13507 (Влияние орошения свиностоками на некоторые гроэкологические показатели почв Челябинской области), страница 2

В условиях интенсивного земледнлия большое значение имеет регулирование водно-физических и агрохимических свойств почв

Орошение почв невсегда дает ожидаемые результаты. Одной из причин этого является отсутствие оптимальных режимов орошения, в наименьшей степени изменяющих свойственный режим влажности и в то же время обеспечивающих для растений бездефицитный запас влаги в почве.

В орошаемых почвах наблюдается увеличение мощности слоя активной влаги и опускание «метрового» горизонта, сохранение значительных запасов влаги за пределами метровой толщи, то есть иссушению подвергается только метровая толща, а глубже иссушение при орошении значительно уменьшается. В связи с этим последующее поступление дополнительного количества влаги при осенних осадках и инфильтрациях талых вод вызывает более глубокое промачивание орошаемых земель по сравнению с неорошаемыми.

Наряду с этим орошение меняет и характер динамики влажности практически по всему профилю. Если при естественном увлажнении на протяжении вегетации имеет место постоянное иссушение почв, за исключением пахотного горизонта (динамика влажности носит однонаправленный характер), то при орошении резким колебаниям влажности подвергается практически вся почвенная толща до глубины 1,5 м.

Таким образом, на орошаемых почвах почвенная толща промачивается на метр и более несколько раз в год, практически после каждого полива. Кроме того, при орошении остается постоянным влагосодержание горизонтов, лежащих ниже глубины 1,5 м. Накопление нерасходуемой влаги приводит к общему увеличению его содержания и промачиванию почвы до грунтовых вод.

Вторым важным моментом является и пространственная неоднородность увлажнения почвы при орошении. Формируются микрозоны с переувлажненной почвой и зоны иссушения, практически не подвергающиеся влиянию орошения.

В многолетних циклах негативные явления, обусловленные неоднородностью увлажнения почв, будут усиливаться, особенно резко в сухие годы, когда интенсивность большинства процессов в культурных ценозах будет определяться влагой, поступающей в почву при поливах.

Комплексность почвенного осложняет условия орошения. Наличие на участке орошения гидроморфных почв требует пристального к себе внимания, так как возможен быстрый подъем грунтовых вод на всей территории и, как следствие, засоление почв.

1.3 Чернозем, как объект орошения

Характер влияния орошения на почву далеко не всегда определяется с первых лет орошения. Сначала оно дает весьма положительный эффект, но затем, в результате неправильного водопользования, несоблюдения элементов техники полива наступает снижение плодородия почвы (Е.Б. Величко, Г.К. Логов, 1984).

Почвы, на которых используют сточные воды от свиноводческого комплекса, должны обладать хорошей водопроницаемостью и аэрацией. Нельзя применять сточные воды на участках с близким залеганием уровня грунтовых вод, в местах выклинивания водоносных горизонтов и на участках, затопляемых во время половодья.

Поля орошения должны быть хорошо спланированы. Вспашку их, как правило, следует проводить на глубину 30-35 см. Хороший эффект дает периодическая плантажная вспашка на глубину 50-55 см.

Оросительная сеть, должна быть закрытой, по требованиям санитарии. Из способов полива наиболее приемлем полив по бороздам. В последнее время некоторое распространение получил полив кормовых и технических культур дождеванием при безусловном обеззараживании воды.

Поливной режим устанавливают с учетом следующих компонентов стоков:

1. Самой воды, как фактора, обеспечивающего рост растений. При этом оросительную норму сточных вод определяют так же, как и оросительную норму природных вод.

2. Питательных веществ, вносимых с навозом. При этом наряду с оросительной нормой рассчитывают нормы вносимых удобрений.

3. Минеральных солей (хлоридов, сульфатов, карбонатов и других), избыток которых может оказать отрицательное влияние на почву и растения.

По санитарным соображениям нельзя допускать сброса животноводческих стоков с территории полей орошения.

