CC BY
52
СНИЖЕНИЕ МИНЕРАЛИЗАЦИИ КОЛЛЕКТОРНО-ДРЕНАЖНЫХ ВОД БИОЛОГИЧЕСКИМ СПОСОБОМ
© Хамидов М.Х.*, Жураев А.К., Жураев У.А., Хамраев К.Ш., Уринбаев С.К.
Ташкентский институт ирригации и мелиорации, Узбекистан, г. Ташкент Бухарский филиал Ташкентского института ирригации и мелиорации, Узбекистан, г. Бухара
В статье приведены результаты производственных исследований, выполненных автором в направлении разработки технологий использования различных методов подготовки минерализованных вод к орошению сельскохозяйственных культур, в частности по снижению минерализации коллекторно-дренажных вод Бухарской области биологическим способом посредством выращивания водорослей Ряска маленькая (Lemna minor).
Ключевые слова Lemna minor, биологический способ, минерализация, коллекторно-дренажный, водоросли, дефицит водных ресурсов, орошение, сухой остаток, ион хлора, солевой режим, урожайность, хлопчатник.
Дефицит водных ресурсов возрастает во всех странах Центральной Азии, в том числе и в Республике Узбекистан [1]. На сегодняшний день по Республике Узбекистан потребляется 55-56 млрд. м3 водных ресурсов, из которых 92 % используется в орошаемом земледелии.
Среднегодовой расход воды орошаемых земель в Бухарской области составляет 4,2-4,6 млрд. м3, из них почти 50 % (1,9-2,3 млрд. м3) отводится через коллекторно--дренажные сети [2]. Минерализация коллекторно-дренаж-ных вод составляет от 2 г/л до 15 г/л. Их непосредственно повторное использование в периоды дефицита оросительной воды может привести к повышению засоления почвы, что будет негативно воздействовать на рост, развитие растений и к снижению получаемого урожайности хлопчатника до 30-80 % (рис. 1).
В целях разработать безопасные научно обоснованные пределы привлечения коллекторно-дренажных вод для орошения хлопчатника в Бухарской области благодаря разработки биологических приемов, а именно водорослями с особой склонностью к усвоению солей, содержащихся в воде. При этом предложено использовать водоросли Ряска маленькая (Lemna minor), Пистия (Pistia stratiotes), Азолла (Azolla caroliniana), которые, наиболее эф-
* Ректор Ташкентского института ирригации и мелиорации, доктор селскогохозяйственных наук, профессор.
фективно поглощают соли из воды. Водоросли также являются хорошим кормом для скота.
35 -л-
5--
О -I-.-.-.-.-.-.-.-
1 3 5 7 9 11 13 15 17
% Плотного остатка
Рис. 1. Динамика урожайности хлопчатника в зависимости от степени засоленности почвы (С.Н. Рыжов)
Исследования проводились по методикам Уз.НИИХ, ИСМИТИ, ТИИМ, Научного центра агротехнологий в городе Лейбниц (Германия).
В специальных оборудованных лабораторных условиях выращивались указанные выше типы водорослей, приняты 3 варианта опытов (табл. 1) при 3-кратном повторении для определения свойств снижения минерализации коллекторно-дренажных вод биологическим способом с помощью водорослей. В 4 варианте наблюдения проводились в качестве контроля без посадки водного растения [6, 7]. Состав и количество солей было определено по взятым образцам воды, которые брались каждые 12 часов электронным кондуктометром и лабораторией качества Государственного комитета по охране природы Бухарской области.
Таблица 1
Схема опыта
Номер варианта Вид растений Тип воды Минерализация воды, г/л
1-вариант Ряска маленькая (Lemna minor) дренажная вода 1,0-3,0 г/л; 3,0-5,0 г/л; свыше 5,0 г/л
2-вариант Пистия (Pistia stratiotes)
3-вариант Азолла (Azolla caroliniana)
4-вариант (Контроль) Вариант контроля, без посадки водного растения
В опытах испытывались варианты с минерализацией воды в коллекторах 1-3 г/л, 3-5 г/л и выше 5 г/л.
При этом, для проведения полевых опытов с дренажными водами с минерализацией 1-3 г/л, был выбрана дренажная сеть Чакмок-Бухарского района Бухарского областа. Количество сухого остатка в составе дренажной
воды составило 2,74 г/л. Объектом эксперимента дренажа с минерализацией 3-5 г/л был выбрана дренажная сеть Баховуддин-Каганского района Бухарского областа, количество сухого остатка дренажной воды здесь была равна 4,1 г/л. Для опытов дренажных вод с минерализацией выше 5 г/л выбрана дренажная сеть Южный которого находится Каганского района Бухарского областа, где минерализация составляла 5,75 г/л.
