Lietuva- ežerų ir upių kraštas. Tačiau beveik 70% visų jos vandenų yra užteršti organinėmis medžiagomis, kurių kiekis siekia nuo2,0 iki 4,0 mg O2/l. Cheminės medžiagos patenka į atvirus vandens telkiniu, tik kartu su paviršiniais arba drenažo vandenimis, todel hidrologinis ciklas yra pagrindinis veiksnys, lemiantis biogeninių medžiagų apykaitą dirvoje bei jų nuoplovą paviršiniu nuotėkiu ir išplovą drenažu. Visus vandenų taršos šaltinius galima suskirstyti į dvi pagrindines grupes: 1) koncentruotos taršos ir 2) išsklaidytos žemės ūko taršos. Pirmajai teršėjų grūpei priskiriami fabrikai, įvairaus pobūdžio gamybiniai centrai, miesto kanalizacija, trąšų sandėliai ir fermos. Tokį taršos šaltinį nesunku nustatyti. Norint sumažinti ar visai panaikinti koncentruotos taršos poveikį, prie gamybinių centrų ar kanalizacijos kolektorių statomi vandens valymo įrengimai. Sunkiau sustabdyti išsklaidytą taršą. Tai gali būti laukuose išbarstytos organinės ar mineralinės trąšos, pesticidai, herbicidai, taip pat ir krituliais patekančios cheminės medžiagos. Mokslinių tyrimų duomenimis, azoto (N) ir fosforo (P) junginiai yra pagrindinės cheminės medžiagos, teršiančios paviršinius ir gruntinius vandenis. Vidutiniškai per metus iš Lietuvos laukų į vandens telkinius patenka 15- 24 kg/ha azoto ir 0,5- 1,2 kg/ha fosforo. Tokie medžiagų kiekiai kenkia vandenų faunai ir florai, didėja eutrofikacijos procesai, uždumblėja ežerai. Šiam tikslui duotai teritorijai yra nustatoma: a) atmosferinių kritulių kiekiai, b) lokalūs teršėjai (fermos, individualios sodybos, trąšų sandėliai, mechanizacijos kiemai, siloso bokštai ar tranšėjos), c) dirbamų žemių plotai, konkretizuojant auginamas kultūras, sejomainas, tręšimo normas, miškų ir apsauginių zonų plotai, drenažu nusausinti plotai, d) apskaičiuojamas auginamų gyvulių kiekis ir nustatomas per metus susikaupiančio mėšlo kiekis, e) apskaičiuojama biogeninių medžiagų (azoto ir fosforo) išplovą drenažu ir nuoplovą paviršiniu vandeniu, f) aptariamos galimos priemonės išsklaidytai taršai mažinti, g) pateikiami konkretūs pasiūlimai ir išvados.
Mano atveju vienoje sodyboje yra laikoma 3 suaugę galvijai, 2 jautukai, 4 kiaulės, 1 arklys ir 18 vištų. Skaičiuojamoje teritorijoje yra 4 gamybiniai centrai, visuose keturiuose jų yra auginamos karvės. Apskaičiuoju bendrą mėšlo, ir jame esantčio N ir P kiekį.. Gautus rezultatatus surašau į lenteles.1. lentelė. Gyvulių skaičiaus nustatymasElementas suaugę galvijai Prieauglis kiaulės arkliai paukščiaiSodybos 144 96 132 48 864Gamybiniai centrai 400 0 0 0 0Viso 544 96 192 48 864
2. lentelė. Susikaupiančio mėšlo kiekio skaičiavimaiGyvulių ar paukščių kategorija Gyvulių skaičius Laikymo trukmė mėn. Susikaupiančio mėšlo kiekis (m3) Bendras mėšlo kiekis (m3)Melžiamos karvės 416 6 6,000 2496,00Jautukai 216 6 1,000 216,00Kiaulės mėsai 724 12 0,7200 521,28Arkliai 108 6 7,200 777,60Vištos dedeklės 2160 12 0,056 120,96 Viso 4131,84 m3.
