Автореферат (1151756), страница 6

Просмтор этого файла доступен только зарегистрированным пользователям. Но у нас супер быстрая регистрация: достаточно только электронной почты!

Текст из файла (страница 6)

Характер изменения урожайности сельскохозяйственных культур в зависимости от источника оросительной воды сохранялся во все годы исследования.

Таким образом, полученные данные показали, что поливы сельскохозяйственных культур условно очищенными городскими сточными водами обеспечивают более высокую урожайность, по сравнению с поливом грунтовыми водами. Это связано с наличием в сточных водах большого количества питательных веществ (азот, фосфор, калий) и полезных микроэлементов. Кроме того, при орошении городскими сточными водами поступление питательных элементов в почву и растения происходило постоянно при каждом поливе, т.е. отмечалось дозированное внесение доступных питательных элементов вместе с водой во все основные фазы роста и развития растений.

Анализ полученных данных показал, что использование для орошения сточных вод позволяет снизить коэффициент водопотребления и затраты оросительной воды в среднем на 19.9 % при возделывании люцерны, на 19.5 % при возделывании яровой пшеницы и на 12.5% при возделывании картофеля. Коэффициент водопотребления при этом составил 154.4, 1465.2, 164.9 м³/га соответственно при поливах сточной водой люцерны , пшеницы и картофеля.

При орошении городскими сточными водами не исключается возможность накопления в урожае сельскохозяйственных культур нитратов и тяжелых металлов. При поливах люцерны городскими сточными водами кормовая масса характеризовалась высокими показателями протеина, клетчатки и сахара, и в среднем за 3 года они превышали контроль соответственно на 6,4, 7,6 и 7,8 %. Содержание фосфора, калия и кальция увеличилось в среднем за 3 года на 23,8 , 5,2 и 7,5 %, по сравнению с поливом грунтовой водой. Содержание нитратов в кормовой продукции как при поливах грунтовыми водами, так и сточными водами было незначительным и в среднем за 2007-2009 гг. составляло соответственно 0,12 и 0,15 %, что значительно ниже ПДК.

В среднем за годы исследований содержание тяжёлых металлов в зелёной массе люцерны при поливах сточными водами увеличилось: меди - на 11,2 %, цинка - на 34,8 %, никеля – на 10,7 %, кадмия – на 25 %, кобальта – на 44,4 % и свинца – на 28 % по сравнению с поливом грунтовой водой, однако их количество было невысоким и значительно ниже ПДК.

Нами был проведен корреляционно-регрессионный анализ зависимости концентрации тяжёлых металлов в кормовой продукции от содержания их подвижных форм в почве. Уравнения линейной регрессии имеют вид:

Cu Y= 0,07+0,69X ( r =0,88); Zn Y= 0,86+0,04X (r =0,92);

Ni Y= 0,49 - 1,23X ( r =0,90); Cd Y= 0,001+0,002X (r =0,93);

Co Y= 0,13 - 0,003X ( r =0,96); Pb Y= 0,43- 0,58X (r =0,87);

где У- содержание тяжелого металла в растительной продукции, х- содержание тяжелого металла в почве.

Орошение сточными водами яровой пшеницы оказывало положительное влияние на увеличение в зерне протеина, общего азота, сырой клетчатки и зольных элементов. В среднем за три года в расчёте на сухое вещество содержание азота в зерне при орошении сточными водами увеличилось по сравнению с контролем на 2 %, содержание протеина - на 2,6 %, клетчатки - на 1,7 %. Сахара - на 3,2 % калия - на 43,7 %, кальция - на 10,3%, и фосфора - на 8,75 %. Содержание нитратов в зерне пшеницы при поливах сточными водами превышало контроль в среднем за три года на 56 % (с 0.25 до 0.39 мг/кг). Однако в целом их значения по абсолютным величинам были значительно ниже ПДК (0.5 % сухого вещества).

