CC BY
22
УДК 631.427.12:631.6.02
DOI 10.24411/0235-2516-2018-10047
ОЦЕНКА ФИТОТОКСИЧНОСТИ ЗАГРЯЗНЕННОЙ ДИЗЕЛЬНЫМ ТОПЛИВОМ ТОРФЯНОЙ ПОЧВЫ ПРИ РЕАБИЛИТАЦИИ КОМПЛЕКСНЫМ МЕЛИОРАНТОМ САПРОСИЛ
Л.В. Кирейчева, д.т.н., А.В. Ильинский, к.с.-х.н.
ВНИИ гидротехники и мелиорации им. А.Н. Костякова, e-mail: [email protected]
Приведены результаты многолетнего полевого опыта по изучению влияния комплексного мелиоранта Сапросил на фитотоксичность загрязненной дизельным топливом торфяной почвы в процессе ее реабилитации. Экспериментально установлено, что комплексный мелиорант обеспечивает снижение фитотоксичности почвы, загрязненной дизельным топливом. При уровне загрязнения 2,5% использование дозы комплексного мелиоранта 5 т/га устраняет фитотоксиче-ский эффект: разница в урожайности на контроле и на опытном вариантах не существенна. Увеличение дозы внесения в почву комплексного мелиоранта усиливало нейтрализацию фитоток-сического эффекта от действия нефтепродуктов, наилучший результат достигнут при использовании Сапросила в дозе 10,0 т/га. Комплексный мелиорант, помимо выраженного действия снижения фитотоксичности, обеспечивает удобрительный эффект: при внесении дозы 10 т/га урожайность по сравнению с контролем увеличивается в 1,36раз.
Ключевые слова, комплексный мелиорант, нефтепродукты, почва, реабилитация, сапропель, торф, фитотоксичность.
ESTIMATION OF PHYTOTOXICITY CONTAMINATED BY DIESEL FUEL OF PEAT SOIL IN REHABILITATION BY COMPLEX MELIORANT SAPROSIL
Dr.Sci. L.V. Kireycheva, Ph.D. A.V. Ilinskiy
All-Russian research institute for hydraulic engineering and reclamation of A.N. Kostyakov,
e-mail: [email protected]
The results of long-term field experience on the study of the effect of the complex meliorant Saprosil on the phyto-toxicity ofpeat soil contaminated with diesel fuel are presented in the process of its rehabilitation. It has been experimentally established that a complex ameliorant provides a reduction in the phytotoxicity of soil contaminated with diesel fuel. At a pollution level of 2.5%, the use of a dose ofa complex meliorant of 5 tons/ha eliminates the phytotoxic effect: the difference in yields in the control and in the experimental variants is not significant. An increase in the dose of introducing a complex ameliorant into the soil increased the neutralization of the phytotoxic effect from the action of petroleum products, the best result was reached when using Saprosil at a dose of 10.0 tons/ha. The complex ameliorant, in addition to the pronounced effect of reducing phytotoxicity, provides a fertilizing effect: when applying a dose of 10 tons per hectare, the yield increases by 1.36 times in comparison with the control.
Keywords. composite ameliorant, oil products, soil, rehabilitation, sapropel, peat, phytotoxicity.
Загрязнение почвенного покрова нефтью и нефтепродуктами происходит на всех этапах хозяйственной деятельности, связанной с добычей, транспортировкой, переработкой, хранением и распределением нефти и нефтепродуктов, особенно в результате аварийных и технологических утечек на магистральных трубопроводах [ 1-4]. По химическому составу нефтепродукты состоят преимущественно из парафиновых, ароматических, нафтеновых и непредельных углеводородов и вследствие их высокой токсичности принадлежат к числу десяти наиболее опасных загрязнителей окружающей среды [5, 6]. Почва, загрязненная нефтью и нефтепродуктами,
становится не способной выполнять свои экологические функции полноценно [7, 8]. Под фитотоксично-стью почвы понимают ее способность подавлять рост и развитие высших растений, обусловленное наличием загрязняющих веществ [9, 10]. Одним из ключевых показателей оценки фитотоксичности почвы служит урожайность тестовых культур [11-13].