Gyvulių ar paukščių kategorija Gyvulių skaičius Laikymo trukmė mėn. Susikaupiančio mėšlo kiekis (m3) Bendras mėšlo kiekis (m3)Melžiamos karvės 544 6 2,7 1468,80Jautukai 96 6 1,0 96.00Kiaulės mėsai 192 12 0,72 138.24Arkliai 48 6 7,200 345.6Vištos dedeklės 864 12 55 47.52
Viso 2096,16 m3Šis susikaupiančio mėšlo kiekis bus paskleistas 2 kartus ariamojoje žemje. Taigi, vienu metu paskleisto mėšlo kiekis: M1=m/2, (1) čia m- yta bendra mėšlo masė, m = 3512,064 (t). m=2096,16 x 0,85 = 1781.738 (t).Taigi M1 = 1781.738 / 2=890,869 (t).Vienam hektarui tenka mėšlo: X = M1 / 104 x 1000 = 8566 (kg/ha). Išplova N ir P drenažu ir nuoplova paviršiniu nuotėkiu bus skaičiuojama trims hidrologiniams periodams : 1. Pavasario potvynio;2. Vasaros- rudens potvynio;3. Vasaros sausmečio.
Žemės dirbimo sąlygos tokios:a) kaupiamosios kultūros;b) vasarinės grūdinės kultūros;c) dobilai;d) žieminės grūdinės kultūros.
Per metus išplaunamo drenažo nuotėkio azoto kiekis (kg/ha) apskaičiuojamas pagal šią formulę:
(2)
čia: K1 – koeficientas, nusakantis mineralinių trąšų judrių azoto formų išliekamąjį kiekį (natrio ir kalio salietros – 0,01). Ntr – mineralinių azotinių trąšų norma (apytiksliai: kaupiamosioms kultūroms – 150-200 kg/ha; grūdinėms kultūroms – 60-80 kg/ha);
N0 – organinių trąšų norma, nustatoma pagal galvijų skaičių (vidutiniškai 0,50% bendro mėšlo kiekio kg/ha); Nm – mineralinio azoto kiekis ariamajame dirvos sluoksnyje (kg/ha); Wrib – drėgmės atsargos dirvožemyje (m3/ha) iki gruntinio vandens lygio arba drenavimo gylio, esant ribiniam lauko drėgmės imlumui; Wdr – atitinkamo hidrologinio periodo vidutinis daugiametis drenažo tūris (m3/ha);
Lauko sėjomaina susideda iš tokios rotacijos:a) kaupiamosios kultūros,b) miežiai,c) dobilai,d) žiemkenčiai.
Hidrologinis laikotarpis – pavasario potvynis.
a)
b)
c)
d)
Hidrologinis laikotarpis – vasaros-rudens potvynis:
a)
b)
c)
d)
Hidrologinis laikotarpis – vasaros sausmetis:
a)
b)
c)
d)
Hidrologinių periodų nitratų ir amonio azoto koncentracija drenažo vandenyje nustatoma pagal šias formules:
(3)
(4)
čia: – periodo nitratų ir amonio azoto koncentracija drenažo vandenyje (mg/l); a ir b – koeficientai, apibūdinantys drenažo nuotėkio nitratų ir amonio azoto kiekį. F – modulinis koeficientas vidutinėms koncentracijoms perskaičiuoti į nagrinėjamo periodo skaičiuotinos tikimybės maksimalias koncentracijas (pavasario potvynio – 1,67; vasaros-rudens potvynio – 1,81; vasaros sausmečio – 0,45).