До проведения опытов качественный состав солей в дренажных водах был следующим: количество сухого остатка на дренаже Чакмок 2,74 г/л, количество хлор иона 0,216 г/л, ион сульфата - 0,785 г/л, и НСО3 - 0,164 г/л. В дренажной сети Баховуддин количество сухого остатка - 4,1 г/л, хлор иона 0,386 г/л, сульфата - 1,328 г/л, НСО3 - 0,414 г/л. Соответственно количество сухого остатка на коллекторе Южный составило - 5,75 г/л, хлор иона -0,678 г/л, сульфата - 2,449 г/л, НСО3 1,181 г/л.
Результаты опытов и их обсуждение
При исходной минерализации воды в дренажной сети Чакмок, равной 2,74 г/л, выращивание водорослей Lemna minor в конце опытов количество токсичных солей было снижено на 13 % и стало равным 2,40 г/л. В варианте с выращиванием водорослей Pistia stratiotes минерализация дренажной воды уменьшилась на 7 % и составила 2,55 г/л. В варианте, с выращиванием водоросли Azolla caroliniana сухой остаток дренажной воды уменьшилось на 0,14 г/л по сравнению с вариантом, где выращивалась водоросль Lemna minor, минерализация дренажной воды в этом опыте стала равной 2,60 г/л. В контрольном варианте, где водоросли не использовались количество сухого остатка увеличилось от исходной на 0,21 г/л и составило 2,90 г/л.
По содержанию хлор-иона в дренажной воде его количество от исходного 0,216 г/л в 1 - варианте уменьшилось до 10 % или 0,195 г/л. Во 2-м варианте снизилось до 6 %. В 3-м варианте количество хлора в дренажной воде снизилось до 4 %, что составило 0,208 г/л. Контрольном варианте количество хлора увеличилось на 9 %, и стало равно 2,90 г/л. Отношение кол-лекторно-дренажных вод с минерализацией 3-5 г/л. Получили следующие результаты: при фактическом исходном содержании сухого остатка 4,1 г/л, через 120 часов выращивания водорослей, в 1 - варианте количество сухого остатка уменьшилось до 22 % и стало равным 3,20 г/л. Во 2-м варианте количество сухого остатка к концу опытов уменьшилось на 12 %, и стало равным 3,70 г/л. В 3 варианте количество сухого остатка дренажной воды уменьшилось на 6 % и составило 3,85 г/л. Эти значения в контрольном варианте увеличились на 6 % и составили 4,35 г/л.
Если количество хлор-иона к началу экспериментов было равно 0,386 г/л, то к их концу в 1 варианте снизилось до 28 % и стало равным 0,278 г/л. Во 2 варианте количество хлора снизилось на 19 % и составило 0,312 г/л. А так же 3 варианте количество хлор-иона составило 0,345 г/л, и уменьшилось на 11 %. На контроле количество хлора увеличилось на 8 % и составил 0,416 г/л.
Таблица 2
Влияние водорослей на минерализацию дренажных вод
Количество минеральных веществ Количество в дренажной воде (г/л) Варианты
Lemna minor Pistia stratiotes Azolla caroliniana Контроль
в начале опыта в конце эксперимента
Минерализация 1-3 г/л
г/л % г/л % г/л % г/л % г/л %
Cl 0,216 100 0,195 90 0,204 94 0,208 96 0,235 109
SO4 0,785 100 0,724 92 0,750 96 0,762 97 0,845 108
HCO3 0,164 100 0,086 52 0,112 68 0,124 76 0,180 110
Na 0,488 100 0,436 89 0,452 93 0,464 95 0,508 104
Mg 0,228 100 0,204 89 0,210 92 0,215 94 0,241 106
Ca 0,104 100 0,088 85 0,094 90 0,097 93 0,112 108
Сухой остаток 2,74 100 2,40 82 2,55 93 2,60 95 2,90 106
Минерализация 3-5 г/л
Cl 0,386 100 0,278 72 0,312 81 0,345 89 0,416 108
SO4 1,328 100 1,042 78 1,150 87 1,230 93 1,412 106
HCO3 0,414 100 0,186 45 0,248 60 0,324 78 0,436 105
Na 0,384 100 0,314 82 0,352 92 0,357 93 0,406 106
Mg 0,401 100 0,324 81 0,376 94 0,374 93 0,432 108
Ca 0,208 100 0,156 75 0,178 86 0,196 94 0,226 109
Сухой остаток 4,1 100 3,20 77 3,70 90 3,85 94 4,35 106
Минерализация свыше 5 г/л
Cl 0,678 100 0,614 91 0,632 93 0,654 96 0,708 104
SO4 2,449 100 2,254 92 2,345 96 2,360 96 2,57 105
HCO3 0,711 100 0,546 77 0,621 87 0,634 89 0,765 108
Na 0,600 100 0,542 90 0,568 95 0,582 97 0,634 106
Mg 0,469 100 0,412 88 0,436 93 0,448 96 0,495 106
Ca 0,240 100 0,214 89 0,228 95 0,232 97 0,254 106
Сухой остаток 5,75 100 5,30 92 5,35 93 5,50 96 6,05 105
В ходе научных исследований, засеяв водорослей в дренажной воде с минерализацией свыше 5 г/л, определено их влияние на состав минеральных веществ. Анализы опыта показывают что водорослей не хорошо развиваются дренажных водах с повышенной минерализацией, наблюдается незначительное воздействие на количество минеральных веществ, имеющихся в составе дренажной воды.
