Научная статья на тему 'Создание культур березы повислой с применением различных мелиорантов на почвах, загрязненных выбросами магнезитового производства'

Создание культур березы повислой с применением различных мелиорантов на почвах, загрязненных выбросами магнезитового производства Текст научной статьи по специальности «Сельское хозяйство, лесное хозяйство, рыбное хозяйство»

CC BY
96
48
i Надоели баннеры? Вы всегда можете отключить рекламу.

Аннотация научной статьи по сельскому хозяйству, лесному хозяйству, рыбному хозяйству, автор научной работы — Завьялов К. Е., Менщиков С. Л., Барановский В. В.

В зоне сильного загрязнения рекомендуется создавать насаждения из березы повислой только с использованием мелиорантов органических удобрений (например, низинный торф слоем не менее 12 см), а в зоне среднего и слабого загрязнения можно создавать культуры без мелиорантов.

i Надоели баннеры? Вы всегда можете отключить рекламу.

Похожие темы научных работ по сельскому хозяйству, лесному хозяйству, рыбному хозяйству , автор научной работы — Завьялов К. Е., Менщиков С. Л., Барановский В. В.

iНе можете найти то, что вам нужно? Попробуйте сервис подбора литературы.
i Надоели баннеры? Вы всегда можете отключить рекламу.

Selection of common birch using various meliorants on soils polluted with magnezian emissions

It is recommended to use meliorants-organic fertilizers (ex. peat, 12 cm layer) when planting common birch in highly polluted zones, while in zones of less pollution the birch plants can be grown without meliorant application.

Текст научной работы на тему «Создание культур березы повислой с применением различных мелиорантов на почвах, загрязненных выбросами магнезитового производства»

Создание культур березы повислой с применением различных мелиорантов на почвах, загрязненных выбросами магнезитового производства

К. Е. Завьялов, м. н. с., С.Л. Менщиков, д. с. -х. н., В. В. Барановский, к. с. -х. н., Ботанический сад УрО РАН, г. Екатеринбург

Создание устойчивых к аэротехногенным выбросам лесных насаждений является важной задачей лесного хозяйства на территориях, примыкающих к крупным промышленным центрам. Изучение механизма влияния вредных выбросов на древесную растительность, на свойства почв и способности ее к самоочищению является необходимым этапом работ по лесовосстановлению в очаге поражения лесной растительности. Очень большой вред лесным фитоценозам наносят тепловые станции, а также предприятия цветной и черной металлургии. Особое место в металлургии занимает производство огнеупоров, мировым лидером которого является Саткинский комбинат «Магнезит».

Основным компонентом техногенных отходов, попадающих в атмосферу от шахтных, вращающихся, туннельных и плавильных печей, являются соединения магния (магнезитовая пыль имеет сильнощелочную реакцию — pH 10) [1].

На расстоянии до 0,5—3,0 км (в зависимости от розы ветров) древесная растительность практически вся погибла, от 0,5—3,0 до 3—10 км — находится в разной степени повреждения.

В 1980—1983 гг. Уральской лесной опытной станцией ВНИИЛМ с целью исследования пригодности почв для лесовосстановления в различных зонах магнезитового загрязнения были созданы опытные лесные культуры общей площадью

6 га. При закладке опытных участков (ОУ) использовали следующие мелиоранты: торф слоем 12 см, торф слоем 2 см, МРК в дозах 30, 90 кг/га действующего вещества, слабый раствор серной кислоты с последующим промыванием водой (для снижения показателя pH почвы). Для обработки почвы использовали специальные способы: снятие почвы на ОУ № 2-4 плугом ПЛП-135 с последующим фрезерованием фрезой ФЛУ-0,8, на ОУ № 5 глубокую вспашку плугом ПЛН-3-35 с последующим фрезерованием, а также фрезерование без вспашки [2—4].

В 2002—2006 гг. нами были проведены исследования культур березы повислой на пяти ОУ. Все обследованные участки расположены на северо-востоке от источника выбросов и, согласно розе ветров, находятся в зоне основного сноса пыли.

Методы исследований. На участке был сделан сплошной перечет и определена средняя высота культур. Также были отобраны образцы почвы по слоям через 10 см, составленные из пяти образцов по методу конверта. В почве определяли рН (водную и солевую) и подвижные формы элементов. Элементы из почвы экстрагировали аммонийно-ацетатным буфером, концентрации определяли на атомно-адсорбционном спектро-фото-метре.