Ускорить процессы нейтрализации токсического эффекта от действия нефтепродуктов в почве можно не только путем посева специально подобранных растений, но и созданием условий для их интенсивного роста и повышения метаболической активности их ризосферного микробоценоза [14-17]. Внесение
органоминеральных удобрений или различных комбинированных мелиорантов пролонгированного действия на основе природных материалов обеспечит, помимо поглощения нефтепродуктов, улучшение структуры почвы и повышение в ней органических веществ, которые снижают токсическое действие на сельскохозяйственные растения [18-25]. В этой связи актуальна разработка для загрязненных нефтепродуктами почв современных, высокоэффективных мероприятий по нейтрализации фитотоксического эффекта. При этом особую роль для снижения токсического действия углеводородов представляет использование многофункционального комплексного мелиоранта пролонгированного действия Сапросил, созданного на основе карбонатного сапропеля [26].
Цель исследования - оценка фитотоксичности загрязненной дизельным топливом торфяной почвы при ее реабилитации комплексным мелиорантом пролонгированного действия Сапросил.
Объекты и методы. Исследования проводили на маломощной низинной торфяной почве. Почва по кислотности среднекислая, гидролитическая кислотность менее 2,0 мг-экв/100 г, по сумме поглощенных оснований - средняя, содержание органического вещества 19,5%, подвижного фосфора - очень высокое, подвижного калия - среднее. Содержание исследованных поллютантов не превышает установленные санитарно-гигиенические нормативы и распределено следующим образом: кадмий 0,26 мг/кг; свинец 5,81 мг/кг; медь 7,19 мг/кг; цинк 9,58 мг/кг; нефтепродукты 56,1 мг/кг. В полевом опыте выполнено искусственное загрязнение почвы нефтепродуктами путем внесения в опытные делянки дизельного топлива (ДТ) ЕВРО сорт Е, вид III (ДТ-Е-К5) из расчета 2,5% по массе. Эксперимент заложен на микроделянках площадью 1,0 м2 и промежутками между делянками 1,0 м (повторность опыта трехкратная), размещение вариантов рендомизирован-ное. В качестве комплексного мелиоранта (КМ) при реабилитации загрязненной дизельным топливом торфяной почвы использовали многокомпонентное органоминеральное удобрение многоцелевого назначения Сапросил на основе торфо-сапропеле-вой смеси с применением аморфного кремнезема
(аэросила) при следующем соотношении компонентов: карбонатный сапропель - 60%, торф - 30%, минеральные удобрения (№К) - 5%, коллоидный диоксид кремния - 5%. Дозы внесения в почву КМ были установлены на основании результатов ранее проведенных исследований [27, 28]. В качестве тест-культур использованы однолетние травы (горохоов-сяная смесь: овес 180 кг/га, горох 120 кг/га) с подсевом многолетних трав (бобово-злаковая травосмесь: клевер красный 20 кг/га, кострец безостый 35 кг/га, тимофеевка луговая 25 кг/га). Агротехника выращивания сельскохозяйственных культур общепринятая для региона.
Варианты закладки и выполнения многолетнего полевого эксперимента были следующие: 1) контроль - почва без загрязнения дизельным топливом и без внесения КМ; 2) загрязненная дизельным топливом почва без КМ (почва + ДТ, 2,5%); 3) почва + ДТ, 2,5% + КМ, 2,5 т/га; 4) почва + ДТ, 2,5% + КМ, 5,0 т/га; 5) почва + ДТ, 2,5% + КМ, 10,0 т/га. Оценку фитотоксичности загрязненной дизельным топливом торфяной почвы при ее реабилитации КМ пролонгированного действия Сапросил осуществляли на основе анализа урожайности тест-культур.
