Автореферат (1151730), страница 5
Текст из файла (страница 5)
Использование сточных вод на орошение создает опасность накопления в почве тяжелых металлов. В слое почвы 0-30 см валовое содержание тяжелых металлов при орошении городскими сточными и смешанными водами не превышало ПДК. За трехлетний период орошения в наибольшей степени в почве увеличивалось валовое содержание кадмия (в 2,4 раза) и никеля (2,1раза), а меньше всего- цинка (в 1,3 раза). В значительно большей степени происходило накопление в почве подвижных соединений тяжелых металлов (табл.8), однако их содержание оставалось ниже ПДК.
При трехлетнем орошении кукурузы сточными водами содержание подвижных соединений цинка в почве увеличилось по сравнению с исходным на 49,6-67,0%, а при использовании смешанных вод на 20,1-37,0%. Содержание меди увеличилось в 2,4-3,2 раза, а при поливах смешанными водами в 1,9-2,8 раза, содержание кадмия соответственно в 2,3-2,7 и 1,3-2,1 раза, а свинца в 5,2-6,4 и 3,4-5,1 раза. Содержание подвижного хрома в слое почвы 0-30 см при орошения сточными водами увеличилось по сравнению с исходным в 4,3-6,2 раза, а при использовании на полив смешанных вод - в 2,8-4,2 раза, никеля - в 2,5 -3,2 и в 1,9-2,7 раза соответственно в зависимости от водного режима почвы.
Поливы городскими сточными водами оказывали положительное влияние на рост и развитие кукурузы на зеленую массу, увеличивали площадь листовой поверхности (рис.5). Корреляционный и регрессионный анализ экспериментального материала позволили нам установить зависимости и аппроксимировать зависимость площади листовой поверхности от фазы роста и развития кукурузы полиномами 3-й степени:
для режима влажности 70-70-70% НВ У= -0,0003Х3 +0,0304Х2-0,0573Х+0,8,
для режима влажности 70-80-70% НВ У= -0,0004Х2+0,0392Х2-0,2164Х+1,1,
для режима влажности 80-80-80% НВ У= -0,0005Х3+0,0463Х2-0,294Х+1,2,
где У – площадь сформированной листовой поверхности, тыс. м2/га; x – период роста и развития кукурузы, сут.
Высокие значения коэффициента детерминации полученных зависимостей, R2 = 0,92-0,95, подтверждают правильность принятой формы математического представления установленной закономерности.
8. Содержание подвижных форм тяжелых металлов (аммиачное -ацетатный буфер с PH= 4,8) в слое почвы 0-30 см, мг/кг
Водный режим почвы | Источник оросительной воды | Тяжелые металлы | |||||
Zn | Cu | Cd | Pb | Cr | Ni | ||
Исходные данные(2007г., до орошения) | |||||||
4,70 | 0,45 | 0,12 | 0,45 | 0,30 | 0,10 | ||
На конец исследований (IX,¯ 2009г.) | |||||||
70-70-70%НВ | Грунтовая | 4,92 | 0,44 | 0,12 | 0,47 | 0,34 | 0,09 |
Смешанная | 5,68 | 0,87 | 0,16 | 1,52 | 0,83 | 0,19 | |
Сточная | 7,03 | 1,06 | 0,27 | 2,36 | 1,29 | 0,25 | |
70-80-70%НВ | Грунтовая | 5,08 | 0,53 | 0,12 | 0,50 | 0,45 | 0,11 |
Смешанная | 6,11 | 1,12 | 0,19 | 1,71 | 1,08 | 0,22 | |
Сточная | 7,18 | 1,34 | 0,30 | 2,48 | 1,65 | 0,29 | |
80-80-80%НВ | Грунтовая | 5,13 | 0,63 | 0,13 | 0,56 | 0,52 | 0,13 |
Смешанная | 6,44 | 1,29 | 0,25 | 2,29 | 1,26 | 0,27 | |
Сточная | 7,85 | 1,46 | 0,32 | 2,89 | 1,87 | 0,32 | |
ПДК | 23,0 | 3,0 | 0,5 | 6,0 | 6,0 | 4,0 |
Закономерности динамики накопления зеленой массы посевами кукурузы во взаимосвязи с условиями водного питания растений (рис.7) с высокой степенью надежности аппроксимируются уравнениями регрессии вида:
для режима влажности 70-70-70%НВ: У= -0,0003х3+0,0185х2-0,1964х+3,86,
для режима влажности 70-80-70%НВ: У= - 0,0002х3+0,0207х2-0,2648х+5,74,
для режима влажности 80-80-80%НВ: У=-0,0002х3+0,0234х2-0,2577х+5,12,
где У – накопленная посевами кукурузы зеленая масса, т/га; x – период роста и развития растений кукурузы, сут.
Коэффициенты детерминации полученных зависимостей R2 = 0,86-0,92.
Рис.5. Динамика развития площади листовой поверхности кукурузы
в зависимости от источника оросительной воды
при различных водных режимах почвы (среднее за 2007-2009гг.)
Рис.6. Динамика линейного роста растений кукурузы в зависимости от источника оросительной воды при различных водных режимах почвы
(среднее за 2007-2009гг.)
Рис.7. Динамика накопления зеленой массы кукурузы в зависимости
от источника оросительной воды при различных водных режимах почвы
(среднее за 2007-2009гг.)
Наибольшие значения среднесуточного прироста зеленой массы отмечены при поливах сточными водами при водообеспечении растений 80-80-80%НВ. Снижение уровня предполивной влажности почвы и уменьшение содержания питательных веществ в оросительной воде приводило к снижение среднесуточного природа зеленой массы кукурузы (рис.8).
