Применение бесподстилочного навоза для орошения сельскохозяйственных культур

Размещено на http://www.allbest.ru/

Применение бесподстилочного навоза для орошения сельскохозяйственных культур

А.С. Давыдов; Р.П. Воробьева

АГАУ, Алтайский филиал НИИ по сельскохозяйственному использованию сточных вод

(НИИССВ) «Прогресс», Барнаул, Россия

Дано теоретическое обоснование необходимости и возможности почвенной утилизации бесподстилочного навоза. Показаны региональные условия применения и дана характеристика жидкого навоза. Установлено положительное влияние жидкого навоза на физико-химические, водно-физические, агрохимические свойства и биологическую активность чернозема выщелоченного. Эффективность применения жидкого навоза подтверждена повышением урожайности и качества возделываемых культур.

Одним из видов биологических отходов, создающих колоссальные проблемы в странах, переведших откорм животных на промышленную основу, является бесподстилочный навоз. Значительная его часть концентрируется в необорудованных гидроизоляцией навозохранилищах, в естественных понижениях рельефа и др., что приводит к загрязнению прилегающих территорий, поверхностных и подземных водоисточников. В связи с этим возникает проблема утилизации жидкого навоза. Одним из наиболее приемлемых способов утилизации является использование его в качестве удобрения сельскохозяйственных культур.

Целесообразность применения отходов для удобрения не вызывает сомнений, так как естественное плодородие почв сформировалось исторически и поддерживается в настоящее время за счет биохимического разложения почвообразующих минералов и органических остатков (отходов) растительного и животного происхождения.

Учитывая возможное негативное воздействие на почву тяжелых металлов, содержащихся в отходах, следует иметь в виду, что разумное использование отходов в земледелии оздоровит в конечном итоге не только систему биосферы в целом, но и почву как ее компонент. Это выражается в том, что будут исключены сверхвысокие концентрации загрязняющих веществ в местах их хранения и приведены в действие саморегуляторные механизмы биогеоценозов.

Сущность решения проблемы безопасного использования жидкого навоза в сельскохозяйственном производстве заключается в дифференцированном подходе к оценке его химического состава, влиянию на почву и растения. Полученные результаты по его использованию позволят решить в целом проблему утилизации животноводческих стоков с точки зрения дополнительного источника удобрений и охраны земель. При орошении стоками животноводческих комплексов для предотвращения загрязнения окружающей среды необходимо проводить их тщательную подготовку, строго соблюдать режим орошения, проводить мероприятия по закреплению биогенных веществ в активном слое почве и более полному использованию растениями.

Так как орошение стоками животноводческих комплексов приводит к изменению различных свойств почв, важно предвидеть изменения природных факторов и в случае необходимости предотвратить отрицательные последствия. При орошении жидким навозом, в частности со свинокомплексов, отмечается повышение содержания в пахотном слое органических веществ, нитратов, подвижных форм фосфора и калия. Наличие в навозе кальция вызывает снижение кислотности почвы, что очень важно для многих почв.

Исследования по изучению жидкого навоза нами были проведены в Алтайском крае на свинокомплексе «Антипинский» Тогульского района в период с 1997 по 1999 годы. На комплексе откармливают 24 тыс. голов свиней, за год образуется более 150 тыс. м³ жидкого навоза.

В Тогульском районе количество осадков, выпадающих за год, составляет 490 мм, в том числе 284 мм за вегетационный период. Сумма осадков за период с температурой выше +10С - 225…250 мм. ГТК варьирует в пределах 1,2…1,4, что характерно для зоны обеспеченного увлажнения.

Почвы опытного участка - черноземы выщелоченные маломощные (40 см) среднегумусные (6,3%) средне- и тяжелосуглинистого состава. Содержится валовых: азота - 0,38…0,45, фосфора - 0,191…0,218, калия - 2,55…2,66%. Сумма поглощенных оснований в пахотном горизонте в среднем составляет 42,4 мг-экв/100 г почвы. Содержание кальция - до 85% от емкости поглощения. Плотность сложения почвы в верхнем слое (0…30 см) - 1,15…1,17 г/см³, пористость - более 50%, наименьшая влагоемкость - более 35%. почвенный утилизация навоз бесподстилочный

В полевой опыт были включены четыре варианта, различающиеся нормами внесения жидкого навоза: 1) контроль (без внесения жидкого навоза); 2) внесение жидкого навоза нормой 100 м³/га; 3) внесение жидкого навоза нормой 200 м³/га; 4) внесение жидкого навоза нормой 300 м³/га. Количество повторностей в каждом варианте - 6. Способ расположения делянок - систематический. Площадь делянок - 50 м², учетная площадь - 32 м². В опытах применяли зональную агротехнику и районированные сорта пшеницы, овса, гороха.

Подготовленные для удобрительного орошения стоки свинокомплекса «Антипинский» характеризуются высоким содержанием биогенных элементов: азота общего в среднем за 3 года - 744 мг/л, Р₂О₅ и К₂О, соответственно, 843 и 532 мг/л с благоприятным соотношением N:P:K = 1,4:1,0:1,6. По агромелиоративной оценке стоки характеризуются благоприятным качеством и пригодны для удобрительных поливов: SAR=4, SAR_вывер.=3,1, ирригационный коэффициент - 6,1, коэффициент ионного обмена - 1,6. Допустимые значения имеют и другие показатели. Подготовленные стоки содержат допустимое количество непатогенных микроорганизмов (БГПК, ФКП, энтерококков, клостридий) и не содержат патогенной микрофлоры и яиц гельминтов. Содержание тяжелых металлов также ниже ПДК.

