Влияние органических удобрений на некоторые показатели чернозема выщелоченного

Влияние органических удобрений на некоторые показатели чернозема выщелоченного

Агрономический факультет

Кафедра агроэкологии и агрохимии

ДИПЛОМНАЯ РАБОТА

(Выпускная квалификационная работа)

ВЛИЯНИЕ ОРГАНИЧЕСКИХ УДОБРЕНИЙ НА НЕКОТОРЫЕ ПОКАЗАТЕЛИ ЧЕРНОЗЕМА ВЫЩЕЛОЧЕННОГО

Введение

Подъем сельскохозяйственного производства требует внедрения прогрессивных технологий, сохранения и повышения плодородия почв. В системе мероприятий, направленных на решение этой проблемы, одно из главных мест принадлежит органическим удобрениям как самому радикальному и многофакторному средству окультуривания почв, средству повышения эффективности химизации сельского хозяйства и обеспечения высоких и стабильных урожаев.

В последние годы органические удобрения широко применяются при комплексном агрохимическом окультуривании полей, которое предусматривает повышение плодородие почв и урожайности сельскохозяйственных культур на основе интенсивного применения удобрений.

Органические удобрения - это разной степени разложения органического вещества растительного, животного, растительно - животного и промышленного - бытового происхождения. Количественный и качественный состав органических удобрений зависят от их происхождения, условий накопления и хранения. Эти удобрения содержат обычно много влаги и питательных различных элементов (практически все находившиеся в живых организмах, из которых они получены), но в небольших количествах, поэтому их называют полными удобрениями. Они обычно мало транспортабельны, их применяют на местах (или вблизи) получения и поэтому называют местными.

Органические удобрения - это и энергетический материал, и источник пищи для почвенных микроорганизмов, причем многие из них (навоз, фекалии, компосты с их участием и другие) сами очень богаты микрофлорой и, следовательно, обогащают почву и этим компонентом. Органические удобрения - важнейший фактор практического регулирования многих показателей плодородия почв: содержания органического вещества, подвижных форм азота, фосфора, калия, кальция, алюминия, железа, марганца и других микро- и макроэлементов, кислотности, ЕКО, степени насыщенности основаниями, биологической активности, вводно-воздушного режима и так далее.

Все органические удобрения при минерализации их являются для растений дополнительным источником и диоксида углерода, то есть улучшают не только корневое, но и воздушное питание растений.

Наиболее эффективным среди органических удобрений является навоз. При длительном применении навоз существенно улучшает физико-химические свойства почвы - увеличивает запас питательных веществ, обогащает почву микрофлорой, усиливает ее биологическую активность и выделение углекислоты, уменьшает сопротивление почвы при механической обработке, создает оптимальные условия для минерального питания растений.

Навоз - это в разной степени разбавленная водой текучая смесь кала и мочи животных (бесподстилочный). Нередко в состав смеси попадает небольшое количество остатков корма и подстилки (подстилочный).

Текучесть навоза зависит от содержания в нем сухого и коллоидных частиц. Текучесть навоза в значительной степени упрощает его уборку из животноводческих помещений, создает условия для полной механизации трудоемких работ.

В животноводческих стоках высока концентрация питательных веществ, 70% которых составляет органика с большим количеством полезной микрофлоры. В состав их входят азотно-калийно-фосфорные соединения. Кроме того, в животноводческих стоках содержится значительное количество микроэлементов: бора, марганца, меди, цинка. Все вещества находятся в легкодоступной форме.

Удобрительные поливы животноводческими стоками имеют ряд преимуществ перед внесением минеральных удобрений с обычной поливной водой: фосфор в стоках используется растениями лучше, калий представлен бесхлорной формой (по сравнению с хлорсодержащими минеральными удобрениями), азот - легко усвояемой аммиачной формой.

Навоз обладает рядом недостатков, существенно снижающих эффективность его как органического удобрения: потери питательных элементов при хранении, большое содержание всхожих семян сорных растений, зараженность яйцами и личинками гельминтов, резкий неприятный запах и др.

