.5 0.02 25.0 5.0 20.0 0.01

Содержание кобальта в растениях хотя и не превышало ПДК, но согласно санитарным нормам находилось в опасных количествах, превышающих уровень 70% ПДК при дозах ОСВ 50,80 т/га.

Таким образом, отмечая рост урожайности зеленой массы рапса по мере увеличения доз внесения ОСВ и с учетом поглощения растениями тяжелых металлов, целесообразно ограничить дозы внесения ОСВ в почну на уровне 40 т/га.

Производственные испытания действия ОСВ. Производ-

ственные Испытания внесения ОСВ под рапс проводились на полях АО "Никольское" в 1994-1995 гг по следующей схеме:

вариант 1 - внесение ОСВ 40 т/га 1 раз в три года; вариант 2 - внесение навоза 40 т/га 1 раз в три года; вариант 3 - контроль без внесения удобрений. ОСВ вносили под вспашку осенью 1993 г. Кислотность ОСВ близка к нейтральной. Количество легкогидролизуемого азота составляло 365 мг/100 г ОСВ, подвижного фосфора - 260,7 мг/100 г и подвижного калия - 324 мг/100 г. ОСВ. В сравнении с навозом, содержание легкогидролизуемого азота в ОСВ бмло в 2,7 раза выше, а содержание подвижного фосфора и калия - меньше на 22,1 и 39,4 % соответственно. Содержание нитратов в ОСВ и навозе было невелико.

Внесение ОСВ способствовало некоторому улучшению водао-физических свойств почв, обогащению почвы органикой, доступными формами N. Р, К, повышению поглотительной способности и, в целом улучшению условий питания растений, особенно в пахотном слое 0-30 см. Внесение Навоза также способствовало улучшению свойств почвы производственного участка, но оказывало меньшее влияние на содержание подвижных форм азота и фосфора и повышало содержание доступного калия. Мелиоративное состояние земель при внесении ОСВ ни производственных площадях не ухудшалось, а солевой режим почвы практически не изменялся.

Внесение 40 'т/га ОСВ способствовало повышению урожайности зеленой массы рапса, в среднем, на 17,7 т/га, или на 48% (19941995 гг.). Аналогичное влияние на урожайность оказывало внесение 40 т/га навоза.

Качество кормовой массы при внесении ОСВ несколько улучшалось, по сравнению с контролем без удобрений, но практически не отличалось от варианта с внесением навоза. Содержание нитратов в кормовой массе составляло 315 мг/кг, а в контроле - 273 мг/кг, при ПДК 500 мг/кг.

При внесении ОСВ в дозе 40 т/га содержание тяжелых металлов в почве и кормовой массе рапса не превышало уровня ПДК, а по многим показателям было значительно ниже.

Санитарно-бактериологическое состояние почвы при внесении ,40 т/га ОСВ и навоза оставалось вполне благоприятным и практически ничем не отличалось от контроля. При этом также не отмечалось мутагенности и фитотоксичносш почвы.

ВЫВОДЫ

1. При разработке мероприятии по совершенствованию утилизации осадков сточных вод необходимо, прежде всего, учитывать содержание в них органических и питательных веществ, с целью недопущения изменения экологического равновесия в системе: ОСВ-почва-растение-животное-человек. Используемые ОСВ являются ценным органо-минеральным удобрением. ОСВ вносимые в полевом опыте содержат 50-55% органического вещества, азота валового -0,92%, легкогидролизуемого - 6,1 г/кг; фосфора валового - 0,43%, подвижных форм - 1,1 г/кг и очень 'малым содержанием валового калия - 0,01%. ОСВ более сбалансированы по содержанию азота и фосфора, чем навоз. Одн!ако, при определении дозы внесения ОСВ необходимо учитывать содержание в них тяжелых металлов и патогенной микрофлоры.