Hidrologinis laikotarpis – pavasario potvynis:
a)
b)
c)
d)
a)
b)
c)
d)
Hidrologinis laikotarpis – vasaros-rudens potvynis:
a)
b)
c)
d)
a)
b)
c)
d)
Hidrologinis laikotarpis – vasaros sausmetis:
a)
b)
c)
d)
a)
b)
c)
d)
3 lentelė. Azoto išplova drenažo nuotėkiu.Auginama kultūra Ntrkg/ha N0kg/ha Nmkg/ha p v-r s p v-r s p v-r s1.kaupiamoji 150 42,83 38 0,95 0,66 0,25 9,85 11,66 3,28 0,24 0,29 0,082. miežiai 70 0 38 0,77 0,53 0,20 7,98 9,37 2,62 0,20 0,23 0,063. dobilai 0 0 38 0,61 0,42 0,16 6,32 7,42 2,10 0,16 0,18 0,054. žiemkenčiai 60 0 38 0,75 0,52 0,19 7,77 9,19 2,49 0,19 0,23 0,06
Absorbuoto ir ištirpusio azoto kiekis (kg/ha), išplaunamas paviršiniu vandeniu per metus, apskaičiuojamas:
, (5)
čia: – koeficientai apibūdinantys ištirpusio azoto kiekį, išplaunamą paviršinio nuotėkio iš ariamojo sluoksnio. K2 – koeficientas apibūdinantis ariamo sluoksnio dirvožemio fiksuotą ir dirvožemio mikroorganizmų iš azotinių trąšų pasisavintą azoto kiekį (natrio ir kalcio salietros – 0,18). Nb – bendro azoto kiekis ariamajame dirvos sluoksnyje (kg/ha).
a) kaupiamosioms kultūroms:
b) miežiams:
c) dobilams:
d) žiemkenčiai:
Hidrologinių periodų nitratų ir amonio azoto koncentracija paviršiniame vandenyje nustatoma pagal šias formules:
(6)
(7)
čia: ir – atitinkamai nitratų ir amonio azoto koncentracija (mg/l). Wpv – skaičiuojamo periodo paviršinio vandens tūris (m3/ha).
Hidrologinis laikotarpis – pavasario potvynis:
a)
b)
c)
d)
a)
b)
c)
d)
Hidrologinis laikotarpis – vasaros-rudens potvynis:
a)
b)
c)
d)
a)
b)
c)
d)
Hidrologinis laikotarpis – vasaros sausmetis:
a)
b)
c)
d)
a)
b)
c)
d)
4 lentelė. Absorbuoto ir ištirpusio azoto nuoplova paviršiniu nuotėkiu.Auginama kultūra ,kg/ha p v-r s p v-r s1.kaupiamoji 0,142 6,091,34 70,1215,43 23,245,11 0,050,04 0,620,48 0,200,152.miežiai 0,138 5,921.30 68,1414,99 22,594,97 0,050,04 0,600,46 0,200,153.dobilai 0,135 5,791,27 66,6614,67 22,104,86 0,050,04 0,600,46 0,190,154.žiemkenčiai 0,137 5,921,30 67,6514,88 22,434,93 0,050,04 0,590,45 0,200,15
Ištirpusio fosforo kiekis, išplaunamas drenažo nuotėkio (kg/ha), apskaičiuojamas pagal šią formulę:
(8)
čia: n1 – dydis ,apibūdinantis ištirpusio fosforo kiekį dirvožemio drėgmėje; Warrib – drėgmės atsargos ariamojo sluoksnio dirvožemyje (m3/ha).
Hidrologinis laikotarpis – pavasario potvynis:
Hidrologinis laikotarpis – vasaros-rudens potvynis:
Hidrologinis laikotarpis – vasaros sausmetis:
Fosforo koncentracija (mg/l) drenažo nuotėkyje skaičiuojamam hidrologiniam periodui apskaičiuojama pagal šią formulę.
(9)
Hidrologinis laikotarpis – pavasario potvynis:
Hidrologinis laikotarpis – vasaros-rudens potvynis:
Hidrologinis laikotarpis – vasaros sausmetis:
5. lentelė. Fosforo išplova drenažu.
Auginama kultūra Bpdr Cpdr p v-r s p v-r skaupiamoji 0,019 0,014 0,005 0,048 0,060 0,016miežiai 0,019 0,014 0,005 0,048 0,060 0,016dobilai 0,019 0,014 0,005 0,048 0,060 0,016žiemkenčiai 0,019 0,014 0,005 0,048 0,060 0,016
Absorbuoto fosforo kiekis Bpdr (kg/ha), išplaunamas kieto nuotėkio per metus, apskaičiuojamas taip: (10)
čia: Ptr – mineralinių trąšų (veikliųjų medžiagų) norma (kg/ha). P0 – organinių trąšų norma pagal galvijų skaičių (kg/ha). Pj – judriojo fosforo ariamajame sluoksnyje (kg/ha). Pb – bendras fosforo kiekis ariamajame sluoksnyje (kg/ha). n2 – koeficientas, apibūdinantis mineralinių trąšų fosforo kiekį, kurį pasisavina augalai. n3 – koeficientas, apibūdinantis organinių trąšų fosforo kiekį, kurį pasisavina augalai. n4 – koeficientas, apibūdinantis judraus fosforo kiekį dirvoje, kurį pasisavina augalai.