Эффективность применения навоза зависит от нормы внесения, содержания питательных веществ и возможности превращения их в доступную форму, условий применения, характеризуемых сроком внесения удобрений, типам почв, сельскохозяйственной культурой и качеством работ (равномерность распределения).

Цель моей дипломной работы - изучение влияния стоков на динамику азота почвы и на качество кормовых культур.

Для достижения цели необходимо выполнить следующие задачи:

1. Изучить химический состав и дать оценку пригодности животноводческих стоков для орошения;

2. Изучить влияние орошения стоками на агромелиоративные показатели чернозема выщелоченного;

3. Оценить влияние орошения стоками на качество кормовой культуры

1. Литературный обзор

1.1 Использование навоза в растениеводстве

1.1.1 Действие питательных веществ навоза

Для рационального использования в растениеводстве питательных элементов и органического вещества навоза следует применять типовую систему удобрения. Вносимые с органическими удобрениями питательные вещества учитываются при определении потребности в минеральных удобрениях.

Эффективность внесенных в предыдущем году органических удобрений зависит от их вида и действия на урожай, а так же от влияния предшествующей культуры, и учитываются в рекомендациях по применению удобрений.

Питательные вещества навоза, оказывающие действие на урожай удобряемой культуры, непосредственно сравнимы с питательными веществами минеральных удобрений через эквиваленты минеральных удобрений и в качестве таковых используется при составлении системы удобрений.

При применении навоза необходимо учитывать нормы внесения, содержание питательных веществ и возможности превращения их в доступную форму, условия применения, характеризуемые сроками внесения удобрений, типом почвы, сельскохозяйственной культурой и качеством работ (равномерность распределения, заделка в почву).

Определение доз навоза под отдельные сельскохозяйственные культуры осуществляется на основе содержания и доли азота в почве, которая должна покрываться навозом. В навозе 50-60 % азота находится в растворимой форме. Потери азота из бесподстилочного навоза более высокие по сравнению с подстилочным навозом. Кроме того, доля растворимого и связанного в органической форме азота оказывает существенное влияние на последствия бесподстилочного навоза. Для азота навоза эквиваленты минеральных удобрений дифференцируются в зависимости от почвы, погодно-климатических условий района, срока применения и удобряемой культуры.

Для фосфора бесподстилочного навоз, как и для фосфора подстилочного навоза, эквивалент - минеральных фосфорных удобрений считается равными 100. Доступность для растений калия из бесподстилочного навоза такая же, как и калия из минеральных удобрений. Эквивалент минеральных удобрений для калия бесподстилочного навоза одинаков для всех культур, имеет значения от 60 до 100 и зависит главным образом от типа почвы и срока внесения (П.Я. Семенова, 1982).

1.1.2 Воспроизводство органического вещества почвы

Регулярное и достаточное обеспечение почвы органическим веществом способствует поддержанию и значительному улучшению физических и биологических свойств почвы, определяющих ее плодородие. Особенно это касается структуры почвы, влагоемкости, а на богатых коллоидами почвах речь идет прежде всего о воздушном и водном режиме. При этом наблюдается повышение способности почвы к накоплению и превращению питательных веществ и ее фитопатогенной устойчивости. Воспроизводство органического вещества почвы должно обеспечиваться за счет использования всех имеющихся и пригодных к сельскохозяйственному применению органических веществ. Все это нужно учитывать при использовании навоза в растениеводстве.

В связи с высокой долей питательных легкорастворимых элементов (особенно азота) навоз используется для обеспечения растений питательными веществами. В тоже время, содержащееся в нем органическое вещество, способствует воспроизводству почвенного гумуса. Органическое вещество бесподстилочного навоза по своему составу и воспроизводственной способности гумуса отличается от подстилочного навоза. Оно имеет значительно более узкое отношение С:N, которое чаще всего бывает равным 5:1 или 10:1. К тому же органическое вещество навоза легче разлагается. Воспроизводственная способность гумуса органического вещества бесподстилочного навоза составляет примерно 60% от воспроизводственной способности органического вещества подстилочного навоза. Это нужно иметь в виду при расчете потребности и поступления органического вещества (П.Я. Семенова, 1982).

