CC BY
13
УДК 631.445.9:631.452:631.811.94 DOI 10.24411/0235-2516-2019-10094
ВЛИЯНИЕ МЕЛИОРАТИВНЫХ ДОБАВОК НА АГРОХИМИЧЕСКИЕ ПОКАЗАТЕЛИ АГРОДЕРНОВО-ПОДЗОЛИСТОЙ ПОЧВЫ, ЗАГРЯЗНЕННОЙ НИКЕЛЕМ
1А.В. Леднев, д.с.-х.н., 1А.В. Ложкин, к.с.-х.н., 2Г.А. Поздеев
1 Удмуртский ФИЦ УрО РАН, е-mail: ugniish@yandex.ru 2Ижевская ГСХА, е-mail: agrohim@izhgsha.ru
Проанализированы результаты многолетнего полевого опыта по ремедиации агродерново-подзолистой суглинистой почвы (albeluvisoils), загрязненной никелем. В качестве мелиоративных добавок изучали различные дозы мелиорантов и удобрений: известняковая и фосфоритная мука, суперфосфат, сульфид натрия, торф и цеолит. Эффективность изучаемых мелиоративных добавок определяли по совокупности следующих факторов: их влияние на подвижность никеля в почве; продолжительность действия; положительное влияние на агрохимические показатели почвы; повышение урожайности и качества сельскохозяйственных культур; стоимость проведения мелиоративных работ. Установлено, что все изучаемые мелиоративные добавки оказали положительное влияние на агрохимические показатели загрязненной почвы и снизили в ней содержание подвижных форм никеля. Характер и параметры этого влияния определялись их химическим составом, дозой внесения и периодом, прошедшим после внесения. Все это позволяет рекомендовать их в качестве перспективных мелиорантов для ремедиации почв, загрязненных никелем.
Ключевые слова: почва, загрязнение, тяжелые металлы, никель, ремедиация, мелиоративные добавки, агрохимические показатели.
EFFECT OF LAND RECLAMATION ADDITIVES ON AGROCHEMICAL INDICATORS OF AGRO-SODDY-PODZOLIC SOIL CONTAMINATED WITH NICKEL
Dr.Sci. A.V. Lednev, lPh.D. A.V. Lozhkin, 2G.A. Pozdeev
1 Udmurt FRC UrB RAS, е-mail: ugniish@yandex.ru 2Izhevsk State Agricultural Academy, е-mail: agrohim@izhgsha.ru
The results of many years field experiment on the remediation of agro-soddy-podzolic loamy soil (albeluvisoils) contaminated with nickel are analyzed. Various meliorant and fertilizer doses were studied as ameliorative additives: limestone and phosphorite meal, superphosphate, sodium sulfide, peat and zeolite. The effectiveness of the studied reclamation additives was determined by a combination of the following factors: their effect on the mobility of nickel in the soil; duration of action; a positive effect on the agrochemical parameters of the soil; increasing the yield and quality of crops; the cost of reclamation work. It was found that all the studied reclamation additives had a positive effect on the agrochemical parameters of contaminated soil and reduced the content of mobile forms of nickel in it. The nature and parameters of this effect were determined by their chemical composition, application dose, and the period after application. All this allows them to be recommended as promising ameliorants for remediation of soils contaminated with nickel.
Keywords: soil, pollution, heavy metals, nickel, remediation, reclamation additives, agrochemical indicators.
В связи с активным освоением природных ресурсов в промышленно развитых регионах Российской Федерации повсеместно увеличиваются площади техногенно загрязненных почв, возникают зоны повышенного экологического риска, что служит одной из основных причин резкого увеличения заболеваний населения, а в случае сельскохозяйственного использования данных территорий ситуация еще усугубляется тем, что поллютанты из почвы по пищевой цепочке попадают в продукты питания. Особую опасность из поллютантов пред-
ставляют тяжелые металлы (ТМ) [1, 2]. Они, в отличие от нефтепродуктов, пестицидов и других техногенных органических соединений, практически не подвергаются биоразложению и процесс ре-медиации почв, загрязненных ТМ, наиболее сложный и проблемный [3-5].
В Европе общее количество загрязненных ТМ участков изменяется по разным оценкам от 0,3 до 1,5 млн., охватывая до 52 млн. га или 16% суши [6]. Это определяет высокую актуальность и практическую значимость поиска путей улучшения эколо-
гического состояния таких территорий и получения на них экологически безопасной растениеводческой продукции.
В настоящее время накоплен значительный эмпирический материал по влиянию различных природных и антропогенных факторов на свойства загрязненных почв, выявлены общие закономерности миграции ТМ в ландшафтах, определено их влияние на различные биологические объекты [7-12]. Менее полно представлены подходы к ремедиации загрязненных почв, в этой области имеется целый ряд вопросов, недостаточно отраженных в научной литературе или имеющих спорный характер [1317]. В частности, это касается вопросов ремедиации почв, содержащих повышенное количество ТМ и используемых в сельскохозяйственном производстве, особенно в разрезе конкретных типов почв. Подавляющее количество работ по данному направлению выполнено на сильно загрязненных промышленных территориях или в условиях лабораторных и краткосрочных полевых опытов.