Интенсивность поглощения тяжелых металлов растениями была неодинаковой. При поливах городскими сточными водами отмечается заметное увеличение содержания тяжёлых металлов в зерне. Так, в среднем за три года содержание меди увеличилось в 1,7 раза, цинка - в 1,2 раза, никеля - в 1,3 раза, кадмия –в 1,4 раза, кобальта –в 1,3 раза. Содержание тяжёлых металлов в растениеводческой продукции хотя и увеличивалось при орошении городскими сточными водами, но по абсолютным показателям было незначительным и не оказало отрицательного влияния на её качество.

При орошении картофеля городскими сточными водами получаемая продукция соответствовала установленным стандартам по химическому составу, а содержание нитратов и тяжёлых металлов не превышало ПДК и других нормативов для технического картофеля. В среднем за три года при поливах сточными водами содержание сухого вещества увеличилось на 9.89 %, крахмала – на 10.1 %, сахара – на 9.6 %, аскорбиновой кислоты – на 4.4 мг % и клетчатки – на 16.9 %. Содержание нитратов увеличилось на 35,3 % (с 68 мг/кг при поливах грунтовыми водами до 92 мг/кг при орошении картофеля сточной водой). Однако содержание нитратов в клубнях картофеля не превышало предельно допустимых уровней.

При поливах сточными водами содержание тяжёлых металлов в клубнях картофеля было также значительно ниже ПДК. Так, в среднем за три года исследований содержание меди при поливах сточной водой было в 1,7 раза больше контроля, но значительно ниже ОДК. Содержание цинка и свинца было ниже ОДК в 2,8 и 1,4 раза, содержание никеля составляло 0,12 мг/кг и было в 4,17 раза меньше ОДК. Содержание кадмия составляло 0,02 мг/кг, но оставалось меньше ОДК в 1,5 раза. В целом, содержания тяжёлых металлов в клубнях картофеля при поливах сточными водами оставалась значительно ниже ОДК, но в 1,5-2 раза выше, чем при орошении грунтовыми водами.

Таким образом, орошение сточными водами г.Ибб не оказало отрицательного влияния на химический состав, питательную ценность и загрязнение продукции тяжёлыми металлами.

В шестой главе выполнены расчеты по энергетической, эколого-экономической и экономической эффективности орошения сельскохозяйственных культур городскими сточными водами. Орошение сельскохозяйственных культур (люцерна на зелёную массу, яровая пшеница на зерно и картофель – клубни) грунтовыми и сточными водами эффективно по показателям энергетической оценки. Поливы люцерны грунтовыми и сточными водами обеспечивали высокую энергическую эффективность.

Коэффициент энергетической эффективности был достаточно высоким, при возделывании люцерны составил 2.06 при поливах сточной водой и 1.98 при поливах грунтовыми водами. При технологии орошения яровой пшеницы грунтовыми и сточными водами коэффициент энергетической эффективности соответственно составил 1,72 и 1.76, а при поливах картофеля - 1,67 и 1,74.

При этом использование сточных вод несколько повышает коэффициент энергетической эффективности. Из рассматриваемых культур наибольшее количество энергии накапливает картофель, а наименьшее – яровая пшеница. Причём наибольший коэффициент энергетической эффективности был получен при орошении люцерны.

Эколого-экономический эффект с 1 га орошаемой площади при орошении городскими сточными водами составил 22,8 $, 14,7 $. и 14,6 $. при распределении городских сточных вод на полях, занятых, соответственно, люцерной на зелёную массу, яровой пшеницей на зерно и картофелем для кормовых целей.

Орошение сельскохозяйственных культур сточными водами является экономически выгодным мероприятием. Если в контроле (полив грунтовой водой) чистый доход составил 193.3 $/га, 143,3 и 1788,7 $/га, соответственно, при возделывании люцерны на зелёную массу, яровой пшеницы на зерно и картофеля на клубни, то при поливах сточными водами он в среднем за годы исследований увеличился соответственно до 310 $/га, 222 и 2096,3 $/га . Таким образом, чистый доход был больше, чем в контроле при возделывании люцерны на зелёную массу на 116,8 $/га, или на 60,4 %, при возделывании яровой пшеницы на зерно – на 78,7 $/га или на 54,9 %, и при возделывании клубней картофеля – на 307,7 $/га или на 17,2 %. Уровень рентабельности был также выше при поливах сточными водами по сравнению с поливом грунтовой водой в 1,45 раза при возделывании люцерны на зелёную массу; в 1,42 раза при возделывании яровой пшеницы на зерно, и в 1,06 раза при возделывании картофеля . При поливах сточными водами, по сравнению с поливом грунтовыми водами, снижалась также себестоимость продукции.