2. Внесение ОСВ в качестве органических удобрений, в дозах 20-80 т/га один раз в три года, улучшает водно-физические свойства почвы, снижает плотность сложения на 0,03-0,07г/смЗ, повышает пористость на 2,0-4,0%, увеличивает влагоемкостъ на 2-4% и водопроницаемость на 4-9,4%, повышает содержание агрономически ценных агрегатов на 3-8% и водопрочных агрегатов на 7-8,5%. —

3. Использование ОСВ в качестве удобрения при возделывании кормовых культур усиливает процесс гумусообразования и повышает поглотительную способность почвы.

4. При внесении ОСВ заметно улучшился питательный режим лугово-черноземной почвы. Содержание легко гидролизуемого азота увеличилось с 12,3 до 13,6 мг/100 г почвы, подвижного фосфора с 25,7 до 28,9 мг/100 г почвы, содержание обменного калия - с 36,9 до 42,3 мг/100 г почвы.

5. Мелиоративное состояние земель после внесения ОСВ в дозе 20-80 т/га не ухудшалось. В слое почвы 0-100 см содержание плотного остатка не превышало 0,25%, а сумма Токсичных солей - 0,15%, даже при внесении 80 т/га. Процессы осолонцевания почв, при внесении расчетных доз ОСВ, не проявлялись. Содержание поглощенного натрия не превышало 1,5% от суммы поглощенных оснований.

6. Водао-воздушный режим лугово-черноземной почвы поддерживался естественными атмосферными осадками и дополнительным орошением. При высокой тепло- и влагообеспеченности рапс следует поливать дождеванием шесть раз за вегетацию, нормой 500 мЗ/га при оросительной норме 3000 м^/га. В средние и прохладные годы при высокой влагообеспеченносш, достаточно проведение пяти поливов при двух укосах, нормой 400-500 м^/га, оросительной нормой - 2000-2500 мЗ/га. Поливы проводятся при влажности почвы 70-

75V. HB. 1

7. Для получения высоких урожаев рапса, суммарное водопо-требление составляет 5600-6200 мЗ/га и коэффициент водопотрсбле-ння - 120-150 м3/т зеленой массы рапса. Основная доля в водопотреб-ленни принадлежит оросительной норме (39-54%), ежегодные естественные осадки составляют 42-52%. Поступление влаги от грунтовых вод не превышает 5%.

8. При внесении ОСВ отмечается прямо пропорциональная зависимость роста урожайности зеленой массы рапса от вносимых доз ОСВ, особенно в первый год действия. В среднем за три года, максимальная урожайность зеленой массы рапса была получена при внесении 80 т/га ОСВ и составила за два укоса 57,3 т/га и была больше контроля в 1,6 раза. Снижение дозы до 20 т/га приводило к уменьшению урожайности до 45,8 т/га. Урожайность рапса при внесении 40 т/га ОСВ было адекватно внесению нивоза шш полной дозы N,P,K.

% Качество кормовой ыассы рапса при внесении ОСВ не ухудшалось, по сравнению с контролем, а по некоторым показателям было даже лучше. Содержание переваримого протеина, сахара, каротина было на 5-10% выше, чем в контроле без удобрений. При внесении ОСВ содержание нитратов в кормовой массе достигало 350 мг/кг, что ниже ПДК.

10. По мере увеличения доз внесения ОСВ, в почве и растениях, накапливались тяжелые металлы. Максимальное их содержание было отмечено при дозе 80 т/га. Наименьшее содержание тяжелых металлов отмечалось при внесении 20-40 т/га. При больших дозах увеличивалось содержание цинка, кобальта и никеля до уровня ПДК и выше. В связи с этим, рекомендуемой оптимальной дозой внесения ОСВ следует считать 40 т/га.

11. По санитарво-бактериологическоцу состоянию, почва после внесения ОСВ не загрязнялась патогенной ыикрофлорой и яйцами гельшштов, даже при внесении 80 т/га один раз в три года. Кормовая насса рапса характеризуется отсутствием проявлений мутагенности.

РЕКОМЕНДАЦИИ ПРОИЗВОДСТВУ

1. Эффективный слособдм утилизации ОСВ явдгетса их внесение в почву в качестве органических удобрений под корыовые культуры. Это благоприятно сказывается на плодородии почвы, ypoütaü-носта и качестве кормовых культур и не приводит к загрязнеишо окружающей среды.