Результаты исследований. В зоне сильного загрязнения (ОУ № 2) лучшие показатели роста показал вариант с торфом (табл. 1.). В варианте с торфом слоем 12 см диаметр культур по сравнению с вариантом без мелиоранта на этом же ОУ выше в 2 раза, а высота — в 2,2 раза. Вариант с

1. Показатели роста культур березы повислой

№ ОУ/расстояние до Вариант Средние Тип леса

источника выбросов, км диаметр высота

2/1 без мелиоранта торф 12 см торф 2 см кислота удобрения 3,9 7.7 4,4 4.8 4.9 3,5 7,7 4,3 4,9 5,0 С. яг.

5/3 без мелиоранта без мелиоранта + вспашка ОТК-90 ОТК-90 + вспашка ОТК-30 4,5 5,2 4.8 5.8 4,7 6,6 7,1 6,8 7,4 6,7 С. яг.

3/5 без мелиоранта торф кислота удобрения 8.9 10,0 9,3 9.9 10,4 11,2 10,7 11,1 С. ртр.

4/10 контроль 9,9 11,1 С. яг.

торфом слоем 2 см показал незначительное превышение показателей роста по сравнению с вариантом без мелиоранта (диаметр больше на 11%, высота — на 19%), а в вариантах с кислотой и удобрениями диаметр больше на 19—20%, а высота — на 29—30% соответственно.

В зоне среднего загрязнения (ОУ №5) хорошие результаты получились при обработке почвы: глубокая вспашка + фрезерование. В этом варианте диаметр больше, чем в варианте, в котором проводилось только фрезерование, на 13%. В варианте, в котором вносились удобрения и проводилась вспашка, диаметр больше на 17%, чем в варианте с удобрением без вспашки, а по сравнению с вариантом без удобрений и без вспашки диаметр больше на 22%. По высоте деревьев на данном участке существенных различий нет. В вариантах только с внесением удобрений по сравнению с вариантом без мелиоранта и без вспашки показатели роста культур березы незначительно увеличились.

В зоне слабого загрязнения в вариантах с мелиорантами средние высота и диаметр культур березы увеличились по сравнению с вариантом без мелиорантов, но незначительно. Наилучшие показатели у варианта с торфом, за ним — вариант с удобрениями, далее идет вариант с кислотой.

Результаты наших исследований свидетельствуют, что с увеличением степени загрязнения показатели роста культур березы снижаются. В зоне сильного загрязнения (ОУ №2) средний диаметр по сравнению с контролем (ОУ №4) ниже в 2,5 раза, высота культур — в 3,2 раза, в зоне среднего загрязнения (ОУ №5) диаметр ниже в 2,2 раза, высота культур — в 1,7 раза.

Агрохимические анализы в почве на ОУ (табл. 2) показали, что при приближении к источнику

загрязнения показатели рН (водная) увеличиваются. В зоне сильного загрязнения показатель рН по слоям по сравнению с контролем увеличен в 2005 г. на 1,3, в зоне среднего загрязнения увеличение составило на 0,9.

Анализ показателей рН за период наблюдений показал, что с 1983 г. по 1990 г. показатель рН несколько уменьшался, а в 2005 г. опять увеличился. С 1978 по 1983 г. количество годовых аэропром-выбросов (после установки электрофильтров) находилось в объеме 30 тыс. т в год. С 1985 по 1990 г. объемы выбросов уменьшились до 26 тыс. т в год. С 1999 по 2001 г. количество выбросов составляло 18 тыс. т в год, а в 2002 г. — 16 тыс. т в год. Снижение показателя рН в почве и самоочищение почв произойдет, видимо, при условии более значительного сокращения объема выбросов.

2. Изменение показателя рН (водная) в различных зонах магнезитового загрязнения в верхнем (0—10 см) слое почвы в разные годы

№ ОУ рН (водная) по годам

1983 1990 2005

Зона сильного загрязнения

2 8,9 8,2 8,9

Зона среднего загрязнения

5 8,8 8 8,5

Зона слабого загрязнения

3 7,8 7,3 7,4

Контроль

4 7,7 7 7,6

При определении химических элементов в почве не обнаружены Сг, РЬ, Со, N1. Анализ содержания металлов в почве (табл. 3) показывает,