В целом, при поливах сточными водами экономическая эффективность заметно возрастает как по величине чистого дохода, так и по рентабельности. При поливах сельскохозяйственных культур грунтовыми водами экономическая эффективность также сохраняется на достаточно высоком уровне. При этом наиболее высокая экономическая эффективность среди сельскохозяйственных культур достигалась при возделывании картофеля, а наименьшая – при возделывании яровой пшеницы. С учётом энергетической оценки и эколого-экономического эффекта использование городских сточных вод на орошение сельскохозяйственных культур экономически выгодно.

ВЫВОДЫ

1. Сточные воды г. Ибб (южный Йемен), прошедшие очистку, характеризуются слабой минерализацией (1064-1235 мг/л), слабощелочной реакцией (pH= 7,1 – 7,5), невысоким содержанием биогенных элементов (N – 25,9: P₂O₅ – 12,1 и K₂O – 15,5 мг/л). По агро-ирригационным и санитарно-бактериологическим показателям они являются умеренно опасными. Содержание большинства тяжёлых металлов значительно ниже ПДК, но такие загрязнители, как кадмий и кобальт представляют определённую экологическую опасность. Использование городских сточных вод и их доочистка при орошении сельскохозяйственных культур позволяет обеспечить охрану поверхностных источников от загрязнения.

2. При орошении люцерны на зелёную массу оптимальный водный режим почвы в течение года обеспечивался проведением 8-10 поливов поливными нормами 500 – 790 м³/га и оросительной нормой 6260 – 7160 м³/га в зависимости от естественной влаго- и теплообеспеченности года. При возделывании яровой пшеницы достаточно проведения 4-5 поливов поливными нормами 800 – 820 м³/га и оросительной нормой 3260 – 4040 м³/га, а при орошении картофеля потребовалось проведения 7 – 8 поливов поливными нормами 540 – 550 м³/га при оросительной норме 3830 – 4360 м³/га.

3. В условиях орошения наибольшее суммарное водопотребление было получено для люцерны, а наименьшее отмечалось в посевах яровой пшеницы. При этом суммарное водопотребление люцерны на зелёную массу составляло 12941 – 14508 м³/га при среднесуточном водопотреблении – 35,45 – 39,75 м³/га. Для яровой пшеницы указанные показатели соответственно составляли 4581 – 5723 м³/га и 37,55 – 46,91 м³/га, а для картофеля – 5659 – 6405 м³/га и 46,39 – 52,50 м³/га, изменяясь в зависимости от сложившихся погодных условий периода вегетации. При этом максимальные значения водопотребления и биологических коэффициентов приходятся на критические периоды.

4. В суммарном водопотреблении люцерны наибольший удельный вес принадлежит атмосферным осадкам – 50 % и оросительной норме – 49,1 %, а 0,9 % поступает из влагозапасов. В суммарном водопотреблении яровой пшеницы удельный вес оросительной воды в среднем составляет 72,5 %, осадков – 19,5 и влагозапасов – 8,4 %, а картофеля – 69,1 %; 17,5 % и 13,4 % соответственно.