Kaupiamosioms kultūroms:
Bpkn = 0.000034( 0.28*20 + 0.0004*33.83+ 0.28*390 + 3120)= 0,11 kg/ha.
Miežiams:
Bpkn = 0.000034( 0.28*10 + 0.0004*33.83 + 0.28*390 + 3120)= 0.11 kg/ha.
Dobilai:
Bpkn = 0.000034(0.28*0 + 0.0004* 33.83 + 0 .28 * 390 + 3120)= 0.11 kg/ha.
Žiemkenčiai:
Bpkn = 0.000034(0.28*10 + 0.0004*33.83 + 0.28*390 + 3120)= 0.11 kg/ha.
Hidrologinių periodų fosforo koncentracija paviršiniame vandenyje Cppv (mg/l) nustatoma pagal šią formulę: (11)
Hidrologinis laikotarpis – pavasario potvynis:
Hidrologinis laikotarpis – vasaros-rudens potvynis:
Hidrologinis laikotarpis – vasaros sausmetis:
6. lentelė. Fosforo išplovimas paviršiniu ir kietuoju nuotėkiu.
Auginama kultūra Ptr,kg/ha Bpkn Cppv p v-r s p v-r skaupiamoji 20 0,11 0,11 0,11 0,011 0,124 0,041miežiai 10 0,11 0,11 0,11 0,011 0,124 0,041dobilai 0 0,11 0,11 0,11 0,011 0,124 0,041žiemkenčiai 10 0,11 0,11 0,11 0,011 0,124 0,041
IŠVADOS
Mūsų atveju, vanduo bus naudojamas žuvininkystei, todėl yra griežtesni reikalavimai N ir P leistinosioms koncentracijoms paviršiniuose vandenyse, lyginant tuo atveju, kai vanduo yra naudojamas kultūrinėms ir buitinėms reikmėms. 3, 4, 5 ir 6 lentelės gautus rezultatus lygindami su didžiausiomis leistinosiomis koncentracijomis, naudojant vandenį žuvininkystei matome, kad leistinas normas viršijamos tik 4 lentelėje, kur yra paskaičiuota absorbuoto ir ištirpusio azoto nuoplova paviršiniu nuotėkiu. Kai ne itin daug viršijamos didžiausios leistinos koncentracijos paviršiniuose vandenyse, galima įrengti šlapynes. Šlapynės – tai nuolat arba periodiškai vandeniu užlieti žemės plotai, kuriuose susidaro specifinės hidrologinės sąlygos, vandens augalija ir dirvožemis. Šlapynės – tai biologiniai filtrai, skiriantys vandens telkinius nuo aplinkinių plotų. Vanduo, pratekėjęs pro tokį filtrą, apsivalo: teršalai nusėda tankioje žolinėje augalijoje ir nepatenka į atvirus vandens telkinius. Tokie plotai dažniausiai susidaro potvynių užliejamose ar šaltiniuotuose nelygaus reljefo teritorijose. Kad būtų didesnė biologinė įvairovė, jie gali užimti nuo 10 iki 15 % žemės ūkio naudmenų ploto. Šlapynės sumažina apie 30 % vandens užterštumo. Norint sumažinti koncentracijas paviršiniuose vandenyse taip pat galima įrengti nešmenų nusodintuvus. Tai pagilintas ir praplatintas griovio ruožas. Jis gali būti įrengiamas bet kurioje griovio vietoje. Ten vanduo suformuoja nedidelį, vandens augmenija apaugusį tvenkinėlį,kuris sulaiko nešmenis ir trąšas patenkančias iš laukų.