Стоки животноводческих комплексов являются источником водного и минерального питания растений, поэтому режим орошения необходимо обосновывать не только по дефициту водопотребления, как при обычных оросительных мелиорациях, но и по балансу питательных веществ. Кроме того, при использовании для поливов сточных вод необходимо учитывать ряд факторов, влияющих на режим орошения.
Режим орошения определяется эффективностью почвенной очистки сточных вод. Он должен обеспечивать степень очистки, отвечающую современным требованиям к охране окружающей среды.
Режим орошения должен также гарантировать утилизацию определенного объема сточных вод (на заданную площадь).
На полях орошения необходимо соблюдать определенные санитарно- гигиенические правила, оказывающие влияние на режим орошения. Так, между последним поливом стоками и уборкой урожая (стравливанием) необходим карантинный интервал в 14-21 день.
На окисление органического вещества сточных вод расходуется большое количество кислорода, а одним из продуктов распада является углекислый газ. Дефицит кислорода приводит к образованию анаэробных условий и развитию восстановительных процессов, что сопряжено с потерей азота и других питательных веществ и ухудшением обезвреживание сточных вод. При содержании в почвенном растворе свыше 3% углекислого газа от объема почвенного воздуха он может быть токсичным для растений. Оптимальное содержание кислорода в почвенном растворе составляет 3,0-8,0 мг/л.
Воздушный, а также газовый режимы в определенной степени могут регулироваться режимом орошения. Так, применение больших норм полива стоками (4-5 тыс. м3/га) ведет к снижению содержания в почве кислорода и развитию восстановительных процессов, а дальнейшее увеличение их - к «утомлению» почвы и снижению ее плодородия.
Правильное установление величины поливных норм при орошении животноводческими стоками имеет особенно важное значение для природоохранной эффективности мелиоративных систем. Завышение поливных норм может обусловить появление загрязненного поверхностного стока, проникновение ингредиентов стоков в грунтовые воды, в дренажно-коллекторную сеть.
В агрономической практике нормы минеральных и органических удобрений на планируемый урожай рассчитывают по выносу питательных веществ растениями с учетом запасов их в почве или по выносу питательных веществ планируемой прибавкой урожайности.
При определении оптимальных доз внесения питательных веществ со стоками такой подход неправомерен, поскольку расчеты ведутся для конкретного года, когда в почве имеется запас питательных веществ. Сказанное относится и к расчету норм внесения стоков на планируемую прибавку урожайности, так как и в этом случае косвенно учитываются запасы питательных веществ в почве.
Подразделение почв по обеспеченности питательными веществами осуществляется по трем показателям: содержанию подвижных форм фосфора, обменного калия и легкогидролизуемого азота.
Расчеты ведутся отдельно по каждому из элементов – азоту, фосфору, калию. Как правило, лимитирующим элементом в этих расчетах является азот, избыток которого наиболее отрицательно сказывается на качестве растениеводческой продукции и грунтовых вод.
Почва считается низко обеспеченной легкогидролизуемым азотом, если его содержание менее 5 мг на 100 г почвы, среднеобеспеченной - если его содержание составляет 5-10 мг на 100 г почвы и высокообеспеченной – если содержание превышает 10 мг на 100 г почвы.
Стоки животноводческих комплексов, по классификации В. Т. Додолиной, относятся к категории сточных вод с высоким агромелиоративным потенциалом. Для полного обеспечения растений питательными веществами требуется всего около 300 м3/га стоков, а оросительные нормы, рассчитанные по дефициту водопотребления.
Комплексный учет таких факторов, как эффективность очистки, урожайность культур, качество растениеводческой продукции, позволил выявить оптимальные нормы животноводческих стоков под основные кормовые культуры: под многолетние травы – 300, под однолетние травы и кукурузу на силос – 240, под подсолнечник на силос – 120, под ячмень на кормовое зерно – 120 – 240 кг/га азота.
Некоторыми учеными допускается применение более высоких норм сточных вод. Среди аргументов в их пользу следующие: возможность уменьшения площади для утилизации сточных вод, рост урожайности сельскохозяйственных культур, резкое увеличение в почве запасов питательных веществ. Что касается размеров площадей полей орошения, полностью обеспечиваемых питательными веществами сточных вод, то положительно оценить можно их увеличение, а не уменьшение, та как такой путь является эффективным решением проблемы кормовой базы комплексов – проблемы не менее важной, чем утилизация животноводческих стоков. Возможность утилизации животноводческих стоков на полях орошения является решающим фактором в создании кормовой базы.
