Использование деконтаминационных свойств культур пропашного севооборота в улучшении почвенного биоресурса агроценоза ЦЧР Текст научной статьи по специальности «Сельское хозяйство, лесное хозяйство, рыбное хозяйство»

Высоцкая Е.А.

Кандидат географических наук, доцент, Воронежский государственный педагогический университет, г. Воронеж ИСПОЛЬЗОВАНИЕ ДЕКОНТАМИНАЦИОННЫХ СВОЙСТВ КУЛЬТУР ПРОПАШНОГО СЕВООБОРОТА В УЛУЧШЕНИИ ПОЧВЕННОГО БИОРЕСУРСА АГРОЦЕНОЗА ЦЧР

Аннотация

В статье рассматриваются возможности применения посевов сахарной свеклы для улучшения экологически неблагоприятной почвенной обстановки (в условиях техногенного загрязнения тяжелыми металлами). Приводится динамика биологической продуктивности сахарной свеклы, как деконтаминационного показателя.

Ключевые слова: сахарная свекла, динамика продуктивности, почва, тяжелые металлы.

Key words: sugar beet, dynamics of productivity, soil, heavy metals.

На современном этапе загрязнение почв от техногенных источников, особенно в развитом сельскохозяйственном Центрально - Черноземном регионе является актуальной. Почва, как основной компонент биоресурса агроценоза восстанавливается достаточно долго и сложно, так как отличается способностью аккумулировать и закреплять токсические вещества.

При изучении нами концентрации подвижных форм различных основных микроэлементов в почве пропашного севооборота, проводимого на почвах агроценоза Эртильского района Воронежской области ЦЧР, с посевами сахарной свеклы в по фазам развития было выявлено, что вследствие интенсивного потребления сахарной свеклой микроэлементов происходит снижение в почве концентраций тяжелых металлов, однако характер этого снижения различен.

Содержание марганца в почве в течение вегетационного периода сахарной свеклы снижается в 2-3 раза. К уборке происходит некоторое увеличение содержания железа и цинка (относительно середины вегетационного периода) на всех вариантах опыта (с внесением удобрений и без), что объясняется снижением pH почвенного раствора в этот период вследствие интенсивного поглощения сахарной свеклой положительно заряженных ионов основных элементов питания из удобрений. В результате этого процесса происходит увеличение подвижности микроэлементов в почвенном растворе. Концентрация кадмия мало изменяется в течение вегетации, однако сохраняются превышения ПДК вдоль дороги на ширину 0-20 м. Незначительное снижение кадмия и свинца в почве наблюдается вследствие того, что поступления от автотранспорта и удобрений способствуют увеличению содержания этих элементов в почве.

Таким образом, изучение динамики тяжелых металлов и микроэлементов в течение вегетационного периода позволяет сделать выводы, что концентрации железа, марганца, никеля, кобальта, меди и цинка в почве изменяются по фазам вегетации сахарной свеклы, а кадмия и свинца - не изменяются. Динамика содержания подвижных форм тяжелых металлов в течение вегетации зависит от доз и соотношений вносимых удобрений и техногенных загрязнений.

В наших исследованиях содержание меди в почве напрямую зависело от вносимых удобрений. В начале вегетационного периода максимальное содержание подвижной меди в слое 0-30 см отмечено на вариантах с внесением минеральных удобрений. К периоду смыкания листьев в междурядьях практически по всем вариантам имеет место незначительное снижение концентрации этого элемента в почве. Однако к периоду уборки по вариантам с внесением минеральных удобрений наблюдается дальнейшее снижение содержания этого элемента, тогда как на неудобренном фоне ее концентрация незначительно возрастает. В этот период медь вновь концентрируется в слое 0-30 см. В слое 30-60 см перед уборкой содержание меди в 1,1-2,3 раза ниже, чем в слое 0-30 см.

Исходя из физиологических особенностей, сахарная свекла испытывает высокие потребности в марганце. Наиболее обогащена подвижной формой этого элемента верхняя, гумусированная часть почвенного профиля [1,2]. С внесением минеральных удобрений подвижность марганца в черноземе повышается что способствует активному поглощению его растениями [3]. Малоподвижные соединения марганца, по нашим исследованиям, накапливаются в пахотном слое.

Наиболее высокая его концентрация наблюдалась на вариантах с внесением удобрений. В слое 0-30 см было отмечено превышение содержания марганца относительно контрольных вариантов. К периоду уборки наблюдается постепенное снижение концентрации этого элемента во всех слоях почвы.

Наиболее интенсивное снижение концентраций марганца отмечалось по вариантам с удобрениями, следовательно, они способствуют активному поглощению марганца сахарной свеклой.

Динамика марганца в течение сезона характеризуется снижением его содержания с начала вегетации до уборки от 28,1 до 10,2 мг/кг на контроле, а в вариантах с удобрениями от 27,6 до 16,3 мг/кг, что составляет примерно 2 раза.