Для воспроизводства органического вещества почвы можно использовать также солому в сочетании с бесподстилочным навозом, что оказывает благоприятное влияние на урожай и содержание гумуса в почве. В многочисленных полевых опытах было показано, что совместное применение бесподстилочного навоза и соломы оказывает такое же влияние на урожай и содержание углерода и азота в почве, как и внесение подстилочного навоза (П.Я. Семенова, 1982).

Весьма целесообразно сочетать удобрение бесподстилочным навозом с внесением бедных азотом органических веществ. Благоприятную комбинацию представляет удобрение бесподстилочным навозом и возделывание небобовых промежуточных культур, в особенности разных видов капусты, в результате чего резко уменьшается вымывание питательных веществ. При использовании бесподстилочного навоза под однолетние травы или после них, когда в почве остается большая масса корней бедных азотом, также возникают благоприятные условия для быстрого превращения этих растительных остатков и синтеза высокополимерных органических веществ в почве.

При расчете количества вносимого с бесподстилочным навозом органического вещества надо исходить из дозы бесподстилочного навоза и содержания в нем органического вещества. Для определения содержания органического вещества в бесподстилочном навозе надо содержание сухого вещества уменьшить на 25%, так как в бесподстилочном навозе могут содержаться другие твердые неорганические вещества (например, песок).

При норме 50 м3/га бесподстилочного навоза, содержащего 4% сухого вещества, в почву поступает около 1,5 тонн органического вещества и соответственно 0,9 тонн воспроизводственного органического вещества. Такое количество в значительной степени способствует воспроизводству органического вещества почвы, однако при сильном насыщении севооборота пропашными и зерновыми культурами его бывает недостаточно, чтобы гарантировать воспроизводство почвенного гумуса. Поэтому при упомянутой структуре посевных площадей необходимо дополнительно вносить другие органические вещества. Наоборот, в севооборотах с высокой долей однолетних кормовых культур (не менее40%) потребность почвы в органическом веществе часто покрывается одними пожнивными и корневыми остатками растений (П.Я. Семенова, 1982).

1.1.3 Влияние навоза на свойства почвы

Важным свойством почвы, характеризующим ее способность удерживать катионы питательных веществ (K+, Ca++, Mg++, NH+4, и др.) от вымывания, противостоять подкислению, является емкость поглощения. Во многих почвенно-климатических зонах систематическое применение твердых органических удобрений, в том числе и навоза, увеличивает емкость поглощения почв, способствует стабилизации реакции почвенного раствора.

Животноводческие стоки при длительном применении уплотняют почвы, уменьшая объем пор, ухудшают их инфильтрационные свойства (В.А. Андреев, М.Н. Новиков, С.М. Лукин, 1990).

В условиях интенсивного земледелия большое значение имеет регулирование вводно-физических и агрохимических свойств почв, а также оптимизация минерального питания растений.

Органические удобрения, и в частности навоз, как правило, повышает биологическую активность почвы.

По данным А.Э. Озолини, Р.Р. Визлы (А.Н. Небольсин и др., 1987), основное воздействие жидкого навоза по сравнению с твердыми выражались в быстром и значительном приросте количества нитрификаторов и денитрификаторов и повышении нитрифицирующей способности почвы.

На активность микрофлоры влияют сроки внесения навоза, его дозы и способы заделки. Использование больших норм жидкого навоза тормозит течение биохимических процессов в почве (И.И. Тимченко, З.И. Бойко, 1983).

Одним из важнейших показателей плодородия почвы является содержание в ней гумуса.

В связи с интенсивным применением минеральных удобрений снизилось значение гумуса как источника элементов питания для растений, но неизмеримо возросла его роль как разностороннего регулятора почвенных процессов. Поэтому не только восстановление, но и увеличение запасов органических веществ остается обязательным условием рациональных систем земледелия.