Результаты исследования. В первый год эксперимента загрязненность почвы дизельным топливом в концентрации 2,5% без внесения КМ оказала угнетающее действие на развитие однолетних трав (табл. 1): уменьшение урожая сена по сравнению с контрольным вариантом составило 37%. Внесение КМ в дозе 2,5 т/га в загрязненную почву способствовало частичному снижению фитотоксического эффекта от действия поллютанта: уменьшение урожая сена однолетних трав по сравнению с контролем составило 12%. На варианте с КМ в дозе 5 т/га наблюдается нейтрализация фитотоксического эффекта от действия поллютанта: урожай сена однолетних трав превысил урожай, полученный на незагрязненной почве на 0,24 т/га. Наибольшая нейтрализация фито-токсического эффекта зафиксирована при дозе КМ 10 т/га - урожай сена однолетних трав составил 3,0 т/га, что на 0,65 т/га выше контроля. На второй год эксперимента оценивали последействие применения КМ Сапросил на реабилитацию загрязненной нефтепродуктами почвы (табл. 2).
1. Влияние различных доз КМ Сапросил на урожайность однолетних трав при выращивании на торфяной почве, загрязненной дизельным топливом (первый год эксперимента)
Вариант Урожайность однолетних трав (сено), т/га Прибавка
повторность т/га % к контролю
1 2 3 среднее
1. Контроль 2,48 2,14 2,43 2,35 - -
2. Почва + ДТ, 2,5% 1,45 1,62 1,40 1,49 -0,86 -37
3. Почва + ДТ, 2,5% + КМ, 2,5 т/га 2,13 2,08 2,03 2,08 -0,27 -12
4. Почва + ДТ, 2,5% + КМ, 5,0 т/га 2,76 2,34 2,67 2,59 0,24 10
5. Почва + ДТ, 2,5% + КМ, 10,0 т/га 2,82 3,15 3,04 3,00 0,65 28
НСР05 0,15
2. Влияние различных доз КМ Сапросил на урожайность многолетних трав при выращивании на торфяной почве, загрязненной дизельным топливом (второй год эксперимента)
Вариант Урожайность мн. трав I укос (сено), т/га Урожайность мн. трав II укос (сено), т/га Всего, т/га Изменение
среднее изменение среднее изменение т/га %
т/га % т/га %
1. 6,48 - - 3,52 - - 10,00 - -
2. 5,20 -1,28 -20 3,14 -0,38 -11 8,34 -1,66 -17
3. 6,27 -0,21 -3 4,56 1,04 30 10,83 0,83 8
4. 7,39 0,91 14 5,23 1,71 49 12,62 2,62 26
5. 7,68 1,20 19 6,17 2,65 75 13,85 3,85 39
НСР05 0,13 0,12
Примечание: расшифровка вариантов дана в таблице 1.
КМ 2,5 КМ 5,0 КМ 10,0 т/га т/га т/га
Оценка средней продуктивности однолетних и многолетних трав с использованием КМ при реабилитации загрязненной дизельным топливом торфяной почвы
Загрязненная дизельным топливом в концентрации 2,5% почва без КМ продолжила оказывать фи-тотоксическое действие на развитие растений: уменьшение урожая сена многолетних трав за два укоса по сравнению с контролем составило 17%. На вариантах с КМ наблюдается увеличение урожая по сравнению с контролем на 8-39%, в зависимости от дозы КМ. Увеличение дозы КМ оказало положительный эффект на прибавку урожая сена многолетних трав. Наибольший урожай отмечен на варианте с дозой КМ 10 т/га и составил 13,85 т/га. На варианте с дозой КМ 5 т/га на второй год урожай сена за два укоса превысил урожай контроля на 2,62 т/га. На варианте с КМ в дозе 2,5 т/га на второй год урожай за два укоса превысил контрольный на 0,83 т/га. Средняя за два года продуктивность загрязненной дизельным топливом торфяной почвы показала, что при использовании КМ Сапросил на варианте с дозой 10 т/га зафиксировано ее наибольшее значение, равное 4,17 т/га корм.ед. (рисунок).
При внесении КМ в объеме 5 т/га в почву, загрязненную нефтепродуктами, значение средней продуктивности однолетних и многолетних трав превысило продуктивность в контроле на 0,71 т/га корм.ед. При меньшей дозе (2,5 т/га) продуктивность сопоставима с контролем и составила 3,06-3,20 т/га корм.ед. Самое низкое значение продуктивности (2,44 т/га корм.ед.) зафиксировано на варианте с внесением дизельного топлива без реабилитации КМ.