Особое место занимает вопрос возможности негативных последствий при орошении черноземов (Д.П. Гостищев, 1982, В.Г.Розанов, 1989).

Следует различать два аспекта влияния орошения на свойства черноземов; изменение зоны аэрации в целом и изменение свойств пахотного горизонта. Изменение зоны аэрации обусловлено главным образом; подъемом грунтовых вод вследствие разного рода потерь воды, подаваемой на орошение, изменения гидрогеологической ситуации и гидрофизики почв. Изменение свойств пахотного горизонта обусловлено значительно большим числом факторов, причем, если неблагоприятные изменения в зоне аэрации непременно влекут за собой определенные изменения пахотного горизонта, то ухудшение свойств пахотного горизонта может происходить и при благоприятном состоянии зоны аэрации в целом.

Животноводческие стоки содержат большое количество органических и неорганических соединений, оказывающих влияние на процессы, происходящие в почве. В связи с этим большое значение имеют исследования влияния стоков на свойства почвы. Исследования по влиянию орошения стоками на южных черноземах (Бойко, 1984) показали, что при шестилетнем орошении отмечалось накопление водорастворимых солей в корнеобитаемом слое почвы 0-60 см к осени, а к весне соли вымывались. Под влиянием полива происходило подщелачивание почвенного раствора, увеличивалось содержание хлор - иона, сульфатов, в составе катионов - натрия.

Количество поглощенного кальция и магния существенно не изменялось, а содержание натрия повышалось в пять раз.

Установлено, что черноземная почва обладает высокой адсорбционной способностью по отношению к аммиачному азоту стоков при высоких нормах полива, порядка 3000 м³/га. Содержащиеся в них аммиачный азот на 99,8 % поглощается 0-30 см слоем почвы.

Представленный обзор литературы показывает, что использование на орошение стоков свиноводческих комплексов является высокоэффективным агромелиоративным приемом повышения плодородия почвы и урожайности сельскохозяйственных культур.

1.4 Состав и свойства навозных стоков

Навоз представляет собой полидисперсную суспензию с квазипластическими текучими свойствами. Текучесть навоза зависит от содержания в нем сухого вещества и коллоидных частиц.

Свиной навоз при одинаковом количестве сухого вещества более текуч, чем навоз крупного рогатого скота, так как в нем меньше коллоидных частиц. Навоз в зависимости от содержания в нем воды подразделяют на полужидкий - влажностью до 90% и жидкий – влажностью 90-93%. Смесь экскрементов, значительно разбавленную водой (влажностью 93% и выше) называют навозными стоками.

Навоз, получаемый на крупных животноводческих фермах и комплексах промышленного типа при скармливании животным значительного количества концентрированных кормов, отличается повышенным содержанием элементов питания, необходимых растениям. При уменьшении количества концентратов содержание азота и фосфора в экскрементах несколько снижается, а калия – увеличивается.

Химический состав навоз зависит от рациона и типа кормления, пола и возраста свиней, технологии содержания и кормления, породных особенностей и других условий.

Это объясняется тем, что с экскрементами выделяется часть питательных веществ, потребленных животными с кормом. Поэтому их количество в экскрементах зависит от наличия этих веществ в кормах и от степени переваримости кормов. Химический состав свиных стоков также находится в прямой зависимости от содержания в них сухого вещества, то есть от степени разбавления экскрементов водой.

Химический состав стоков характеризуется различными исследователями неодинаково. При этом данные по содержанию основных биогенных элементов отличаются в 3-5 раз, что, по-видимому, объясняется не только разницей в рационах и условиях содержания животных, но и методикой отбора проб и проведения анализов. Наиболее устойчивые показатели химического состава свиностоков получены при проведении обменных опытов (табл. 1).

1. Химический состав стоков, % к натуральному веществу

Данные таблицы свидетельствуют, что экскременты свиней по содержанию основных биогенных элементов превосходят экскременты крупного рогатого скота (И.И. Лукьяненков, 1985).