5. Трёхлетнее орошение условно очищенными городскими сточными водами способствует улучшению питательного режима горных красно-бурых карбонатных среднесуглинистых почв, поддержание положительного баланса и оказывает благоприятное воздействия на почвенное плодородие. При орошении люцерны сточными водами в слое почвы 0 – 30 см содержание аммония, нитратов, подвижного фосфора и обменного калия за трёхлетний период увеличилось соответственно, с 4,9 до 6,96 мг/кг (на 42 %), с 0,5 до 0,9 мг/кг (на 38 %), с 7,6 до 10,11 мг/кг (на 33 %), и с 114,5 до 149,1 мг/кг (на 30,2 %). При орошении яровой пшеницы эти показатели соответственно увеличились с 5,5 до 7,15 мг/кг (на 30 %), с 0,9 до 1,14 мг/кг (на 26,7 %), с 8,1 до 10,09 мг/кг (на 24,5 %), с 122,5 до 160,96 мг/кг (на 31,4 %). Орошение картофеля сточной водой обеспечивало повышение в почве содержание аммония с 5,2 до 6,5 мг/кг (на 25 %), нитратного азота – с 0,70 до 0,88 мг/кг (на 25,7 %), подвижного фосфора – с 7,9 до 9,6 мг/кг (на 21,6 %) и обменного калия – с 118, 5 до 146, 1 мг/кг (на 23,3 %).

6. Содержание тяжелых металлов в горной красно-бурой карбонатной почве в слое 0-30 см при трехлетнем орошении сельскохозяйственных культур условно очищенными городскими сточными водами существенно повышалось по сравнению с исходными данными и поливом грунтовыми водами, но их значения во всех случаях были значительно ниже ПДК. При орошении люцерны сточными водами содержание тяжелых металлов увеличилось в 1.9 – 4.8 раза, яровой пшеницы – в 1.6 – 4.3 раза и картофеля – в 1.7 – 5.5 раза. При поливах сельскохозяйственных культур грунтовыми водами содержание тяжёлых металлов в среднем за три года существенно не изменилось.

1. Оценочные прогнозы по балансовым расчетам и регрессионным уравнениям показали, что при многолетнем орошении сельскохозяйственных культур условно очищенными городским сточными водами содержание тяжёлых металлов в почве увеличивается в несколько раз. В зависимости от оросительной нормы и химического состава городских стоков содержание меди и кадмия в почве может превысить предел токсичности к десяти годам орошения, а кобальта – через 12-15 лет. Поэтому целесообразно ограничивать продолжительность поливов городскими сточными водами посредством внедрения эксплуатационного режима циклического орошения, который окажет положительное воздействие на природную среду.

2. Орошение условно очищенными городскими сточными водами на горных красно-бурых карбонатных почвах в среднем за три года повышало урожайность сельскохозяйственных культур по сравнению с поливом грунтовыми водами: люцерны на зелёную массу с 72,66 до 90,34 т/га или на 23,8 %, яровой пшеницы на зерно – с 4,35 до 5,06 т/га или на 16,3 %, и клубней картофеля – с 30,85 до 35,26 т/га или на 14,3 %.

3. Орошение условно очищенными городскими сточными водами благоприятно сказывалось на качестве продукции: по сравнению с грунтовыми водами в зелёной массе люцерны и зерна яровой пшеницы увеличивалось содержание протеина, сахара, клетчатки, элементов минерального питания, а в клубнях картофеля – также содержание крахмала. Содержание нитратов не превышало ПДК.

4. Орошение условно очищенными городскими сточными водами приводит к повышению содержания тяжёлых металлов в сельскохозяйственной продукции по сравнению с поливом грунтовой водой, но их количество не превышало ПДК. Выявлены закономерности и составлены корреляционные зависимости содержания тяжёлых металлов в зелёной массе люцерны от их содержания в почве. Определены коэффициенты биологического поглощения зерна яровой пшеницы. Полученные данные по содержанию тяжёлых металлов, особенно кадмия, свидетельствуют о необходимости регулирования норм подачи сточной воды и целесообразности проведения цикличного орошения, позволяющего значительно снизить риски возможного загрязнения растительной продукции.