2. Оптимальной нормой внесения ОСВ следует считать 40 т/га одаш раз о три года. При этом урожайность возрастает, по срзвнэ» шио с контроле!!, в среднем за три года - на 38% , с сохрлиа!::;-! качества кормовой пассы.

3. Для получения высокого урожая рапса в степной зоне Алтайского края необходимо проводить орошение дождеванием: во влажные годы с высокой теплообеспеченносгью следует поливать • шестьраз оросительной нормой 3000 мЗ/га, а в прохладные 'и средние но тешюобеспеченности годы - пять раз оросительной нормой 24002500 мЗ/га.

, СПИСОК РАБОТ ПО ТЕМЕ ДИССЕРТАЦИИ

1. Романенко Н.А., Воробьева Р.П., Гафурова З.М.,Стучков В.В. Использование животноводческих стоков, сточных вод и их осадков для орошения и удобрения сельскохозяйственных культур. - М.; Россельхозакадемия. - 1995 г. - 274 с.

2.Сергиенко Л.И., Воробьева Р.П., Стучков В.В. Утилизация осадков сточных вод г. Рубцовска Алтайского края почвенным методом / Сб.науч.тр.: Экологически безопасное использование сточных вод и животноводческих стоков в сельском хозяйстве. -Барнаул, 1995 г. - с.194 - 201.

3. Сергиенко Л.И., Воробьева Р.П., Стучков В.В. Влияние осадков сточных вод и перегноя на свойства лугово-черноземных почв / Сб. науч. тр.: Экологически безопасное использование сточных-под и животноводческих стоков в сельском хозяйстве. -Барнаул, 1995 с.

4. Лычева Т.А., Хитррво И.А., Белицкий Г.А., Воробьева Р.П., Стучков В.В. Изучение мутагенной активности проб почвы и осадка городских сточных вод / Сб. науч. тр.: Экологически безопасное использование сточных вод и животноводческих стоков в сельском хозяйстве. -Барнаул, 1995 г. - с. 340-344.

SUMMARI.

STYCHKOV VITALY VLADlMIROVICH' f

The influence of organikc manure on the characteristics of meadow-blacksoil, cropping capacity and quality of fodder crops under the conditions of Altai region.

The investigations are devoted to the development of the technology of sewage rainfall use in the form of organic - meneral

fertilizers for forage and industrial crops in the conditions of the Altai territory.

The application of sewage rainfall increases the fertility of the soil and the effectiveness of their influence on the soil fertility. It is comparable wiht the influence of cattle manure in the analogous doses.

The productivity of farage (rape) increases with the rise of sewage rainfall doses. The quality cc forage mass improves according to the index of .nutrient value.

It is necessery to limit the doses of application of investigated

sewage rainfall, using the quantity such as: 40 tons per hektar, once

in three years, because of the danger of soil and plants pollution with

the combinations of hard metals, pathogenic mikro-flora and helminths agq S

РЕЗЮМЕ

СТУЧКОВ ВИТАЛИЙ ВЛАДИМИРОВИЧ

Влияние осадка сточных вод на свойства лугово- черноземных почв, урожайность и качество продукции кормовых культур в условиях Алтайского края.

Исследования посвящены разработке технологии использования осадков сточных код в качестве орпшо-минералыюго удобрения , под кормовые и технические культуры в условиях Алтайского края. •

Внесение осадков сточпых вод повышает плодородие почвы, причем эффективность их влияния па плодородие сопоставима с влиянием навоза КРС в аналогичных дозах.

Урожайность кормовых культур (рапса) позрастаст с увеличением дозы внесения осадков сточных вод , улучшается качество кормовой массы по показателям питательной ценности.

Необходимо ограничить дозы внесения исследуемых осадков сточных вод величиной 40 т/га 1 раз в 3 года, из-за опасности загрязнения почвы и растений соединениями тяжелых металлов, патогенной микрофлорой ц яйцами гельминтов.