Анализы исследований показывают, что если в начале, до посева водорослей, количество сухого остатка было равно 5,75 г/л, то в конце исследований получены следующие результаты: в 1 варианте количество сухого остатка уменьшилось до 5,3 г/л, 2 варианте - 5,35 г/л и в 3 варианте сухого остатка составило 5,50 г/л. А в контрольном варианте количество сухого остатка увеличилось на 5 %, и стало равно 6,05 г/л.
В начале опытов количество хлора в дренажной воды равнялось 0,678 г/л, то в конце опытов количество хлора в дренажной воде при 1 варианте уменьшилось до 0,614 г/л, а в 2 варианте до 0,632 г/л, и в 3 - варианте исследований
это значение составило 0,654 г/л. В контрольном варианте количество хлора изменилось до 0,708 г/л или выявлено его увеличение на 4 % (табл. 2). Водорослей не получили хорошего развития на дренажных водах с минерализацией свыше 5 г/л, и в конце опытов их цвет стал светло-зеленого, кончики листьев начали в некоторой степени высыхать. Затем, в дренажных водах с минерализацией 3-5 г/л водорослей хорошо развивались.
Выводы
В условиях Бухарской области в коллекторно-дренажных водах с минерализацией 1-3 г/л, 3-5 г/л и свыше 5 г/л при выращивании водорослей, в результате проведённых опытов по снижению минерализации дренажных вод самая высокая эффективность наблюдалась в варианте выращивания водного растения Lemna minor. Также выявлен хороший рост и развитие данного растения при минерализации дренажных вод 3-5 г/л, снижение количества сухого остатка в составе дренажных вод до 22 %, а ионов хлора до 28 %.
В целях предотвращения наблюдаемого в Республике Узбекистана дефицита воды и создания дополнительных источников воды с помощью водного растения Lemna minor вполне возможно снижая минерализацию кол-лекторно-дренажных вод биологическим способам создать дополнительные источники воды для орошения сельскохозяйственных культур.
Список литературы:
1. Каримов И.А. Мировой финансово-экономический кризис, пути и меры по его преодолению в условиях Узбекистана. - Ташкент, 2009.
2. Мирзажанов К., Авлиякулов А., Безбородов Г., Ахмедов Ж. и др. Рекомендация по применению водосберегающих агротехнологий на хлопковом комплексе. - Т., 2008. - С. 15-16.
3. Landolt E. The family of Lemnaceae - a monographic study, 1 // Veroff. Geobot. Isnt. ETH (Stift. Rübel). - 1986. - № 71. - С. 481.
4. Omar M.S., Aziz M.A The effect soil moisture depletion on Wheat. - Production. Egyptj Soilsi. - 1983. - 23, № 1. - С. 1-17.
5. Губанов И.А., Киселёва К.В., Новиков В.С., Тихомиров В.Н. 306. Lem-na minor L. - Ряска маленькая // Иллюстрированный определитель растений Средней России. В 3-х томах. - М.: Т-во науч. изд. КМК, Ин-т технолог. Иссл., 2002. - Т. 1.
6. Bonomo L., Pastorelli G, Zambon N., Advantages and Limitations of Duckweed-Based Wastewater Treatment Systems. Journal of Water and Science Technology. 1997. 35: 239-246.
7. De Carvallo., Bromilov R., Greenwood R., Uptake of Pesticides from Water by Curly Waterweed Lagarosiphon and Lesser Duckweed lemna minor. Journal of Pest Management Science, 2007. 63 (8): 789-797.
