CC BY
38
К МЕТОДИКЕ ОЦЕНКИ НОРМ ВНЕСЕНИЯ СТОЧНЫХ ВОД В ПОЧВУ ПОД КУЛЬТУРЫ
В.П.Герасименко, Ю.А.Нагорных
Аннотация. На основе данных химико-аналитического анализа сточных вод и почвы, предлагается методика оценки норм внесения в почву под конкретную культуру не разбавленных водой сточных вод.
Ключевые слова: сточные воды, биофильные элементы, тяжелые металлы, микроэлементы, нормы полива, опасность загрязнения почвы, сельскохозяйственные культуры.
Сточные воды (СВ) свинокомплексов содержат разжиженный водой навоз с высоким содержанием органического вещества, микроэлементов и биофильных элементов и поэтому широко могут использоваться на полях орошения в качестве удобрения. Об этом свидетельствуют данные, приведенные в таблице 1, характеризующие качество сточных вод свиноводческого комплекса в с. Верхняя Груня Кореневского района Курской области. Химико-аналитические анализы выполнены в 2011 г. на станции агрохимической службы «Рыльская» (Курская область).
Из приведенных в таблице 1 данных видно, что кислотность свиноводческих стоков близка к нейтральной ( рН 6,6), что находится в пределах требований ГОСТ- 2001 который допускает рН 5,5-8,5. Они характеризуются высоким содержанием нитратов (363,1 мг/
кг). СВ имеют высокое содержание органического ве-щества-37,8 % ( ГОСТ-2001 рекомендует использовать СВ с содержанием органического вещества 20 % и более).
Содержание натрия ( с учетом кальция и магния ) в стоках таково, что оно не может привести к солонцева-нию почв, так как SAR ( Sodium adsorption ratio) меньше соответствующих нормативов [ 1,2 ]. Необходимо отметить, что в стоках концентрация тяжелых металлов (Cu, Ca, Pb, Zn, Co) превышает ПДК, причем по цинку в 21 раз, по кадмию в 117 раз, по свинцу в 223 раза, кобальту в 10 раз. Поэтому в ходе дальнейших исследований намечается подбор сорбентов для нейтрализации тяжелых металлов.
В аспекте использования СВ важным вопросом является установление норм СВ для внесения в почву с учетом ее плодородия, качества СВ и вида конкретной культуры. Анализ литературы показывает, что для решения этого вопроса чаще всего назначают несколько норм поливов, а затем на основе опытных данных выбирают оптимальную дозу внесения СВ в почву, ориентируясь при этом на максимум выхода продукции. Такой подход является затратным и, как правило, приближенным.
С целью решения этого вопроса, кроме определения качества свиноводческих стоков, в 2011 г. были отобраны почвенные образцы в ЗАО «Южная» Коре-
невского района и проведены анализы почвы, в которую будут вноситься свиноводческие стоки. Анализ чернозема типичного среднесуглинистого в пахотном (0-20 см) слое показал, что содержание гумуса 5,1 % , кислотность рН 5,1 (почва слабокислая), содержание легкогидролизуемого азота 134,4 мг/кг (обеспеченность высокая при рН 5-6 для всех культур), Р2О5 - 36,1 мг/100 г почвы (обеспеченность высокая), К2О - 14 мг/100 г почвы (обеспеченность средняя), гидролитическая кислотность -3,79 мг-экв/100 г почвы; Са2 и Ыд2 соответственно 20 и 8 мг-экв/100 г почвы. Содержание микроэлементов и тяжелых металлов в почве приведено в таблице 2.
Таблица 1 - Результаты анализов сточных вод свинокомплекса
Наименование Нормативы на Результаты
показателя методы испытаний измерений
Кислотность, рН ед. 27979-80 6,6
Содержание нитра- МУ, М.-1996 363,1
тов, мг/кг
Азот общий, мг/кг 26715-85 200
Фосфор общий, 26717-85 900
мг/кг
Калий общий, мг/кг 26718-85 500
Кальций, мг/кг 26487-85 2000
Магний, мг/кг 26487-85 300
Бор, мг/кг Р 50688-94 1500
Натрий, мг/кг 26427-85 10
Сера, мг/кг 26490-85 400
Органическое ве- 26213-91 37,8
щество, %
Микроэлементы Р 50683-94 6,4
(мг/кг) : медь
цинк Р 50686-94 54
марганец Р 50685-94 60
кобальт - 8,4
цинк Р 50686-94 54
марганец Р 50685-94 60
кобальт - 8,4
Показатель Нормативы на методы испытаний Содержание Обеспеченность
Нитраты 26951-86 12,6 130
Натрий 26427-85 180 -
Микроэлементы
Медь Р50683-94 0,05 низкая
Цинк Р50686-94 1 низкая
Марганец Р50685-94 10,6 средняя
Бор Р50688-94 0,45 средняя
Тяжелые металлы
Кадмий МУ, М.-1996 0,3 1
Свинец 11,4 65
Медь 10,8 66
Цинк 43 110
Кобальт 13,4 -
Данные таблицы 2 показывают, что нитратов в почве почти в 10 раз меньше ПДК. Обеспеченность почвы микроэлементами варьирует от низкой до средней, что требует внесения соответствующих микроудобрений, а содержание тяжелых металлов намного ниже ПДК.