Положительное влияние на накопление гумуса оказывают навозные стоки, особенно в полях с однолетними травами. Систематическое использование навозных стоков на удобрение однолетних трав обусловило увеличение гумусированности не только пахотного, но и подпахотного горизонта почвы. Применение жидкого навоза и навозных стоков в пропашных севооборотах при оптимальных гидротермических режимах могут способствовать усилению минерализации органического вещества почвы и потери гумуса. Эти негативные явления устраняются путем совместного использования в качестве удобрения навоза и соломы (Т. Кольбе, Г. Штумпе, 1972; О.Е. Авров, В.М. Мороз, 1979; М.Шкарда, 1985; П.Я. Семенов, 1987; Е.И. Алиева, 1987; Р.Р. Визла, 1987).

Многие органические удобрения на основе навоза содержат элементы питания растений в доступной форме, поэтому при внесении их в почву заметно улучшается ее пищевой режим.

Навозные стоки способствуют резкому увеличению содержания в почве азота и фосфора, отмечается улучшение калийного питания растений. Все это положительно сказалось на формировании урожая однолетних трав. Так, прибавка урожая зеленой массы на фоне стоков из расчета N300 составляла 230 ц/га, N400-319, N500-348 ц/га.

От минеральных удобрений, внесенных эквивалентно содержанию NPK в навозных стоках из расчета N300, отдача была выше на 34%, что обусловлено в основном потерей из стоков аммиачного азота при поверхностном их внесении (В.А. Андреев, М.Н. Новиков, С.М. Лукин, 1990).

1.1.4 Влияние удобрения навозом на качество урожая

При орошении животноводческими стоками наибольшую прибавку урожая дают однолетние травы (викоовсяная смесь, суданская трава).

На орошение стоками также хорошо отзываются силосные культуры: кукуруза, подсолнечник, а также ячмень на кормовое зерно. Однако противопоказано ежегодно применять чрезмерно высокие нормы навоза на одних и тех же земельных участках, т.к. это не обеспечивает дальнейшего роста урожая.

Величину поливных норм определяют в зависимости от выпавших осадков и среднесуточной температуры воздуха за период между поливами.

Так, внесение среднегодовой нормы азота более 246 кг/га (1232 кг/га за 5 лет) не вызывало существенного повышения продуктивности кормового севооборота и сопровождалось накоплением нитратов в растениях и почве. При внесении больших норм под кормовые культуры в них накапливается значительное количество нитратов. Содержание нитратного азота свыше 0,1% в расчете на сухое вещество корма может быть опасным для здоровья животных. Количество фосфора, кальция и магния с увеличением норм навоза повышается незначительно (В.А. Васильев, Н.В. Филиппова, 1988).

Рекомендуется нормы внесения стоков применять дифференцированно. Если оптимальными нормами, выявленными в процессе комплексных исследований, можно орошать кормовые культуры неограниченное время, то внесение повышенных норм должно быть ограничено во времени.

Воздействие стоков на урожайность однолетних трав близко к действию эквивалентных доз минеральных удобрений. При увеличении нормы сточных вод от 240 до 420 кг/га азота урожайность возрастала от 8,35 до 10,30 т/га сухой массы.

При промышленной технологии заготовки зеленых кормов важным показателем является равномерность выхода продукции в течение вегетационного периода.

При норме стоков 240-300 кг/га азота урожайность убывала от 27-28% в начале сезона до 22% в конце. Амплитуда колебаний урожайности возрастает с увеличением норм внесения стоков. Влияние метеоусловий выражается в том, что если в силу неблагоприятной погоды травы не смогли за весь сезон использовать питательные вещества в полной мере и урожайность оказалась ниже потенциально возможной, то в почве остаются питательные неиспользованные вещества. Такое регулирующее воздействие метеофакторов на урожайность проявляется и в многолетний период.

При орошении животноводческими стоками кормовых культур существенные изменения происходят в их химическом составе.