Нашими исследованиями установлено, что на вариантах с внесением минеральных удобрений к периоду смыкания листьев в междурядьях наблюдается снижение концентрации железа в 0,1-0,2 раза.

К периоду уборки содержание железа вновь возрастает, превышая первоначальный уровень на вариантах с внесением минеральных удобрений.

Внесение удобрений в целом не способствует значительному увеличению запасов подвижного железа в слое 0-30 см. Однако на глубине 30-60 см по вариантам с внесением удобрений концентрации железа возрастают в 1, 2 раза уже к фазе смыкания листьев в междурядьях.

В наших опытах было выявлено, что концентрация подвижного кобальта возрастает от всходов к уборке сахарной свеклы как в слое 0-30 см, так и в слое 30-60 см.

Перед уборкой максимум содержания кобальта имел место в вариантах с внесением N150P140K120. Однако в целом сезонные колебания концентрации кобальта проявлялись незначительно. Согласно нашим исследованиям подвижный кобальт не обнаруживал биогенной аккумуляции. На вариантах с удобрениями происходит обогащение верхнего 0-30 см слоя почвы подвижным кобальтом, при этом внесение минеральных удобрений незначительно увеличивает запасы этого элемента. При использовании удобрений концентрации кобальта увеличиваются, мигрируя в подпахотный горизонт.

К периоду смыкания листьев в междурядьях в слое 0-30 см происходит увеличение концентрации кадмия. Максимальное увеличение концентрации этого элемента к середине вегетационного периода отмечено на вариантах с внесением удобрений. Содержание подвижного кадмия в слое 0-30 см на контроле к середине вегетационного периода уменьшилось на 0,016 мг/кг почвы. К уборке происходит дальнейшее снижение концентрации кадмия на всех вариантах опыта, кроме контроля и делянок, где были использованы только гербициды.

Таким образом, к середине вегетации практически по всем вариантам опытов происходит некоторое увеличение содержания этого элемента, а к периоду уборки - снижение. В большей степени это явление выражено на вариантах с внесением минеральных удобрений. Кроме того, в слое 0-30 см влияние агрохимического фактора более значительно, чем в слое 30-60 см.

87

По результатам наших исследований, в начале вегетации максимум концентрации никеля имел место на вариантах с минеральными удобрениями, однако к периоду уборки происходит снижение содержания подвижного никеля в 1,35-2,23 раза. По другим вариантам его содержание относительно стабильно.

Таким образом, на основе проведенной нами опытно- экспериментальной работы можно сделать вывод, что сахарная свекла является одним из поглотителей, в том числе тяжелых металлов из почвы, способствуя восстановлению экологического баланса и биоресурса почвенной части агроценоза.

Литература

1. Адерихин П.Г. Почвы Воронежской области / П.Г. Адерихин. -Воронеж : Изд-во Воронеж. ун-та, 1983. - С. 24-42.

2. Протасова Н.А. Почвенно-геохимическое районирование Воронежской области / Н.А. Протасова, М.Т. Копаева //

Почвоведение. - 1995. - № 4. - С. 24.

3. Скорбач В.В. Влияние реакции почвенной среды на подвижность микроэлементов в черноземе выщелоченном / В.В.

Скорбач // Тезисы докладов 4-й открытой региональной конференции «Экологические и генетические аспекты флоры и

фауны Центральной России». - Белгород, 1996. - С. 71-72.

Малинина Т.А.1, Дюков А.Н.2

'Кандидат сельскохозяйственных наук, младший научный сотрудник; 2кандидат сельскохозяйственных наук, доцент

Воронежская государственная лесотехническая академия ОПЫТ ВЫРАЩИВАНИЯ НАСАЖДЕНИЙ ИЗ СОСНЫ ОБЫКНОВЕННОЙ ПРИ РЕКУЛЬТИВАЦИИ

ТЕХНОГЕННЫХ ЛАНДШАФТОВ КМА

Аннотация

Цель исследований - осуществить оценку многолетнего опыта по созданию лесных насаждений из сосны обыкновенной на техногенных землях КМА на основании мониторинга состояния, роста и продуктивности сосновых древостоев в различных экологических условиях отвалов по сравнению с зональными почвами. Полученные результаты позволят создавать насаждения с учетом целевого назначения и прогнозировать их продуктивность и устойчивость.

Ключевые слова: сосновые насаждения, рекультивация, техногенные ландшафты, продуктивность.

Keywords: pine plantations, recultivation, technological landscapes, productivity.