При повышенных нормах внесения стоков урожайность многих культур растет, но питательные вещества при этом используются нерационально: оплата урожаем питательных веществ стоков снижается на 20 - 40%.
Более правильно, как считают специалисты, при наличии пригодны земель и дополнительных источников орошения, увеличивать площадь полей с целью создания устойчивой кормовой базы. Рекомендуют покрывать потребности растений в азоте за счет внесения стоков лишь на 50-75%, остальные 50-25% вносить с минеральными удобрениями.
Исследованиями установлено негативное влияние повышенных норм сточных вод на кормовое качество растениеводческой продукции. При высоких нормах внесения сточных вод (по азоту свыше 300-360 кг/га) содержание нитратной формы азота в небелковой части сырого протеина достигает токсических для животных концентрацией (0,5% на сухое вещество), кроме того, в растениях отмечается высокое содержание калия (более3%).
Резкое увеличение в почве питательных веществ хотя и является с агрономической точки зрения позитивным фактором, но достигается это по существу в ущерб грунтовым водам, водоприемникам дренажного стока, поскольку увеличить содержание в почве питательных веществ – значит нарушить баланс веществ в почве, что неизбежно приведет к усилению выноса биогенных веществ в грунтовые и дренажные воды.
При определении величины поливных норм необходимо принимать во внимание различие во впитывании в почву чистой воды и животноводческих стоков.
Стоки с содержанием взвешенных веществ 30-35 г/л впитываются на 66% менее интенсивно, чем чистая вода.
Необходимость использования чистой водой обусловлена и другими причинами. Вода (в том числе сточная), используемая для орошения вегетирующих культур, должна отвечать определенным требованиям. Так, по данным В.Т. Додолиной, в поливной воде не допускается содержание общего азота более 250, аммиачного -150, калия – 200, фосфора (Р2О5) – 100 мг/л и т.д. В стоках животноводческих комплексов содержание перечисленных компонентов во много раз выше. Поэтому при подготовке стоков для орошения их разбавляют чистой водой (или сточной водой с низким содержанием растворенных веществ) в пропорции 1:8:15. Правда, в последнее время появились сведения, что в ряде опытов орошения стоками без предварительного разбавления чистой водой не оказывало негативных последствий на урожай и качество продукции.
Разбавление перед орошением необходимо при наличии в стоках большого количества взвешенных веществ. Для надежной и устойчивой работы насосов и дождевальной техники содержание сухого вещества в поливной воде должно быть не более 2%.
По сравнению с раздельным внесением животноводческих стоков и чистой воды технология орошения разбавленными стоками более проста, менее трудоемка, и поэтому в настоящее время именно ее можно рекомендовать для практического применения.
Климат является одним из важнейших факторов в процессах почвообразования. Северная лесостепь представляет собой Зауральскую холмистую равнину. По биоклиматическим показателям территория лесостепного Зауралья подразделяется на подзоны: умеренно влажную северную, периодически засушливую центральную и полузасушливую южную. Хозяйство “Дубровское” расположено в северной части Красноармейского района Челябинской области.
Красноармейский район Челябинской области относится к подзоне Центральной, которая является главной почвенной базой земледелия региона.
Климат данной подзоны характеризуется периодической засушливостью и четко выраженной континентальностью климата. По многолетним данным ряда метеостанций средняя температура самого холодного месяца (января) составляет –18,60, а самого теплого (июля) +170, то есть годовые колебания среднемесячных температур равны 35,60. Континентальность климата проявляется и в резком переходе по времени года положительных температур в отрицательные и, наоборот, отрицательных в положительные, в многократном возврате холодов в весенний и раннелетний период.
Переход отрицательных среднесуточных температур в положительные приходится на конец первой декады апреля. Температура выше +50 устанавливается в третьей декаде апреля, а выше +100 – только в первой декаде мая. Продолжительность периода со среднесуточными температурами выше +100 составляет 125-145 дней (примерно с 8 мая по 18 сентября). Сумма положительных температур больше 100 колеблется в пределах 2000-23300С. Однако, безморозный период заметно короче 100-110 дней, а на почве температура без заморозков бывает 90-105 дней. Оттаивание почвы заканчивается 6-21 мая. Позднее оттаивание и связанная с ним низкая температура почвы отрицательно сказывается на деятельности полезных микроорганизмов и на развитие растений.