При орошении животноводческими стоками однолетних трав в них увеличивается содержание протеина, зольных веществ, в отдельных случаях - жира. Резкое увеличение количества сырого протеина отмечалось при внесении 240 кг/га азота - 20,1%, при увеличении нормы до 360 кг/га азота содержание протеина снижалось до 17,9%. По питательным свойствам продукции оптимальной нормой для однолетних трав является 240 кг/га азота. Эта норма оптимальна и по урожайности.

Орошение животноводческими стоками многолетних и однолетних трав, резко увеличивая выход протеина, оказывает существенное влияние и на его структуру. В небелковой части сырого протеина увеличивается содержание нитратной формы азота. На накопление в травах нитратов решающим образом влияют нормы внесения стоков. С увеличением их от 240 до 420 кг/га азота содержание нитратов в травах увеличивается в 4-5 раз.

В однолетних травах без орошения и с орошением умеренной нормой стоков (120 кг/га азота) содержание нитратов и нитритов несколько выше, чем в многолетних травах, но при внесении повышенной нормы (360 кг/га азота) оно выравнивается: 89,27 мг азота на 100г сухого вещества в однолетних травах и 90,36 - в многолетних травах.

По данным специалистов, накопление в кормах нитратов свыше 0,5% угрожает интоксикацией животных. В пересчете на азот это составляет 0,11% (В.И. Штыков, Я.З. Шевелев, О.Ю. Кошевой, 1987).

Качество кормов трав при орошении животноводческими стоками нормой 420 кг/га азота нельзя считать удовлетворительным. Близким к опасному уровню (0,09%) было и содержание нитратного азота в многолетних и однолетних травах при внесении со стоками 360 кг/га азота.

Оптимальной нормой для однолетних трав по кормовому качеству растений является 240 кг/га азота.

Если среднюю урожайность на орошаемых стоками полях принять равной 10 тыс. корм. ед/га, общий сбор кормов с 1000 га составит 10 тыс. т. корм. ед. Затраты кормов составляют 27 тыс. т. корм. ед. в год, из них 57% - травяная мука, грубые и сочные корма (в основном сенаж и силос). Таким образом, оросительные системы дают возможность на 40% обеспечить потребности содержащихся животных в кормах и на 65% - в травяной муке, грубых и сочных кормах.

Высокая урожайность культур, совершенная технология мелиоративных и сельскохозяйственных работ на полях орошения обеспечат перевод кормопроизводства на индустриальную основу.

1.1.5 Режим орошения животноводческими стоками

Для получения высоких и качественных урожаев поступление питательных веществ в почву должно соответствовать потребностям сельскохозяйственных культур: недостаток питательных веществ приводит к недобору урожая, избыток - негативно сказывается на качестве растениеводческой продукции; несбалансированность питательных веществ также отрицательно влияет на урожайность и качество продукции. Таким образом, нормы внесения питательных веществ, а следовательно, и поливные и оросительные нормы необходимо проводить в соответствие с требованиями культур к пищевому режиму.

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.

2. Характеристика места и условий работы

2.1 Климатические условия

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.

Осадков за период активной вегетации растений выпадает в пределах 240-250 мм. Влагозапасы в метровом слое почвы к моменту посева зерновых культур бывают достаточными - 140-170 мм. Гидротермический коэффициент (по Селянинову ) в весенне-летний период составляет 1,2-1,4.

Поэтому центральная лесостепь Зауралья одна из наиболее благоприятных для развития земледелия. Все сорта основных зерновых культур здесь обеспечены теплом.

Устойчивый снежный покров устанавливается в середине ноября, достигая 30-40 см, и сохраняется 150-160 дней.

Погодные условия при проведении полевых исследований за три наблюдаемых года (2001, 2002, 2003) были разнообразными (табл. 1).

Таблица 1 - Характеристика погодных условий 2001-2003 годов.

Климатические условия в периоды проведения опытов взяты из Бродокалмакской метеостанции. Подведя итог по данным таблицы 1, можно увидеть, что июнь и июль 2001 года отличались температурами превышающими среднемноголетние значения как по декадам, так и в целом по месяцам, но благодаря достаточно большому количеству прошедших дождей (июнь - 110,0 мм, при среднемноголетнем - 52,0 мм; июль - 55,5 мм, при среднемноголетнем - 82 мм) засухи характерные для этих месяцев, были исключены.

