Ваше сообщение успешно отправлено!

Оставить заявку


Заказать звонок


+7 (495) 226–91–20
+7 (926) 224-87-28
Оценка возможности использования донных отложений пруда для рекультивации техногенно нарушенных почв

Оценка возможности использования донных отложений пруда для рекультивации техногенно нарушенных почв

Оценка возможности использования донных отложений пруда для рекультивации техногенно нарушенных почв

А.А. Ветчинников, к.с.-х.н., В.И. Титова, д.с.-х.н., А.И. Баранов, Е.В. Сеньчева 

Нижегородская государственная сельскохозяйственная академия, e-mail: vetchinnikov@rambler.ru

Рассмотрена возможность использования донных отложений пруда для целей рекультивации механически нарушенных почв, снизивших свое плодородие вследствие проведения строительных работ, практически по всем контролируемым показателям – содержание гумуса (органического вещества), подвижных соединений фосфора и калия, и кислотности. Установлено, что внесение органо-известковистого сапропеля для рекультивации техногенно трансформированных почв способствует существенному увеличению содержания органического вещества (53%%) и некоторому снижению обменной кислотности (0,1 ед. рН), в тоже время на содержании подвижных соединений фосфора и калия внесение сапропеля не сказалось.

Ключевые слова: серая лесная легкосуглинистая почва, сапропель, пруд, агрохимические показатели, рекультивация техногенно нарушенных почв.

THE EVALUATION OPPORTUNITY OF USE BOTTOM SEDIMENTS OF THE LAKE FOR RECULTIVATION OF TECHNOGENICALLY DISTURBED SOILS

Ph.D. A.A. Vetchinnikov, Dr.Sci. V.I. Titova, Ph.D. student A.I. Baranov, Ph.D. student E.V. Senchova

Nizhny Novgorod State Agricultural Academy, e-mail: vetchinnikov@rambler.ru

The possibility of using bottom sediments of the pond for the purpose of reclamation of mechanically disturbed soils, which reduced their fertility, due to construction works, practically on all controlled parameters - the content of humus (organic matter), mobile compounds of phosphorus and potassium, the pH of the salt extract. It is established that the application of organo-calcareous sapropel for the recultivation of technogeneously transformed soils contributes to a significant increase in the content of organic matter (53 %%) in them and a slight decrease in the exchange acidity (0.1 pH); on the content of mobile compounds of phosphorus and potassium, the introduction of sapropel did not affect.

Keywords: gray forest light loamy soil, sapropel, pond, agrochemical indicators, recultivation of technogenically disturbed soils.

Российская Федерация богата залежами органосодержащих природных ресурсов, используемых в сельском хозяйстве, один из которых сапропель – тонкоструктурные коллоидные отложения пресноводных водоемов. Запас сапропелей в России оценивается в 91 млрд. т при 60% влажности [1]. В составе сапропелей присутствуют вещества органической природы битумы или липиды, т.е. гидрофобные соединения, включающие высшие жирные кислоты, стероиды, а также гуминовые вещества, благодаря которым проявляется их положительное влияние на почвенно-поглощающий комплекс. Оптимизация емкости катионного обмена почв при внесении сапропеля и в целом повышение сорбционных свойств почвы в конечном итоге ведет к повышению урожайности культурных растений [2]. Учитывая химический состав, сапропели широко используют в земледелии как в чистом виде путем кольматации (намыва на участки) малоплодородных земель и луговых угодий или внесения в виде органосодержащего удобрения [3], так и в качестве одного из компонентов при подготовке компостов и почвогрунтов [4]. Многие авторы при этом отмечают существенный биостимулирующий эффект сапропелей и их положительное влияние на активизацию почвенной микрофлоры [2, 3], обоснованно относя их к средствам биомелиорации сельскохозяйственных угодий [5].

Цель исследования – изучение агрохимических свойств сапропеля одного из пресных водоемов, расположенного в Дальне-Константиновском районе Нижегородской области, и оценке возможности его использования в районе добычи для рекультивации земель сельхозназначения, техногенно нарушенных при производстве строительных работ.

Объект и условия исследования. Обследуемый участок представляет собою прибрежную территорию водоема (пруда) с водной поверхностью порядка 0,8 га, рядом с которым осуществлялось строительство дороги. При строительных работах почвы прилегающего участка испытали негативное воздействие в виде снятия плодородного слоя высотой 20 см (и временного его хранения на прилегающей территории) для подготовки котлована под полотно дороги глубиной около 40-50 см, вследствие чего были затронуты подпахотные горизонты почвенного профиля. В дальнейшем плодородный слой был вновь нанесен на придорожную территорию, но во время нанесения он был перемешан с менее плодородными почвенными слоями, в результате чего агрономическое состояние почвенного покрова на обследованной территории должно было неизбежно ухудшиться. Логическим выводом из такой ситуации является необходимость проведения рекультивационных работ для восстановления утраченного плодородия, в процессе чего можно использовать донные отложения рядом расположенного пресноводного водоема.