Поскольку почва загрязнена несколькими тяжелыми металлами, то целесообразно произвести оценку опасности ее загрязнения по формуле:
23 = ^Кс -(п-1), ( 1 )
где Кс - коэффициент концентрации элемента, определяемый отношением его содержания в загрязненной почве к фоновому; п - число химических элементов-загрязнителей. Фоновое содержание валовых форм для чернозема типичного следующее (мг/кг): 0,09- кадмий; 8,9 - свинец; 10,5- медь; 28,5- цинк; 15 - медь [1]. Таким образом, показатель 2з = 4,04, то есть категория загрязнения почвы - низкая.
Сравнение содержания биофильных элементов в стоках с нормативными значениями [2] , характеризующими их удобрительную ценность, показывает, что свиноводческие стоки относятся к категории «высокой» по обеспеченности азотом, фосфором и калием (таблица 3). Так, содержание в стоках азота в 2 раза, калия в 7 раз, фосфора в 30 раз больше норматива. Так что внесение их в почву положительно повлияет на плодородие чернозема типичного.
Стоки свиноводческого комплекса будут вноситься в почву ( чернозем типичный, среднесуглинистый ) при выращивании картофеля и сахарной свеклы в 2012 и 2013 гг. на опытном участке в ЗАО «Южная», Коренев-ского района.
Таблица 3 - Характеристика свиноводческих стоков
Таблица 2 - Содержание химических элементов
Элемент Содержание биофиль-ных элементов в стоках Нормативное содержание элементов в стоках, соответствующее категории «высокой» удобрительной ценности Содержание элементов в черноземе типичном среднесуглини-стом
N 200 > 100 134,4
к2о 500 > 70 140
Р2О5 900 > 30 361
При этом норму полива можно установить исходя из содержания основных питательных элементов в стоках на основе применения формулы [1,2 ]:
дсв =
103 • Р„
С
( 2 )
где Ру - вынос азота, фосфора и калия с.-х. культурой (кг /га) при планируемой урожайности; С^РКГ концентрация азота, фосфора и калия в стоках, мг/кг; иу -коэффициент использования азота (иу = 0,6-0,7), фосфора (иу= 0,6-0,7) и калия (иу = 0,6).
Планируемая урожайность картофеля 170 ц/га, сахарной свеклы - 410 ц/га. Вынос азота, фосфора и калия картофелем и сахарной свеклой приведен в таблице 4.
С учетом данных таблицы 4, фактического содержания питательных элементов в стоках и средних коэффициентов использования азота, фосфора и калия культурами производим необходимые расчеты по формуле (2).
и
у
Для картофеля вычисляем норму полива стоками по азоту: QN = 785 м3/га; фосфору Qp = 58 м3/га; калию Qк = 510 м3/га. За дозу внесения в почву под картофель не разбавленных водой свиноводческих стоков принимаем минимальную из трех расчетных величин, то есть 58 м3/га.
Таблица 4 - Вынос биофильных элементов картофелем и сахарной свеклой при планируемой урожайности
Культура Планируемая урожайность, ц/га Вынос элементов (кг/1 ц основной продукции) Вынос элементов при планируемой урожайности, кг/га
N Р К N Р К
Картофель 170 0,6 0,2 0,9 102 34 153
Сахарная свекла 410 0,5 0,21 0,68 205 86,1 278,8
Аналогичные расчеты выполняем для сахарной свеклы. Для этой культуры норма полива стоками по азоту QN = 1577 м3/га; фосфору QP = 147 м3/га; калию
Qк = 929 м3/га. За дозу внесения в почву под сахарную свеклу не разбавленных водой свиноводческих стоков следует принять минимальную из трех расчетных величин, то есть 147 м3/га.
Таким образом, применение изложенной методики позволяет достаточно объективно, на расчетной основе, установить норму внесения сточных вод в почву с учетом возделываемой культуры и тем самым оптимизировать антропогенную нагрузку на агроландшафт.
Список использованных источников
1 Герасименко, В.П. Практикум по агроэкологии/Ж .П.Герасименко. - СПб.: Лань, 2009.- 432 с.
2 Орошение. Справочник/ под ред. акад. ВАСХНИЛ Б.Б.Шумакова.- М.: ВО Агропромиздат, 1990.- 415 с.
Информация об авторах
Герасименко Виктор Поликарпович, доктор сельскохозяйственных наук, профессор кафедры экологии и охраны природы ФГБОУ ВПО «Курская ГСХА», Е-шаЛ: gvikpol@mail.ru
Нагорных Юлия Анатольевна, аспирант ФГБОУ ВПО «Курская ГСХА», Е-шаП: nagornih.jul@mail.ru