Выводы. Использование для снижения фито-токсичности торфяной почвы, загрязненной нефтепродуктами, комплексного мелиоранта Сапросил показало следующее: при низком уровне загрязненности (2,5%) фитотоксический эффект снижался довольно эффективно: однократное внесение КМ в дозах 5 и 10 т/га способствовало нейтрализации фитотоксичности от действия поллютанта, а также наблюдается удобритель-ный эффект, выражающийся в прибавке урожайности как однолетних, так и многолетних трав.
Литература
1. Черников В.А. и др. Агроэкология. - М.: Колос, 2000. - 536 с. 58 Агрохимический вестник • № 5 - 2018
2. Нейтрализация загрязненных почв: монография / Под ред. Ю.А. Мажайского. - Рязань: Мещерский филиал ГНУ ВНИ-ИГиМ, 2008. - 528 с.
3. Сейдов А., Август С., Пронин Ф.и др. Рынок утилизации нефтешламов в Российской Федерации в 2004-2009 гг. - М.: ATconsulting company, 2010. - 107 с.
4. Лисанов М.В., Печеркин А.С., Сидоров В.И. Декларирование промышленной безопасности опасных производственных объектов магистральных нефтепроводов / VI Всерос. научн. практ. конф. «Управление рисками чрезвычайных ситуаций», Москва, 20-21 марта 2001 г. - М.: Изд-во «Круг», 2001. - С. 243-247.
5. Давыдова С.Л., Тарасов В.И. Нефть и нефтепродукты в окружающей среде: учеб. пособие для вузов. - М.: Изд-во РУДН, 2004. - 163 с.
6. Ильинский А.В., Виноградов Д.В., Гогмачадзе Г.Д. Комплексная нефтеэкологическая оценка загрязненных нефтяными углеводородами почв и грунтов как основа для их эффективной биологической очистки // АгроЭкоИнфо, 2017, №1. http://agroecomfo.narod.ru/journal/STATYI/2017/1/st_105.doc.
7. Татосян M., Бодня С.Н., Колесников С.И. Влияние загрязнения нефтью и нефтепродуктами на биологическую активность черноземов // Экология и биология почв Юга России. Вып. 2. - Ростов н/Д.: Изд-во ЦВВР, 2003. - С. 60-63.
8. Башкин В.Н., Завалин А.А., Жеребцова Г.П., Прохоров И.С., Карпова Д.В. и др. Программа первоочередных мероприятий по оздоровлению городских почв / Отчет о НИР № 219/03 от 19.12.2003. - М.: Департамент природопользования и охраны окружающей среды города Москвы, 2004. - 198 с.
9. Рогозина Е.А. Актуальные вопросы проблемы очистки нефтезагрязненных почв // Нефтегазовая геология. Теория и практика, 2006, Т.1. - http://www.ngtp.ru/rub/7/02.pdf.
10. Снакин В.В. Экология и охрана природы. Словарь-справочник / Под ред. А.Л. Яншина. - М.: Academia, 2000. - 384 с.
11. Колесников С.И., Татлок Р.К., Тлехас З.Р. и др. Биодиагностика устойчивости предгорных и горных почв Западного Кавказа к загрязнению нефтью и нефтепродуктами // Доклады РАСХН, 2013, № 1. - С. 30-34.
12. Колесников С.И., Казеев К.Ш., Вальков В.Ф. Экологические последствия загрязнения почв тяжелыми металлами. -Ростов н/Дону: Изд-во СКНЦ ВШ, 2000. - 232 с.
13. Прохоров И.С. Создание системы управления качеством почв в городе Москве / Ресурсный потенциал почв - основа продовольственной и экологической безопасности России: материалы международной научной конференции. под ред. Б.Ф. Апарина. Санкт-Петербург, 1-4 марта 2011. - СПб.: Изд-во Санкт-петербургского университета, 2011. - С. 530.
14. Самосова С.М., Филипчикова В.М. Изыскание путей стимуляции биодеградации нефти в почве / Микробиологические методы борьбы с загрязнением окружающей среды: Тезисы докладов. - Пущино, 1979. - С. 134.