3. Содержание элементов в почве на опытном участке (ОУ), п-10-3%

№ ОУ/расстояние от источника выбросов, км Глубина взятия образца Элемент

К Ыа Мв Са 2п са Си Мп Бе

0-10 4,0 4,0 600,0 209,0 0,72 0,02 0,02 17,82 8,20

2/1 10-20 2,0 4,5 700,0 182,5 0,50 не обн. не обн. 15,14 10,40

20-30 4,0 7,0 500,0 73,5 0,18 не обн. не обн. 6,34 4,20

0-10 11,5 6,5 750,0 156,0 0,80 0,08 не обн. 17,48 8,20

5/3 10-20 9,5 8,0 460,0 68,0 0,06 не обн. не обн. 6,32 3,00

20-30 9,5 8,0 550,0 60,0 0,22 не обн. не обн. 5,10 3,20

0-4 13,0 6,5 600,0 505,0 1,12 0,04 не обн. 10,32 1,80

4-10 43,5 8,0 600,0 550,0 0,24 не обн. не обн. 14,92 2,60

6/ 3 10-20 8,0 8,5 500,0 510,0 0,10 не обн. не обн. 5,48 2,20

20-30 6,0 10,0 379,5 488,5 не обн. не обн. не обн. 2,26 2,20

0-2 34,0 8,0 500,0 500,0 0,98 не обн. 0,08 12,00 0,20

2-10 9,5 6,5 600,0 358,5 0,12 не обн. не обн. 6,80 0,20

3/ 5 10-20 3,0 6,0 475,5 319,0 0,04 не обн. 0,06 1,24 0,10

20-30 4,0 7,0 384,5 250,5 0,74 не обн. не обн. 0,72 1,00

0-4 33,5 6,0 525,0 439,0 0,72 не обн. не обн. 10,02 0,60

4-10 9,5 5,5 450,0 460,5 не обн. не обн. не обн. 3,58 0,60

10-20 5,5 5,5 400,0 494,5 0,26 не обн. не обн. 4,32 0,40

20-30 6,0 6,0 354,0 442,5 не обн. не обн. не обн. 3,62 1,00

что вверх по почвенному профилю повышается их содержание. В почве больше всего содержится Mg (от 354 до 750 п-10 3%). При приближении к источнику выбросов его количество по слоям увеличивается: в зоне сильного загрязнения — на 33— 75%, в зоне среднего загрязнения — на 15—66%, в зоне слабого загрязнения — на 9—33% по сравнению с контрольным участком. Концентрация калия в почве варьирует в пределах 4—43 п-10 3%. В зоне среднего загрязнения содержание натрия превышает от 18 до 66% содержание на контрольном участке. В зоне слабого загрязнения превышение составляет от 9 до 18%.

В зоне сильного загрязнения содержание кальция выше, чем в зоне среднего загрязнения, на 22—168%, но меньше, чем в зоне слабого загрязнения и в контроле.

Содержание марганца в верхнем слое почвы варьирует от 0,7 до 17,8 п-10_3%. При щелочной среде в почве снижается подвижность, а следовательно, и доступность растениям марганца, железа (Возбудская, 1964; JIapxep, 1978). Содержание железа варьирует от 0,1 до 10,4 п-10_3%. В очаге загрязнения содержание железа в почве значительно повышается.

Кадмий встречается в зоне сильного и среднего загрязнения в верхнем слое и в подстилке. По данным (Bowen, 1966; Cannon, 1974), фоновое

содержание этого элемента в почве составляет

0.03.п-10 3%. В зоне среднего повреждения содержание кадмия в верхнем слое почвы выше фонового значения в 2,7 раза.

Таким образом, по содержанию элементов в почве на загрязненной территории можно построить следующий ряд (по мере убывания): М§, Са, Мп, К, N8, Бе, Хп.

В зоне сильного загрязнения рекомендуется создавать насаждения из березы повислой только с использованием мелиорантов — органических удобрений (например, низинный торф слоем не менее 12 см), а в зоне среднего и слабого загрязнения можно создавать культуры без мелиорантов.

1. Кулагин, Ю.З. Дымовые отходы завода «Магнезит» и динамика лесов зеленой зоны г. Сатки (Южный Урал) // Растительность и промышленные загрязнения. Охрана природы на Урале. Свердловск, 1964.

2. Менщиков, С.Л. Исследование экологических особенностей роста и обоснование агротехники создания культур хвойных пород в условиях магнезитовых запылений: авто-реф. дис. ... канд. биол. наук. Свердловск, 1985.

3. Садовникова, Л.К. Показатели загрязнения почв тяжелыми металлами и неметаллами в почвенно-химическом мониторинге / Л.К. Садовникова, Н.Г. Зырин // Почвоведение. 1985. №10. С. 84-89.

4. Сродных, Т.Б. Рост лесных культур в условиях загрязнеия магнезитовой пылью / Т.Б. Сродных, С.Л. Менщиков // Техногенные воздействия на лесные сообщества и проблемы их восстановления и сохранения. Екатеринбург, 1992. С. 87-92.

i Надоели баннеры? Вы всегда можете отключить рекламу.