Increasing efficiency of irrigation reclamation in potato and soybean agrocenoses using sludge

Cover Page

Cite item

Full Text

Abstract

The purpose of the study was to assess effect of different doses of wastewater sludge on productivity of irrigation water use by agrocenoses of potatoes (Zhukovsky rannii) and soybeans (VNIIOZ 31), on their yield, as well as the index of soil contamination and seed production. Agrometeorological conditions of the periods of vegetation experiments are characterized as dry with hydrothermal coefficient value of no more than 0.39. Considering the current climatic conditions, regulations for watering potatoes and soybeans were drawn up. It was established that application of WWS in doses of 20, 40 and 60 t·ha-1 had different effects on crops total water consumption. In potato crops, irrigation rate varied from 2590 m3·ha-1 in the control to 1850 m3·ha-1 in WWS60 variant, and in soybean crops, it varied from 3700 in the control to 2960 m3·ha-1 in WWS60 variant. At the same time, amount of irrigation water to obtain a ton of potato and soybean yield in the control averaged 124.5 and 1298.2 m3·t-1, respectively, against 118.3…72.8 and 1213.1…886.2 m3·t-1 for variants WWS20, WWS40 and WWS60, which corresponded to increase in water use productivity from 5.0 to 41.5 % and from 6.6 to 31.7 %, respectively. Laboratory studies of soil samples of the arable layer showed that pollution index in relation to heavy metals Cd, Pb, Zn, Cu varies from 2.54 in variant WWS20 to 4.04 in variant WWS60, which indicates the absence of soil contamination. Evaluation of potato tubers for values of starch, dry matter, nitrates and heavy metals demonstrates sufficiently high quality and acceptable level of contamination of the seeds.

About the authors

Andrey E. Novikov

Russian Research Institute of Irrigated Agriculture; Volgograd State Technical University

Author for correspondence.
Email: ae_novikov@mail.ru
ORCID iD: 0000-0002-8051-4786

Doctor of Technical Sciences, Сorresponding Member of RAS, Director, Russian Research Institute of Irrigated Agriculture; Head of the Department, Processes and Devices of Chemical and Food Production, Volgograd State Technical University

9 Timiryazev st., Volgograd, 400002, Russian Federation; 28 Lenin ave., Volgograd, 400005, Russian Federation

Anton A. Poddubsky

RUDN University

Email: poddubskiy-aa@rudn.ru
ORCID iD: 0000-0001-9796-2924

Candidate of Technical Sciences, Director, Agroengineering Department, Agrarian and Technological Institute