Цель исследования - разработать технологические приемы по ремедиации почв сельскохозяйственных угодий, загрязненных тяжелыми металлами.
Объекты и методы. В статье представлены результаты трехлетних исследований по разработке технологий ремедиации почв, загрязненных одним из наиболее распространенных и опасных тяжелых металлов - никелем. Только в Удмуртии, типичной республики Европейской части России, доля почв с повышенным уровнем его валового содержания составляет 3,0%, высоким и очень высоким 0,6% [2]. Для перевода никеля в загрязненных почвах в малоподвижные формы нами изучались два механизма: физико-химический и химический.
Эффективность изучаемых мелиоративных добавок определяли по совокупности следующих факторов: их влияние на подвижность никеля в почве; продолжительность действия; положительное влияние на агрохимические показатели почвы; повышение урожайности и качества сельскохозяйственных культур; стоимость проведения мелиоративных работ.
Исследования проведены на базе полевого мел-коделяночного опыта, заложенного в 2016 г. в УОХ «Июльское» Воткинского района на опытном поле ФГБОУ ВО Ижевская ГСХА. Опытный участок расположен на средней части слабопокатого (1-2°) северо-восточного склона увала. Угодье пашня. Почва агродерново-подзолистая среднесуглинистая на покровных глинах и тяжелых суглинках. Агрохимические показатели пахотного слоя почвы: pHкa (обменная кислотность) - 4,50; гидролитическая кислотность -3,00 ммоль/100 г; сумма поглощенных оснований - 11,8 ммоль/100 г; содержание подвижного фосфора - 125 мг/кг, обменного калия -110 мг/кг, гумуса - 1,7%. Загрязнение почвы в
опыте выполнено водорастворимой солью - ацетатом никеля в дозе 300 мг д.в. (№)/кг (высокий уровень загрязнения). Опыт заложен в четырехкратной повторности согласно общепринятым методикам. Размер опытной делянки - 1 х 2 м. Использовали следующие мелиоративные добавки: низинный торф с сильной степенью разложения (60-70%), близкой к нейтральной реакции фШа 5,9) и влажностью 70%; известняковая мука 1 класса с нейтрализующей способностью 89%; фосфоритная мука класса А с содержанием Р2О5 30%; гранулированный простой суперфосфат с содержанием Р2О5 19%; цеолит из Хотынецкого месторождения Орловской области (состоящий на 50-60% из клиноптилолита и ряда других минеральных сорбентов: монтмориллонита, опал-тридимита и др.); сульфид натрия (применяли химически чистую соль). Все агротехнические работы на опыте проводили вручную. Изучение эффективности действия мелиоративных добавок на агроэкологические показатели загрязненной почвы осуществляли в звене севооборота: чистый пар (2016 г.); ячмень (2017 г.); овес (2018 г.).
В качестве экстрагента никеля использован ам-монийно-ацетатный буфер с pHкa 4,8 (ААБ). Выбор ААБ обусловлен его широким распространением для определения экологического состояния загрязненных почв. По данным Ю.Н. Водяницкого [1], аммонийно-ацетатный буфер является экстрагирующим раствором комбинированного действия, способным к вытеснению из загрязненных почв следующих групп соединений тяжелых металлов: 1) водорастворимые соединения; 2) обменные катионы; 3) катионы ТМ, специфически сорбированные различными почвенными компонентами. Условно их можно считать специфически адсорбированной фракцией. Массовую долю содержания никеля в пробах почв определяли атомно-абсорбционным методом согласно общепринятой методике [18]. В качестве мелиоративных добавок, используемых для ремедиации почв загрязненных никелем в полевом опыте, были выбраны широко распространенные мелиоранты и удобрения: известняковая и фосфоритная мука, суперфосфат и торф. Исключение составили только сульфид натрия и цеолит, которые относились к менее изученным нетрадиционным мелиорантам. Выбор данных мелиоративных добавок обусловлен целым рядом причин: 1) все они оказывают положительное влияние на химические и физико-химические свойства почв, установленное в большом количестве исследований, проведенных на незагрязненных почвах; 2) эффективно снижают в почве степень подвижности других тяжелых металлов [16, 17]; 3) широко используются в народном хозяйстве и имеют относительно низкую стоимость.