В августе 2001 года не происходило резкого понижения среднесуточных температур воздуха, даже в третьей декаде. Температура оставалась на уровне 16-180С. Осадки, хотя и незначительно, превысили обычное для этого месяца количество, но это не сказалось отрицательно на прохождении фаз спелости зерновых культур. Благодаря этому и достаточно тёплому, сухому сентябрю уборочные работы прошли в оптимальные для Зауралья сроки.

Гидротермический коэффициент по Селянинову составил 1,38, что подтверждает вывод о том, что 2001 год был благоприятный для возделывания сельскохозяйственных культур.

Май 2002 года характеризовался небольшим количеством осадков, с наибольшим показателем в начале месяца. Среднемесячная температура составила 10,20С. Июнь 2002 года отличался пониженной температурой по сравнению с двумя предыдущими годами, а количество выпавших осадков превысило среднемноголетние данные на 16,2 мм. В июле происходило снижение температуры по декадам, а август 2002 года характеризовался недостаточной обеспеченностью теплом и большим количеством осадков.

Осадков в мае 2003 года было значительно больше по сравнению с предыдущими годами. Среднемесячная температура составила 13,3єС. В июле наблюдается понижение температуры по декадам, а в августе - повышение. Гидротермический коэффициент составил 1,39.

2.2 Агрохимическая характеристика чернозёмов выщелоченных Челябинской области

Выщелоченные чернозёмы являются лучшими пахотными почвами Зауралья. В Челябинской области они занимают площадь 1,36 млн.га. Выщелоченные чернозёмы имеют сравнительно большую мощность гумусового горизонта (30-50см), карбонаты в них залегают менее глубоко по сравнению с оподзоленными чернозёмами. Для выщелоченных чернозёмов характерно заметное уплотнение переходного (АВ) и иллювиального (В) горизонтов, отсутствие кремнеземистой присыпки и ореховатой структуры. Благодаря сравнительно мощному пахотному слою они характеризуются благоприятными для большинства сельскохозяйственных культур водно-физическими и физико-химическими свойствами. Однако они нередко имеют низкую обеспеченность доступными элементами питания, особенно фосфором (И.В. Синявский, 2001).

Выщелоченные чернозёмы Зауралья характеризуются достаточно высоким содержанием пылеватой и илистой фракции, то есть частиц размером 0,01-0,001 мм и менее 0,001 мм. Они имеют преимущественно мелкопылевато-иловатый и иловато-пылеватый тяжелосуглинистый, реже среднесуглинистый и легкосуглинистый состав, но встречаются разновидности иного гранулометрического состава (А.П. Козаченко, 1999).

Равновесная объемная масса пахотного слоя черноземов выщелоченных колеблется в пределах 1-1,1 г/см3, что обеспечивает общую порозность биологически активного слоя 57-60%, то есть такую, которая обеспечивает оптимальный водно-воздушный режим. Устойчивость сложения обеспечена высоким содержанием водопрочных агрегатов более 0,25мм.

Физико-химические свойства почвы оцениваются по показателю кислотности: актуальной (водная вытяжка), обменной (вытяжка раствором нейтральной соли KСl), и гидролитической (вытяжка раствором гидролитически щелочной соли CH3COONa). Актуальная кислотность обусловлена повышенной концентрацией в почвенном растворе ионов Н+ по сравнению с ОН- и выражена значением отрицательного логарифма концентрации водородного иона рН, который непосредственно обеспечивает ту или иную степень кислотности почвы. Для черноземов выщелоченных характерна слабокислая реакция в пахотном горизонте. На этом уровне она сохраняется до горизонта ВС и С. Гумуса в пахотном слое содержится 7,63%, а запас составляет 210 т/га. По принятой градации это высокий показатель гумусового состояния.