6 Miklukho-Maklaya st., Moscow, 117198, Russian Federation

Alexey A. Novikov

Russian Research Institute of Irrigated Agriculture

Email: alexeynovikov@inbox.ru
ORCID iD: 0000-0002-7698-8268

Doctor of Agricultural Sciences, Deputy Director for Science

9 Timiryazev st., Volgograd, 400002, Russian Federation

Roman V. Zbukarev

Russian Research Institute of Irrigated Agriculture

Email: zbukarevr@mail.ru
ORCID iD: 0000-0002-9237-547X

Laboratory researcher

9 Timiryazev st., Volgograd, 400002, Russian Federation

Natalya V. Bogomolova

RUDN University

Email: bogomolova-nv@rudn.ru
ORCID iD: 0000-0002-0741-392X

Assistant, Agroengineering Department, Agrarian and Technological Institute

6 Miklukho-Maklaya st., Moscow, 117198, Russian Federation

References

  1. FAO. The State of Food and Agriculture 2020. Overcoming water challenges in agriculture. Rome; 2020. doi: 10.4060/cb1447en
  2. FAO, IFAD, UNICEF, WFP, WHO. The State of Food Security and Nutrition in the World 2023. Urbanization, agrifood systems transformation and healthy diets across the rural-u rban continuum. Rome; 2023. doi: 10.4060/cc3017en
  3. Kruzhilin IP, Novikov AE, Dubenok NN. Justification of water regime and regulations for aerobic rice. Russian Agricultural Sciences. 2021;(1):62–66. (In Russ.). doi: 10.30850/vrsn/2021/1/62-66
  4. Novikov AE, Tseplyaev AN, Semenenko SY. Resource-s aving technologies of potato cultivation during sprinkling using hydrogel. Izvestia of the Lower Volga Agro-University Complex. 2023;(2):416–423. (In Russ.). doi: 10.32786/2071-9485-2023-02-49
  5. Vasilyev S, Domashenko Y. Agroecological substantiation for the use of treated wastewater for irrigation of agricultural land. Journal of Ecological Engineering. 2018;19(1):48–54. doi: 10.12911/22998993/79567
  6. Iqbal M, Nauman S, Ghafari M, Parnianifard A, Gomes A, Gomes C. Treatment of wastewater for agricultural applications in regions of water scarcity. Biointerface Research in Applied Chemistry. 2021;12(5):6336– 6360. doi: 10.33263/BRIAC125.63366360
  7. Younas H, Younas F. Wastewater application in agriculture — a review. Water, Air, and Soil Pollution. 2022;233:329. doi: 10.1007/s11270-022-05749-9
  8. Shuravilin AV, Ovchinnikov AS, Surikova NV, Bordychev VV, Piven EA. Effektivnoe ispol’zovanie stochnykh vod i ikh osadka dlya orosheniya i udobreniya sel’skokhozyaistvennykh kul’tur [Efficient use of wastewater and its sediment for irrigation and fertilization of agricultural crops]. Volgograd; 2009. (In Russ.).
  9. Mezhevova AS. Influence of sewage sludge and basic tillage methods on the dynamics of moisture reserves, productivity and quality of Carthamus tinctorius seeds. Russian Agricultural Sciences. 2021;(4):9–12. (In Russ.). doi: 10.31857/S2500262721040025
  10. Kasatikov VA. Effect of reclamation doses of sludge of municipal wastewater on nitrogen regime of sodpodzolic soil and crop productivity. Agrohimia. 2020;(6):64–68. (In Russ.). doi: 10.31857/S0002188120060058
  11. Kasatikov VA, Shabardina NP, Raskatov VA. Agroecological evaluation of influence of municipal wastewater sludge application in long-term field experiment. Plodorodie. 2018;(5):46–49. (In Russ.). doi: 10.25680/S19948603.2018.104.14
  12. Vinogradov DV, Makarova MP, Zubkova TV. The use of fertilizer mixtures based on sewage sludge and zeolite in oilseed agrocenoses. Theoretical and Applied Ecology. 2023;(1):93–100. (In Russ.). doi: 10.25750/1995-4301-2023-1-093-100
  13. Pyndak VI, Novikov AE, Shtepa VN. Optimization of organic- containing wastewater and sludge treatment systems. Journal of Machinery Manufacture and Reliability. 2017;46:507–511. doi: 10.3103/S1052618817040148
  14. Mezhevova AS, Novikov AE. Composition, structure and morphology of sewage sludge. Izvestia of the Lower Volga Agro- University Complex. 2021;(1):389–398. (In Russ.). doi: 10.32786/2071-9485-2021-01-37
  15. Melikhov VV, Kruzhilin IP, Bolotin AG, Dronova TN, Danilenko YP, Novikov AA, et al. Nauchnoe obosnovanie dozhdeval’noi tekhniki i rezhimov orosheniya sel’skokhozyaistvennykh kul’tur v Nizhnem Povolzh’e [Scientific substantiation of sprinkler technology and irrigation regimes for agricultural crops in the Lower Volga region]. Volgograd; 2015. (In Russ.).
  16. Dubenok NN, Bolotin DA, Bolotin AG. Productivity of different varieties of potatoes during drip irrigation in the Lower Volga region. Izvestia of the Lower Volga Agro- University Complex. 2017;(2):28–37. (In Russ.).
  17. Mukhametkhanova SS, Tolokonnikov VV, Kantser GP, Plyushcheva NM. Variety features of water consumption of soy. Irrigated Agriculture. 2021;(3):19–22. (In Russ.). doi: 10.35809/2618-8279-2021-3-2 18. Melikhov VV. The use of irrigation to increase the stability of crop production results. Irrigated Agriculture. 2015;(4):3–4. (In Russ.).

Supplementary files

Supplementary Files
Action
1. JATS XML


Creative Commons License
This work is licensed under a Creative Commons Attribution-NonCommercial 4.0 International License.

Согласие на обработку персональных данных с помощью сервиса «Яндекс.Метрика»

1. Я (далее – «Пользователь» или «Субъект персональных данных»), осуществляя использование сайта https://journals.rcsi.science/ (далее – «Сайт»), подтверждая свою полную дееспособность даю согласие на обработку персональных данных с использованием средств автоматизации Оператору - федеральному государственному бюджетному учреждению «Российский центр научной информации» (РЦНИ), далее – «Оператор», расположенному по адресу: 119991, г. Москва, Ленинский просп., д.32А, со следующими условиями.

2. Категории обрабатываемых данных: файлы «cookies» (куки-файлы). Файлы «cookie» – это небольшой текстовый файл, который веб-сервер может хранить в браузере Пользователя. Данные файлы веб-сервер загружает на устройство Пользователя при посещении им Сайта. При каждом следующем посещении Пользователем Сайта «cookie» файлы отправляются на Сайт Оператора. Данные файлы позволяют Сайту распознавать устройство Пользователя. Содержимое такого файла может как относиться, так и не относиться к персональным данным, в зависимости от того, содержит ли такой файл персональные данные или содержит обезличенные технические данные.

3. Цель обработки персональных данных: анализ пользовательской активности с помощью сервиса «Яндекс.Метрика».

4. Категории субъектов персональных данных: все Пользователи Сайта, которые дали согласие на обработку файлов «cookie».

5. Способы обработки: сбор, запись, систематизация, накопление, хранение, уточнение (обновление, изменение), извлечение, использование, передача (доступ, предоставление), блокирование, удаление, уничтожение персональных данных.

6. Срок обработки и хранения: до получения от Субъекта персональных данных требования о прекращении обработки/отзыва согласия.

7. Способ отзыва: заявление об отзыве в письменном виде путём его направления на адрес электронной почты Оператора: info@rcsi.science или путем письменного обращения по юридическому адресу: 119991, г. Москва, Ленинский просп., д.32А

8. Субъект персональных данных вправе запретить своему оборудованию прием этих данных или ограничить прием этих данных. При отказе от получения таких данных или при ограничении приема данных некоторые функции Сайта могут работать некорректно. Субъект персональных данных обязуется сам настроить свое оборудование таким способом, чтобы оно обеспечивало адекватный его желаниям режим работы и уровень защиты данных файлов «cookie», Оператор не предоставляет технологических и правовых консультаций на темы подобного характера.

9. Порядок уничтожения персональных данных при достижении цели их обработки или при наступлении иных законных оснований определяется Оператором в соответствии с законодательством Российской Федерации.

10. Я согласен/согласна квалифицировать в качестве своей простой электронной подписи под настоящим Согласием и под Политикой обработки персональных данных выполнение мною следующего действия на сайте: https://journals.rcsi.science/ нажатие мною на интерфейсе с текстом: «Сайт использует сервис «Яндекс.Метрика» (который использует файлы «cookie») на элемент с текстом «Принять и продолжить».