Свиные стоки содержат около 50% всего азота, выделяемого с экскрементами, и отношение в ней углерода к азоту составляет 0,8-0,9.

Эффективность мочи как удобрения определяется высоким содержанием в ней мочевины. Азот мочевины составляет примерно 80% азота мочи (Б.А. Ягодин, Ю.П. Жуков, В.И. Кобзаренко, 2002).

Кроме того, в животноводческих стоках содержится значительное количество микроэлементов: 20 мг бора, 200 – марганца, 16 - меди, 96 мг цинка на 1 кг сухого вещества.

По физико-механическим, в особенности пластично-вязким свойствам, стоки значительно отличаются от смеси экскрементов. Технологическая вода, поступающая в систему, разжижает экскременты. С увеличением влажности резко падают вязкость жидкого навоза и предельное напряжение сдвига. Материал становится более подвижным, интенсивнее растекается.

С увеличением влажности активизируется процесс расслоения навоза, снижается его плотность.

Интенсификации процесса расслоения способствует и то обстоятельство, что с увеличением влажности возрастает разница в плотностях твердой и жидкой фаз. С добавлением воды дисперсионная среда разжижается, ее плотность уменьшается, а плотность твердых частиц остается почти неизменной, вследствие чего происходит интенсивное осаждение.

В навозных стоках влажностью 94 % и более уже через 15 минут отстаивания в покое в осадок выпадает до 80-85 % всех взвешенных частиц, а через 2 часа осаждается 90 % (И.И. Лукьяненков, 1982).

Животноводческие стоки, как правило, имеют слабокислую или слабощелочную реакцию с pH равной 6-8.

Химический состав стоков при хранении изменяется. Часть биогенных элементов и органического вещества теряется. В связи с тем, что жидкий навоз контактирует с атмосферой лишь через верхний слой, диффузия кислорода в него незначительна. Поэтому в жидком навозе протекают преимущественно анаэробные мезофильные процессы, при которых легкоминерализующиеся органические соединения разлагаются на газообразные вещества: сероводород (Н₂S), углекислый газ (СО₂), аммиак (NH₃), метан (СН₄), меркаптаны и органические кислоты.

За несколько дней хранения свыше 90 % мочевины переходит в аммиак и углекислый газ, что вызывает повышение массовой доли аммонийного азота в первые 4-5 дней хранения. Так как в мочевине содержится около 50 % всего азота навоза, то через несколько дней хранения стоков более 50 % всего азота будет находиться в аммонийной форме. Его потери, а также потери органического и сухого вещества зависят от условий хранения навоза: глубины хранилища, температуры окружающей среды, частоты перемешивания, действия солнечных лучей.

Изменение состава и объема навоза при хранении в различных условиях в течение 68-168 дней приведены в таблице 2.

1. Изменение состава и объема навоза при хранении, % к первоначальному состоянию

Поэтому важным процессом в технологии производства навоза является хранение. От условий и способов хранения зависят химический состав и качество свиностоков, эффективность их применения, ветеринарно-санитарное состояние территории ферм и населенных пунктов (И.И. Лукьяненков, 1985).

Физико-химические и биологические процессы, протекающие в навозе, весьма разнообразны и недостаточно изучены. Без глубокого знания и учета их невозможно создать эффективные и экономичные технологии удаления, переработки, хранения, транспортировки и использования навоза. Так, повышенная коррозия металлических конструкций сооружений и механизмов, контактирующих с навозом, объясняется специфическими ионными реакциями, в которых участвуют сульфиды, сульфаты, аммиак, углекислота и др. Весьма серьезную опасность для человека и животных могут представлять газы (Н₂S, CO₂, NH₃), выделяемые навозом при брожении (В.А. Андреев, М.Н.Новиков, С.М.Лукин, 1990).

2 Характеристика места и условий работы