Анализ урожайности зеленой массы кукурузы (табл.9) указывает на её повышение при улучшении водообеспечения и питательного режима. Наибольшая урожайность была получена при режиме влажности почвы 80-80-80%НВ и поливах сточными водами (в среднем 51,86т/га), а при поливах смешанными и грунтовыми водами она уменьшалась соответственно на 6,5 и 16,0%. При режиме предполивной влажности почвы 70-70-70%НВ урожайность зеленой массы кукурузы уменьшалась на 34,5, 38,8 и 26,3% соответственно поливам грунтовой, смешанной и сточной водой.
Наименьшая существенная разность: по вариантам удобрительного действия оросительной воды НСР05=2,74 т/га, по вариантам водного режима почвы НСР05= 3,19 т/га, для взаимодействия факторов НСР05= 4,45 т/га.
Улучшение условий водообеспечения снижали затраты воды на формирование единицы урожая. Коэффициент водопотребления при высоком уровне увлажнения (80-80-80% НВ) и поливах сточными водами был наименьшим (133,9 м3/т), а при поливах смешанными водами увеличился до 143,2 м3/т.
Поливы городскими сточными водами позволяют получать сельскохозяйственную продукцию хорошего качества с невысоким содержанием нитратов. Кормовая масса кукурузы при поливе сточными водами по сравнению с поливом грунтовой водой была питательнее по содержанию в зеленой массе переваримого протеина, каротина, сахара и минеральных элементов. Содержание нитратов в кормовой массе составляло 169-179 мг/кг и было выше контроля на 39-49 мг/кг, или на 30-37,7%, но оставалось в 5,5-7,5 раза ниже ПДК (1000мг/кг сухого вещества).
Рис.8. Динамика среднесуточного прироста зеленой массы кукурузы по фазам роста и развития в зависимости от источника оросительной воды
и водного режима почвы (среднее за 2007-2009гг.), кг/га
Содержание тяжелых металлов в кормовой массе кукурузы было значительно ниже ПДК, однако, полив городскими сточными водами по сравнению с грунтовыми повышал содержание тяжелых металлов за годы исследований: цинка в 2 раза, меди - в 1,4-1,6, кадмия в 1,2-1,3, свинца – в 1,1-1,4, хрома - в 1,7-2,3 и никеля – в 2 раза. С повышением предполивной влажности почвы наблюдалась тенденция накопления тяжелых металлов в растительной продукции.
Санитарно-бактериологическое состояние растительной продукции было благоприятным.
В шестой главе дана оценка энергетической, эколого-экономической и экономической эффективности возделывания кукурузы на зеленую массу при орошении городскими сточными водами. Улучшение условий водообеспеченности и содержания питательных элементов в оросительной воде способствовало увеличению энергетической эффективности возделывания кукурузы на зеленую массу. Коэффициент энергетической эффективности был наибольшим при поддержании предполивной влажности 80%, при поливах сточными водами он в среднем составил 2,68, смешанными - 2,51, при других уровнях увлажнения снижался.
Наиболее высокий эколого-экономический эффект получен при высокой предполивной влажности и поливах сточными водами – 269,7-340,9 $/га. При орошении смешанными водами эколого-экономический эффект снизился до 142,1-179,5 $/га.
Наиболее высокий чистый доход получен при поливах сточными водами при влажности почвы 80-80-80%НВ (498 $/га) и превышал вариант режима влажности 70% НВ на 223 $/га, или в 1,8 раза. При орошении смешанными водами доход снизился до 470 $/га. Уровень рентабельности при поливах сточными водами существенно увеличился (в 1,6-1,9 раза) при повышении режима предполивной влажности почвы с 70% до 80% НВ. При всех режимах увлажнения и источниках оросительной воды затраты на производство полностью окупаются полученным урожаем.
9.Урожайность зеленой массы кукурузы в зависимости
от водного режима почвы и источника оросительной воды, т/га
Номер варианта | Водный режим почвы (фактор А) | Вид оросительной воды (фактор В) | 2007г. | 2008г. | 2009г. | Среднее | Отклонение от контроля | НСР0,05 | |
т/га | % | ||||||||
1 | 70-70-70, % НВ | Грунтовая (контроль) | 34,91 | 35,46 | 26,44 | 32,27 | 0 | 100 | 2,421 |
2 | Смешанная | 37,70 | 39,34 | 27,68 | 34,91 | 2,64 | 108,2 | ||
3 | Сточная | 42,86 | 44,09 | 36,19 | 41,05 | 8,78 | 127,2 | ||
4 | 70-80-70, %НВ | Грунтовая (контроль) | 44,49 | 45,77 | 37,54 | 42,60 | 0 | 100 | 0,860 |
5 | Смешанная | 48,58 | 49,97 | 40,98 | 46,51 | 3,91 | 109,2 | ||
6 | Сточная | 52,07 | 53,60 | 43,95 | 49,87 | 7,27 | 117,1 | ||
7 | 80-80-80, %НВ | Грунтовая (контроль) | 45,33 | 45,84 | 39,48 | 43,55 | 0 | 100 | 3,206 |
8 | Смешанная | 49,55 | 50,40 | 45,45 | 48,47 | 4,92 | 111,3 | ||
9 | Сточная | 54,13 | 55,75 | 45,70 | 51,86 | 8,31 | 119,1 |
Расчеты показали, что получение урожайности зеленой массы кукурузы 46-52т/га при орошении смешанными и сточными водами является экономически обоснованным и позволяет получать чистый доход 450-500 $/га при уровне рентабельности 38-41%.