Характерной особенностью данного рельефа состоит в том, что территория рядом с прудом ранее подвергалась подтоплению или периодически затоплялась, а при сходе воды в пруд поступали все новые и новые порции мелкозема, загрязняя воды, заиливая берега и способствуя образованию на дне водоема залежей озерного ила – сапропеля. При этом прибрежная часть водоема испытывала такое воздействие в более сильной степени, что привело к некоторому снижению его глубины, способствовало сильному прогреванию летом, чем активизировало жизнь биоты и приводило к дополнительному накоплению озерных отложений на дне. В итоге использовать пруд стало практически невозможно ни в качестве рекреационного водоёма, ни в качестве водопоя, ни для разведения рыбы. Да и площадь вокруг водоема использовать для активного ведения растениеводства стало затруднительным из-за подтопления и периодического затопления. Естественным выходом из сложившейся ситуации стало решение собственника участка о добыче донных отложений для их использования в сельхозпроизводстве, что к тому же способствовало углублению водоема.

Для оценки возможности применения сапропеля в качестве органического удобрения при рекультивации нарушенных земель были отобраны образцы почвы с нарушенной и фоновой территории, а также образцы донных отложений. Обследование и отбор почвенных образцов проводили по ГОСТ 17.4.4.02-84 [6] с техногенно преобразованной (в 2016 г. – проба 1 и проба 2, в 2017 г. – проба 3 и проба 4)) и фоновой территории (почва – фон 2016 г.). Анализы почвенных проб выполнены в лабораториях кафедры агрохимии и агроэкологии Нижегородской ГСХА с использованием методов, рекомендованных ВНИИ агрохимии им. Д.Н. Прянишникова [7]. Анализы проб сапропеля выполнены по методикам определения веществ и элементов в органических удобрениях (гумус – по ГОСТ 27980-88, общий азот – по ГОСТ 26715-85, общий калий – по ГОСТ 26718-85, общий фосфор – по ГОСТ26717-85, pHKCl – по ГОСТ 27979-88). Содержание кадмия, свинца, хрома, меди, никеля и цинка в донных отложениях определяли по РД 52.18.191-89, бенз(а)пирена – по ФР 1.31.2005.01725, нефтепродуктов – по ПНД Ф 16.1.2.21-98.

Результаты исследований. Во время полевого обследования установлено, что почва участка серая лесная легкосуглинистая [8].

1. Результаты агрохимического анализа объединенных почвенных проб

т1.png

Данные химического анализа почвенных проб (табл. 1) свидетельствуют, что почва полевого участка, примыкающего к обследуемому участку по западной его границе (фон 2015 г.), в течение времени значительно меняет свою характеристику, особенно – по содержанию органического вещества и подвижных соединений фосфора. Так, согласно данным периодического агрохимического обследования, проводимого ФГБУ ЦАС «Нижегородский», в 2015 г. пахотный слой этого участка имел содержание органического вещества (гумус) 2,3%, в 2016 г. по результатам анализа фоновой пробы, отобранной при полевом обследовании – 1,8%. То есть, снижение содержания органического вещества составило 0,5% (абсолютных) или 21,7% (относительных).

В фоновой почве образца 2016 г. в сравнении с характеристикой этого же поля в 2015 г. снизилось также содержание подвижных соединений фосфора и калия: фосфора – на 54 мг/кг, или на 22,8%, калия – на 56 мг/кг, или на 26,4%. Наиболее вероятные причины этого естественные вариации почвенного плодородия, достигающие 15-20% от среднего значения по участку, и колебания определяемых параметров в зависимости от времени отбора почвенных проб (сезонные колебания в деятельности микрофлоры, отражающиеся на количестве доступных для растений элементов), а также выращиваемой культуры (в том числе – фазы ее развития, влияющей на количественное потребление элементов и величину остаточного содержания подвижных соединений фосфора и калия в почве).

Нельзя не отметить некоторое улучшение поглотительных свойств почвы во времени: степень насыщенности почв основаниями на фоновом участке возросла на 9%, что произошло из-за повышения суммы поглощенных оснований и общей емкости катионного обмена.

Содержание органического вещества в нарушенных почвах в сравнении с фоном 2015 г. снизилось более значительно – на 0,6% (26,1 относительных процента), а с фоновым значением 2016 г. – на 0,1% (5,6 относительных процента). Содержание подвижных соединений фосфора по отношению к значению на фоновом участке снизилось на 88 мг/кг (48%), а подвижного калия – лишь на 11 мг/кг (7%). На характеристику поглотительного комплекса строительные работы с воздействием на глубину не более 50 см оказали минимальное негативное влияние: сумма поглощенных оснований снизилась на 1,4 ммоль/100 г почвы (6,7%).

Кислотность почвы, судя по показателю pHKCl, в нарушенных почвах увеличилась: в сравнении с данными 2016 г. на 0,1 (на отдельных участках на 0,3 ед. рН), а в сравнении с данными 2015 г. – на 0,2 ед. рН.

Таким образом, нарушенные при производстве строительных работ серые лесные почвы снизили свое плодородие, что произошло за счет уменьшения содержания в почвах органического вещества и подвижных соединений фосфора и некоторого увеличения кислотности.