От применения стоков комплекса «Антипинский» нормой 300 м³/га гидролитическая кислотность в слое почвы 0…20 см снизилась от 4,66 в контроле до 3,48 мг-экв/100 г, в слое 0...60 см - от 3,99 до 2,88 мг-экв/100 г. Емкость поглощения при этой же норме внесения в слое 0…60 см увеличилась по сравнению с контролем от 32,9 до 36,8, а сумма поглощенных оснований - от 31,5 до 36,8 мг-экв/100 г. почвы. С увеличением нормы животноводческих стоков прослеживается определенная закономерность повышения емкости поглощения и суммы поглощенных оснований. ППК насыщен в основном кальцием и магнием. Содержание обменного кальция в слое 0…60 см составляет в среднем 85…86%, на долю магния приходится 11,5…12,5%. Поглощенный калий занимает в среднем 2% от суммы, а обменный натрий в этих почвах практически отсутствует.

При орошении стоками комплекса «Антипинский» произошло существенное снижение плотности сложения чернозема выщелоченного. По сравнению с контролем плотность в слое почвы 0…20 см уменьшилась на 0,03 г/см³ (2,6%) при норме внесения стоков 100 м³/га, на 0,08 (7,0%) - при норме 200 и на 0,13 г/см³ (11,3%) - при норме стоков 300 м³/га. Снижение плотности сложения почвы после полива животноводческими стоками, по-видимому, происходит за счет набухания коллоидов, разложения органики, а также благодаря активизации жизнедеятельности почвенных микроорганизмов.

В результате трехлетнего внесения свиностоков наблюдается увеличение пористости почвы. В слое 0...20 см по сравнению с контролем она возросла от 54,7 до 55,9…59,8% в зависимости от норм внесения. С увеличением нормы стоков пористость увеличивалась. В целом пористость пахотного слоя почвы как в контроле, так и при внесении свиностоков находилась в оптимальных пределах (более 50%), что свидетельствует о рыхлости сложения верхнего слоя почвы. Наименьшая влагоемкость увеличилась с 26,0 до 27,9…30,1% от массы, или на 7…15% при норме внесения свиностоков от 100 до 300 м³/га. При этом существенно повысилась водопроницаемость почвы. Скорость впитывания возросла в среднем за 6 часов от 0,55…0,57 мм/мин (контроль) до 0,65…0,68 мм/мин при норме стоков 300 м³/га.

Стоки свинокомплекса «Антипинский» оказали положительное воздействие на основные агрохимические свойства чернозема. Содержание гумуса в слое почвы 0…20 см в среднем при норме стоков 200 м³/га увеличилось по сравнению с исходным содержанием с 6,33 до 6,51%, а в слое 0...60 см - от 4,54 до 4,71%. При ежегодном внесении нормы стоков 300 м³/га содержание гумуса возросло от 6,33 до 6,52% в слое почвы 0…20 см и от 4,54 до 4,74% - в слое 0…60 см. При норме внесения стоков 100 м³/га содержание гумуса в почве возросло до 6,48 и 4,67% соответственно в слоях 0…20 и 0...60 см. При внесении свиностоков отмечалась тенденция увеличения валового содержания питательных элементов. Содержание валового азота при норме стоков 300 м³/га возросло от 0,439 до 0,482% в слое почвы 0…20 см и от 0,267 до 0,299% в слое 0…60 см. При меньших нормах тенденция накопления азота сохранялась, но значения были ниже. Аналогичная картина наблюдается и по изменению валового содержания фосфора и калия.

При внесении стоков особенно четко прослеживалось увеличение подвижных форм питательных элементов. Эти показатели возрастали в связи с увеличением норм внесения стоков. Содержание легкогидролизуемого азота в слое почвы 0…60 см по сравнению с исходными данными при норме стоков 100 м³/га увеличилось от 43,0 до 50,5 мг/кг, а при норме 300 м³/га - до 53,9 мг/кг. В слое почвы 0…20 см содержание азота легкогидролизуемого при нормах 100 и 300 м³/га стоков увеличилось от 58,5 до 69,3 и 75,9 мг/кг, соответственно. Аналогичная картина сохранялась и в изменении содержания подвижного фосфора и обменного калия при разных нормах внесения стоков.

Индикаторами здоровья почвы могут служить микробные сообщества, так как они обладают высокой чувствительностью к антропогенному вмешательству. Общую биологическую активность характеризует, в частности, величина целлюлозоразрушения. На свинокомплексе «Антипинский» в контроле величина целлюлозоразрушающей активности почвы в среднем за три года составляла 26,81% в первый месяц, 28,28 - во второй и 42,4% - в третий. При внесении нормы стоков 100 м³/га целлюлозоразрушающая активность почвы увеличилась до 29,50; 36,42 и 63,34% соответственно при экспозиции льняного полотна 1, 2 и 3 месяца. Наиболее высокие показатели биологической активности отмечены в варианте, в котором норма стоков составляла 300 м³/га. Здесь в первый месяц процент разложения льняного полотна в среднем за три года составил 45,56%, во второй - 68,53 и в третий - 83,63%.

Благодаря высокому содержанию в стоках свинокомплекса макро- и микроэлементов в доступных для растений формах обусловлено значительное их влияние на величину и качество урожая сельскохозяйственных культур. Средняя урожайность зерна пшеницы за 3 года при оптимальной норме стоков 300 м³/га составила 1,51 т/га, овса - 0,75 и гороха - 1,98 т/га. Прирост урожайности, соответственно, 65,9; 59,6 и 62,3%. Свиностоки качество продукции не ухудшали, а по таким показателям, как содержание сырого протеина, обменной энергии даже повысили. Достоверного увеличения содержания тяжелых металлов в растительных образцах от применения свиностоков не обнаружено, только прослеживается некоторая тенденция к увеличению содержания свинца в зерне пшеницы.