Определение содержания и запаса азота подтверждает известную связь между количеством в почве этого элемента и гумуса. Со снижением содержания гумуса вниз по профилю почвы следует соответственно снижение содержания азота. В пахотном слое азота содержится 0,264% или 7,84 т/га. Однако, только 3,1-4,3% этого количества приходится на легкогидролизуемую фракцию, которая наиболее доступна почвенным микроорганизмам и является ближайшим резервом для трансформации в минеральную, усваиваемую растениями форму.

Слабокислая среда черноземов выщелоченных создает условия для повышения подвижности фосфатов. Концентрация фосфора в пахотном слое составляет 0,135% в подпахотном - 0,089% или 3,72 и 1,56 т/га. В то же время содержание его подвижных фракций как правило низкое.

По отношению к валовому фосфору подвижные фракции составляют менее 0,5%. Черноземы выщелоченные имеют среднюю и повышенную обеспеченность калием, если судить по содержанию его обменной фракции. В пахотном слое его содержится 7,22% или 61,7 т/га, в подпахотном - 2,23% или 39 т/га. В поглощающем комплексе на долю обменного калия приходится 0,55-0,90%.

На участке предполагаемого орошения животноводческими стоками по специфике мелиоративного воздействия встречаются две мелиоративные группы.

Первая мелиоративная группа

К данной группе отнесены почвы, формирующиеся при залегании грунтовых вод глубже 5-ти метров с минерализацией 0,3-1 г/л и занимающие верхние части пологих склонов. Это лучшие почвы. Формируются на тяжелых делювиальных карбонатных суглинках. Преобладающими видами по гумусности и мощности являются черноземы среднегумусные среднемощные. Мощность гумусового горизонта 42-45 см, а у маломощных 36-40 см. Естественное плодородие почв высокое. Содержание гумуса в пахотном горизонте от 5,2 до 9,1 %. Обеспеченность элементами питания высокое фосфатами - 11,3-12,2 мг/100г почвы, обменным калием - 10,9 мг/100 г почвы, общим азотом - 290-330 мг/100г почвы.

Реакция почвенного раствора нейтральная в гумусовом горизонте 6,5-7,1 и слабощелочная в почвообразующей породе 8,1-8,3. Емкость поглощения в гумусовом горизонте высокая 43 мг - экв/100г почвы. Почвы не засолены. Объемная масса в гумусовом горизонте составляет 1,24 г/см3. Общая порозность почв удовлетворительная для пахотного слоя 54%. Коэффициент дисперсности составляет 15%. Коэффициент впитывания в пахотном горизонте 0,47-0,79 м/сут, в слое 44-64 см - 0,73-0,96 м/сут. При орошении ухудшения свойств почв не предвидится. Почвы пригодны под любые районированные культуры и нуждаются в орошении.

Вторая мелиоративная группа

Данные почвы приурочены к средним частям склона. Формируются на тяжелых делювиальных карбонатных суглинках, при залегании уровня грунтовых вод на глубине 3-5 метра с минерализацией 0,3-1,0 г/м.

В зависимости от сложности мероприятий по мелиоративному освоению разделяются на две подгруппы.

В первую подгруппу выделены почвы лугово-черноземные, выщелоченные средне и тяжелосуглинистые. По своим морфологическим свойствам они близки к почвам первой мелиоративной группы. По механическому составу преобладают среднесуглинистые почвы, но встречаются и тяжелосуглинистые. Естественное плодородие почв высокое. По гумусности, почвы отнесены к среднегумусным. Содержание гумуса в пахотном горизонте 8,0-9,1%. Обеспеченность элементами питания высокая. Реакция почвенного раствора от нейтральной (6,5-7,8) до слабощелочной (8,0-8,3) вниз по профилю. Емкость поглощения высокая 43,5-45,3 мг-экв/100г почвы. Почвенный профиль не засолен. Водно-физические свойства аналогичны первой группе. Почвы пригодны под любые районированные культуры и нуждаются в орошении. Поливная норма на 1/3 ниже, чем для первой группы.

Страницы: 1, 2