Добыча железистых кварцитов открытым способом в районе Старооскольско - Губкинского месторождения Курской магнитной аномалии привела к образованию огромных площадей, занятых отвалами различного назначения и сложенных горными породами всевозможных комбинаций. Первопричиной образования таких отвалов было вызвано рядом причин. В первую очередь мощность надрудной толщи до 85 - 90 метров, что привело к образованию складов плодородного слоя, мело-мергельных и суглинистых отвалов, отвалов необогащенных кварцитов, гидроотвалов, хвостохранилищ и отвалов рыхлой вскрыши.

Все эти нагромождения занимают огромные площади и подвержены активному воздействию водной и ветровой эрозии, что приводит к недопустимому загрязнению окружающей среды. Низкие показатели плодородия горных пород, поднимаемых на дневную поверхность, требуют незамедлительного восстановления, то есть, биологической рекультивации техногенных ландшафтов и, в первую очередь, восстановления нарушенных земель с помощью лесных насаждений.

Объектами исследований были подобраны опытные культуры сосны обыкновенной в условиях гидроотвала Березовый лог и в зональных насаждениях Старооскольско-Губкинского железорудного месторождения КМА. Программа исследований соответствует решению поставленных задач и охватывает все стороны данной проблемы. Исследования в лесных культурах проводились на постоянных и временных площадях в течении 6 лет с использованием стандартных методик. Статистическая обработка данных выполнена на ЭВМ с использованием пакета стандартных программ с установлением средних величин, ошибок точности и достоверности опыта.

Уникальным объектом рекультивации техногенных земель лесными насаждениями считается гидроотвал Березовый лог, представляющий образец проведения горнотехнического и биологического этапов рекультивации. На промытый песчано-меловой субстрат нанесен растительный слой мощностью 30-40см. Наши исследования осуществлялись в наиболее характерных и значительных по площади сформировавшихся фитоценозах, имеющих возраст от 24 до 30 лет, где основное внимание уделялось чистым и смешанным насаждениям сосны обыкновенной. Культуры сосны создавались отдельными участками, начиная с 1976 года, площадью от 8 до 10 га ежегодно в течение десяти лет.

Главной лесообразующей породой была принята сосна обыкновенная. Лесные культуры высаживались порядно - три ряда главной породы из сосны обыкновенной и один ряд - кустарников: жимолость татарская, бузина красная, карагана древовидная (акация желтая), свидина, робиния (акация белая), смородина золотая. Культуры сосны обыкновенной создавались по свежеотсыпанным плодородным грунтам ручным способом под меч Колесова. Размещение посадочных мест было 2,5х0,5-0,7м. Осенью, в обязательном порядке, проводилось дополнение в зависимости от сохранности - от 15 до 20%. В течение вегетационного периода проводилось 3-4 ручных ухода в рядах с одновременным рыхлением почвы.

Первый год состояние сосны обыкновенной на всех пробных площадях оценивается как очень хорошее. Приживаемость одновозрастных насаждений на гидроотвале и в зональных условиях колеблется в пределах от 83,5 до 95,7%. Средний прирост за год составлял 5,04-7,81 см. К концу вегетационного периода средняя высота достигала от 7,35 до 13,5 см при среднем диаметре саженцев 0,25-0,34 см.

Адаптации саженцев за два года прошла нормально. В результате этого происходит улучшение роста посадок, стабилизируется укрепление корневой системы, улучшатся годовой прирост, как по высоте, так и по диаметру. Сохранность лесных культур снизилась по вариантам всего лишь на 5-7%. В то время как прирост по высоте достиг в среднем 8-10 см, а высота саженцев стала 15-20 см и вдвое увеличился диаметр. В последующие три года существенных изменений в состоянии и росте насаждений не произошло. В пятилетнем возрасте сохранность посадок находилась в пределах 58,6-87,6% с небольшим процентом понижения - на 5-6 %. Прирост культур составлял 16-32 см в год, а высота - в пределах 54-83 см при максимальном диаметре до 3 см.

К моменту смыкания показатели состояния и роста начали изменяться не в пользу насаждений гидроотвала. Если прирост 10-летних насаждений был одинаков и равен соответственно 42,7 см, то остальные результаты отличаются на целый порядок. Сохранность у 10-летних насаждений на гидроотвале Березовый лог колеблется в пределах 55,4-65,6%, то в зональных условиях 66,2-87,6%. Средняя высота на техногенных ландшафтах в этом возрасте достигает 258-367 см, а в условиях балки 377-393 см. Такие же различия отмечаются в показателях диаметра на высоте груди ( 1,3 м) соответственно - 2,34-2,88 см и 3,32-3,82 см.

Совсем другая картина наблюдается при обследовании лесных насаждений на обоих изучаемых объектах в 20-летнем возрасте. Сохранность сосняков в зональных условиях на 12,2% выше, чем на гидроотвале. Средний прирост лесных культур в высоту в естественных условиях колеблется в пределах 45,1-52,4 см, а на гидроотвале - от 36,1-45,7 см.Второй возрастной период

88