Введение к работе
Актуальность проблемы. Во многих регионах России загрязнение воды становится угрозой для окружающей среды. Загрязненные неочищенные или недостаточно очищенные стоки, содержащие различные полютанты, попадают в поверхностные и подземные воды, представляя огромный риск для здоровья людей. В тоже время требуется вода для орошения, особенно в засушливых регионах, при одновременной её экономии. Решение данных проблем является актуальным для Алтайского края.
В 2005 г. поступление загрязненных сточных вод в поверхностные водные объекты Алтайского края (без очистки и недостаточно очищенных) составило 34480 тыс. м3.
Малые населенные пункты края, имеющие канализацию, сбрасывают сточные воды на поля фильтрации, на рельеф местности или в реки без глубокой биологической очистки. Это отмечается и в других областях Сибирского региона, поэтому поиски экологически безопасных и экономически эффективных технологий оказываются крайне востребованными.
Одним из широко распространенных способов очистки и утилизации сточных вод является их использование на земледельческих полях орошения (ЗПО). В результате применения ЗПО обеспечивается круговорот биологически важных элементов плодородия земель и надежная охрана окружающей среды от загрязнения сточными водами. По достигаемому эффекту очистки сточных вод земледельческие поля орошения целесообразнее искусственных. Проблема использования сточных вод, особенно в зимний период, обусловлена разнообразием почвенно-климатических условий. Кроме того, при многолетнем круглогодовом использовании сточных вод на орошение практически отсутствует концепция прогнозирования изменения агрохимических, физических свойств почв и режима грунтовых вод и их качества.
В этой связи предлагаемая работа по разработке экологически безопасных, научно обоснованных технологий круглогодового использования сточных вод в сельскохозяйственном производстве в условиях степной зоны Алтайского края весьма актуальна.
Цель работы. Целью настоящих исследований является разработка и научное обоснование экологически безопасной технологии круглогодового использования сточных вод в сельском хозяйстве с учетом почвенно-климатических условий.
Задачи исследований.
- Изучить особенности формирования городских сточных вод, их химический состав и дать ирригационную и санитарно-бактериологическую оценку.
- Разработать экологически безопасный способ подготовки сточных вод для круглогодового использования на орошение многолетней злаковой травы (костреца безостого).
- Разработать экологически безопасную технологию круглогодового использования сточных вод на полях орошения костреца безостого на черноземах обыкновенных в пределах Барнаульско-Кулундинского увала Приобского плато.
- Изучить процесс очистки сточных вод на полях орошения, засеянных многолетними злаковыми травами (кострец безостый). Определить степень очистки сточных вод почвами при их круглогодовом использовании.
- Исследовать динамику изменения плодородия почв при круглогодовом использовании сточных вод на полях орошения и их влияние на урожайность и качество костреца безостого.
- Определить санитарно-бактериологическое состояние почв, грунтовых вод и сельскохозяйственной продукции при круглогодовом использовании сточных вод на полях орошения.
- Разработать долгосрочный прогноз изменения агрохимических и физических свойств черноземов обыкновенных, уровня грунтовых вод и их состав при круглогодовом использовании сточных вод.
Научная новизна. Впервые в условиях Западной Сибири разработана и апробирована технология круглогодового использования сточных вод в сельскохозяйственном производстве. Проведены многолетние комплексные исследования по изучению влияния круглогодового использования городских сточных вод на свойства черноземов обыкновенных, урожайность зеленой массы костреца безостого, его качество, санитарно-бактериологическое состояние полей орошения, дан прогноз осолонцевания и засоления почв.
В результате исследований дана оценка технологии подготовки сточных вод для использования их на ЗПО, определены критерии качества сточных вод, разработана технология круглогодового использования городских сточных вод в системе агромелиоративных мероприятий, направленных на повышение плодородия почв, эффективность очистки и экологическую безопасность.
На защиту выносятся:
1. Технологии подготовки и круглогодового использования городских сточных вод на орошение многолетних злаковых трав - костреца безостого, обеспечивающие максимальную урожайность травы, утилизацию сточных вод, улучшение мелиоративного состояния и плодородия черноземов.
2. Оценка влияния круглогодового применения сточных вод на агрофизические и агрохимические свойства почв, на санитарно-бактериологическое состояние почв, грунтовых вод и сельскохозяйственную продукцию.
Практическая значимость. На основании теоретических, лабораторных и полевых исследований впервые в регионе научно обоснованы и внедрены технологии круглогодового использования городских сточных вод при возделывании многолетних злаковых трав (костреца безостого) в условиях Предалтайской провинции.
Разработаны также технологии подготовки сточных вод их использования для орошения в вегетационный период и намораживания зимой. Применение технологий обеспечивает повышение плодородия почвы, урожайности костреца безостого, и предотвращает загрязнение поверхностных и подземных вод.
Апробация работы. Результаты исследований докладывались на II международной научно-практической конференции «Аграрная наука – сельскому хозяйству» (г. Барнаул, 2007); на международной научной конференции по кормопроизводству «Состояние и перспективы развития кормопроизводства в Сибири» (г. Барнаул, 2007); на ежегодных научно-практических конференциях института природообустройства АГАУ (2006, 2007).
Публикации. Основные положения диссертационной работы опубликованы в 4 печатных работах, из них 2 в издании по списку ВАК. Объем публикаций составляет 1,94 п.л., в том числе доля автора 1,2 п.л.
Структура и объем. Диссертационная работа состоит из введения, шести глав, выводов, списка литературы и приложений. Содержание работы изложено на 163 страницах печатного текста, включая 38 таблиц, 19 рисунков, 13 приложений. Список используемой литературы включает 177 отечественных и зарубежных источников.