15. Алонге О.О., Васенев И.И., Селицкая О.В. Влияние биопрепарата Псевдомин на биологическую активность и экологическое состояние нефтезагрязненных окультуренных дерново-подзолистых почв в условиях различного увлажнения // Агрохимический вестник, 2013, № 1. - С. 5-9.
16. Шаронова Н.Л., Яппаров И.А., Ежкова А.М., Рахманова Г.Ф. Эффект фиторемедиации на выщелоченном черноземе, загрязненном жидкими углеводородами // Агрохимический вестник, 2015, № 6. - С. 22-25.
17. Абдурашитов А.Ю., Антипов Б.В., Бельков В.М., Прохоров И.С., Зиновьева Е.В., Певзнер В.А. Методические указания по применению агрохимиката «СК «ПИКСА» для улучшения экологической обстановки в инфраструктуре филиалов ОАО «РЖД». - М.: ВНИИЖТ, 2005. - 53 с.
18. Тимошенко Е.С. Оценка эффективности применения местного торфа как компонента торфогрунта // Агрохимический вестник, 2016, № 5. - С. 51-53.
19. Титова В.И. Особенности системы применения удобрений в современных условиях оценка эффективности применения местного торфа как компонента торфогрунта // Агрохимический вестник, 2016, № 1. - С. 2-7.
20. Леднев А.В., Скворцова И.А. Влияние нефтяного загрязнения и мелиоративных добавок на агрохимические свойства аллювиальных торфяных почв // Агрохимический вестник, 2017, № 3. - С. 49-54.
21 . Ильинский А.В. , Кирейчева Л.В., Виноградов Д.В. Биоремедиация загрязненных нефтепродуктами почв при помощи карбонатного сапропеля и биопрепарата «Нафтокс» // Вестник Рязанского государственного агротехнологического университета им. П.А. Костычева, 2016, № 2 (30). - С. 28-35.
22. Ильинский А.В., Перегудов С.В. Обоснование биологической очистки земель, загрязненных продуктами переработки нефти / // Комплексные мелиорации - средство повышения продуктивности сельскохозяйственных земель. Материалы юбилейной международной научной конференции. - М.: Изд-во ВНИИА, 2014. - С. 69-74.
23. Семенцов А.Ю., Антипов Б.В., Прохоров И.С., Мизгирев Н.С., Башкин В.Н. Применение суперкомпоста «ПИКСА» для очистки загрязненных нефтепродуктами почв // Защита окружающей среды в нефтегазовом комплексе, 2006, № 10. - С. 14-18.
24. Завалин А.А., Василенко Е.С., Прохоров И.С., Семенцов А.Ю. Использование суперкомпоста «ПИКСА» для решения экологических проблем / Международный форум «Земля и урожай», Санкт-Петербург, 5-8 июня 2007. - СПб.: ВО «Фарэкспо». - С. 74-76.
25. Прохоров И.С., Карев С.Ю. Основные аспекты производства и использования искусственных почвогрунтов для озеленения и благоустройства города Москвы / В книге: VI Съезд общества почвоведов им. В.В. Докучаева. Материалы докладов, 13-18 августа 2012. - Петрозаводск: Карельский НЦ РАН, 2012. - С. 565.
26. Патент № 2566684, Российская Федерация, МПК С 05 F 7/00 (2006.01). Многокомпонентное органоминеральное удобрение / Вазыхов И.Т, Кирейчева Л.В., Пуховская Т.Ю., Павлов В.Ю.; заявитель и патентообладатель Общество с ограниченной ответственностью Торгово-производственная компания «Камский сапропель», ООО ТПК «Камский сапропель». № 2014146486/13; заявл. 20.11.14; опубл. 27.10.15. - 5 с.: ил.
27. Кирейчева Л.В., Нефедов А.В., Евсенкин К.Н. и др. Обоснование использования удобрительно-мелиорирующей смеси на основе торфа и сапропеля для повышения плодородия деградированных почв // Вестник Рязанского государственного аг-ротехнологического университета им. П.А. Костычева, 2016, № 3 (31). - С. 12-17.
28. Кирейчева Л.В., Яшин В.М. Эффективность применения органоминерального удобрения на основе сапропеля // Агрохимический вестник, 2015, № 2. - С. 37-40.