Химический состав донных отложений (табл. 2) в целом удовлетворяет требованиям ГОСТ Р 54000-2010 [9], разработанному Всероссийским НИИ органических удобрений и торфа и ВНИИ агрохимии им. Д.Н. Прянишникова. Согласно данному ГОСТ, если содержание органического вещества в сапропеле не менее 15%, фосфора и калия – не менее 0,1% (1,0 мг/кг), pHKCl – на уровне 6,0 единиц, то такой сапропель может быть отнесен к органо-известковистому виду. По содержанию загрязняющих веществ сапропель может быть отнесен к первому классу пригодности.

2. Результаты анализа донных отложений пресноводного водоема

т2.png

Учитывая агрохимическую характеристику сапропеля (содержание органического вещества несколько больше норматива, а показатель рН значительно выше норматива), а также характеристику нарушенных почв (снижение содержания органического вещества и подкисление почвы), было принято решение об использовании сапропеля в качестве органического удобрения и агромелиоранта.

Есть два способа применения сапропеля для улучшения свойств почвы: он может быть нанесен на поверхность нарушенных почв методом намыва сразу после добычи со дна озера или равномерного распределения его подсушенной массы по поверхности почвы. Весьма перспективен именно способ намыва сапропеля непосредственно на поля, т.к. позволяет значительно сократить затраты на строительство специальных отстойников, и на участках с низким плодородием позволяет широко использовать этот способ.

Сапропель после его добычи со дна пруда был оставлен в поле для промораживания, а весной следующего года равномерно распределен по поверхности. Доза сапропеля при этом составила 400 т/га, высота насыпного слоя колебалась в пределах 6-10 см. После распределения сапропеля по поверхности поле было вспахано, а спустя 3 месяца с нарушенной территории вновь были отобраны почвенные образцы.

Данные таблицы 3 свидетельствуют, что наибольшие изменения в агрохимической характеристике техногенно нарушенной почвы коснулись показателя «содержание органического вещества»: внесение органо-известковистого сапропеля привело к существенному повышению его содержания – 0,9 абсолютных или 53 относительных процентов. Содержание органического вещества в нарушенной почве после внесения сапропеля увеличилось даже в сравнении с характеристикой фона: на 0,55 абсолютных или 27 относительных процентов. Обменная кислотность почвы, судя по pHKCl, снизилась на 0,1 единицу и практически достигла значения фоновой почвы. На содержании подвижных соединений фосфора и калия внесение сапропеля практически не сказалось – различия в обеспеченности почв нарушенной и рекультивированной территории подвижным фосфором составили 8 мг/кг, калием – 6 мг/кг, что находится в пределах ошибки аналитических определений. Уровня обеспеченности пахотных почв (фон) подвижными соединениями фосфора и калия после однократного внесения органо-известковистого сапропеля не удалось.

3. Результаты анализа почвенных проб после внесения сапропеля

т3.png

Таким образом, нарушенные при производстве строительных работ серые лесные почвы снизили свое плодородие, что произошло за счет уменьшения содержания органического вещества, подвижных соединений фосфора и некоторого увеличения кислотности. Использование донных отложений пруда для рекультивации техногенно трансформированных почв способствует существенному увеличению содержания органического вещества (53%) и некоторому снижению обменной кислотности (0,1 ед. рН); на содержании подвижных соединений фосфора и калия внесение органо-известковистого сапропеля не сказалось.

Литература

1. Состояние и меры по развитию агропромышленного комплекса и рыболовства Российской Федерации за 2004 г. Ежегодный доклад. – М., 2005. – 256 с.

2. Кирейчева Л.В., Яшин В.М. Эффективность применения органоминеральных удобрений на основе сапропеля // Агрохимический вестник, 2015, № 2. – С. 37-40.

3. Борисов В.А., Успенская О.Н., Васючков И.Ю., Гренадеров Н.В. Агрохимические свойства органоминеральных сапропелей // Агрохимия, 2015, № 12. – С. 49-55.

4. Титова В.И., Ветчинников А.А. Оценка возможности использования продуктов расчистки и углубления дна озера для подготовки земляного компоста с целью применения на закарстованных территориях / Проблемы рекультивации отходов быта, промышленного и сельскохозяйственного производства: сб. науч. тр. по материалам V Междунар. науч. экол. конф. / сост. В.В. Корунчикова; под ред. И.С. Белюченко. – Краснодар: КубГАУ, 2017. – С. 117-120.

5. Зинковская Т.С., Ковалев Н.Г. Зинковский В.Н. Классификация биологических мелиорантов, применяемых в земледелии // Плодородие, 2012, № 4. – С. 20-22.

6. ГОСТ 17.4.4.02-84. Почвы. Методы отбора и подготовки проб для химического, бактериологического, гельминтологического анализа.

7. Методические указания по проведению комплексного мониторинга плодородия земель сельскохозяйственного назначения. – М.: ВНИИА, 2003. – 195 с.

8. Никитин Б.А., Гогмачадзе Г.Д. Пахотные почвы Нижегородской области. – Н. Новгород, 2003. – 176 с.

9. ГОСТ Р 54000-2010. Удобрения органические. Сапропели. Общие технические условия.

(Агрохимический вестник №2, 2018)