5. Орошение сельскохозяйственных культур городскими сточными водами с учётом энергетической оценки, эколого-экономического эффекта обеспечило значительной экономический эффект, больший, чем при поливах грунтовыми водами. Коэффициент энергетической эффективности в среднем за три года составил 2,06 при возделывании люцерны на зелёную массу, 1,76 и 1,74 соответственно, при возделывании зерна яровой пшеницы и клубней картофеля. При этом был получен высокий годовой эколого-экономический эффект – 14,7 – 22,8 $/га. Чистый доход от возделывания люцерны на зелёную массу составил 310$/га, яровой пшеницы на зерно – 222 $/га, а картофеля – 2096,3$/га. Наиболее высокая экономическая эффективность поливов сточными водами получена при возделывании картофеля, а наименьшая – при возделывании яровой пшеницы.

Рекомендации производству

1. С целью повышения эффективности охраны окружающей среды утилизация городских сточных вод на земледельческих полях орошения должна осуществляться после проведения их предварительной экологически безопасной очистки на механических и биологических сооружениях и хлорирования с последующей аккумуляцией в прудах-накопителях.

2. В зависимости от объёмов городских сточных вод, химического состава и возможности утилизации на земледельческих полях орошения рекомендуется их использовать с применением экологически безопасной технологии цикличного орошения, основанной на периодической подаче сточных вод в течение 4-5 лет и грунтовой воды в течение 2 – 3 лет, что значительно снизит риски возможного загрязнения почв и растительной продукции.

3. Орошение сельскохозяйственных культур условно очищенными городскими сточными водами в экологически допустимых пределах рекомендуется проводить по дефициту водопотребления растений, также как и грунтовыми водами в зависимости от тепло-влагообеспеченности вегетационного периода и биологических особенностей сельскохозяйственных культур. При возделывании люцерны рекомендуется проводить 8-10 поливов при влажности почвы 80 % НВ нормами 500-790 м³ /га и оросительной норме 6260 – 7160 м³ /га. При возделывании яровой пшеницы следует проводить 4 – 5 поливов по влажности почвы 70 % НВ поливными нормами 800 – 820 м³ /га с оросительной нормой 3260 – 4040 м³ /га, а картофеля – 7 – 8 поливов по влажности почвы 75 % НВ поливными нормами 540 – 550 м³ /га при оросительной норме 3830 – 4360 м³ /га.

По теме диссертации опубликованы следующие работы:

1. Салех Набиль Мохаммед, Шуравилин А.В. Орошение многолетних трав сточными водами в южном Йемене// Вестник Российского университета дружбы народов. Серия Агрономия и животноводство, № 1, 2009. – С. 30-35.

2. Салех Набиль Мохаммед Нораддин. Сточные воды г. Ибб ( Южный Йемен) и их использование для орошения сельскохозяйственных культур// Актуальные проблемы современного аграрного производства. Сборник статей международной научно-практической конференции преподавателей, молодых ученых и аспирантов аграрных вузов РФ. М.: РУДН, 2008. –С.30-32.

3. Салех Набиль Мохаммед Нораддин. Орошение городскими сточными водами сельскохозяйственных культур в южном Йемене // Инновационные процессы в АПК. Сборник статей международной научно-практической конференции преподавателей, молодых ученых и аспирантов аграрных вузов РФ. М.: РУДН, 2009. – С.81-84.

4. Салех Набиль Мохаммед Режим орошения сельскохозяйственных культур городскими сточными водами в южном Йемене // Инновационные процессы в АПК. Сборник статей 2 международной научно-практической конференции преподавателей, молодых ученых, аспирантов и студентов, посвященной 50- летию образования РУДН, М.:2010. – С.113-115.

5. Салех Набиль Мохаммед Водопотребление сельскохозяйственных культур//Инновационные процессы в АПК. Сборник статей 2 международной научно-практической конференции преподавателей, молодых ученых, аспирантов и студентов, посвященной 50- летию образования РУДН, М.:2010. – С.115 – 117.

Подписано к печати 16 . 04. 2010г. Заказ 1. Тираж 100 шт.

ГНУ ВНИИГиМ Россельхозакадемии

127550, Москва, ул. Б Академическая, 44

26

Характеристики

Список файлов диссертации