Результаты. Особенностью дерново-подзолистых почв является наличие повышенной почвенной кислотности и поэтому по всем плани-
руемым агрохимическим мероприятиям необходим анализ их влияния на этот показатель. Почва до закладки опыта характеризовалась среднекислой реакцией (4,5 ед. рНт), что, к сожалению, является наиболее распространенной градацией для агро-дерново-подзолистых почв Удмуртии. За три года исследований в почве на абсолютном контроле (без загрязнения и мелиорантов) обменная кислотность колебалась от 4,08 до 4,83 ед. рЩа. Загрязнение почвы ацетатом никеля не оказало влияния на этот показатель (табл. 1). Действие же мелиоративных добавок на почвенную кислотность определялось их химическим составом. Наибольшее влияние оказала известняковая мука, она во всех случаях обусловила значительный сдвиг кислотно-щелочного баланса в щелочную сторону (доза 8 т/га на 1,282,10 ед. рЩа; доза 12 т/га - на 1,65-2,43 ед. рНт). Необходимо отметить, что этот мелиорант обладал длительным последействием, на третий год после его внесения он все еще не снизил свою эффективность. Изменение кислотности загрязненной почвы под действием других мелиоративных добавок происходило в пределах математической ошибки, исключение составили фосфоритная мука и цеолит, статистически достоверно повысившие этот показатель в несколько сроков определения.
Из всего комплекса агрохимических показателей для выявления эффективности ремедиационного действия мелиоративных добавок наибольшее значение имела сумма поглощенных оснований. Этот показатель объективно оценивал их влияние на поглотительную способность почвы, которая является определяющим фактором при физико-химическом механизме поглощения тяжелых металлов.
Данные таблицы 2 свидетельствуют, что почва
опытного участка характеризовалась низкой суммой поглощенных оснований, которая в течение трех лет изменялась незначительно и колебалась на абсолютном контроле от 7,4 до 10,3 ммоль/100 г почвы. Загрязнение почвы ацетатом никеля во все сроки определения привело к небольшому снижению этого показателя, но эта закономерность проявилась только на уровне тенденции. Наибольшее статистически достоверное действие на сумму поглощенных оснований оказало внесение в загрязненную почву известняковой муки. Ее доза 8 т/га увела этот показатель на 11,1-15,7 ммоль/100 г, а доза 12 т/га - на 13,4-17,8 ммоль/100 г. Это общеизвестное действие известняковой муки [19, 20]. Существенно увеличило сумму поглощенных оснований и внесение в загрязненную почву высоких доз цеолита (100 т/га). Его действие наиболее ярко проявлялось в первые два года. Но даже на третий год исследований разница этого показателя с контролем составила 3,3 ммоль/100 г, или 34-46%. Положительное влияние цеолита обусловлено специфическим строением его кристаллической решетки, которая придает ему уникальные сорбционные свойства (90-110 ммоль/100 г минерала). Действие более низкой дозы 50 т/га оказалось менее выраженным и не всегда статистически достоверным.
Высокую эффективность по увеличению суммы поглощенных оснований все три года исследований проявило внесение высоких доз торфа (100 т/га) - на 3,9-5,1 ммоль/100 г, или 53-54%, что обусловлено его высокой поглотительной способностью (120 ммоль/100 г торфа), близкой к нейтральной реакцией ф^а 5,9), достаточно высокой устойчивостью его органических соединений к микробному разложению по сравнению с другими видами органических
1. Влияние мелиоративных добавок на показатель рНкс почвы, загрязненной никелем
Вариант Сроки взятия образцов
05.06.2016 03.06.2017 26.08.2017 15.06.2018 02.09.2018
содер- ± к содер- ± к содер- ± к содер- ± к содер- ± к
жание контролю жание контролю жание контролю жание контролю жание контролю
Почва без загрязнения 4,26 - 4,48 - 4,55 - 4,83 - 4,08 -
Почва без мелиорантов + никель (контроль) 4,23 - 4,72 - 4,58 - 4,63 - 4,13 -
Фосфоритная мука, 1,0 т/га 4,53 0,30 4,79 0,07 4,60 0,02 4,84 0,21 4,51 0,38
Фосфоритная мука, 1,5 т/га 4,54 0,31 4,88 0,16 4,67 0,09 4,90 0,27 4,63 0,50
Суперфосфат, 90 кг д.в/га 4,28 0,05 4,45 -0,27 4,47 -0,10 4,68 0,05 4,08 -0,05
Суперфосфат, 120 кг д.в/га 4,34 0,11 4,38 -0,34 4,50 -0,08 4,71 0,08 4,08 -0,05
Сульфид натрия, 90 кг д.в/га 4,46 0,23 4,64 -0,08 4,63 0,06 4,78 0,15 4,09 -0,04
Сульфид натрия, 120 кг д.в/га 4,16 -0,07 4,91 0,19 4,39 -0,19 4,61 -0,02 4,03 -0,10
Известь, 8 т/га 6,33 2,10 6,16 1,44 5,85 1,28 6,19 1,56 5,81 1,68
Известь, 12 т/га 6,67 2,43 6,37 1,65 6,51 1,93 6,57 1,94 6,50 2,37
Торф, 50 т/га 4,31 0,08 4,74 0,02 4,79 0,21 4,89 0,26 4,53 0,40
Торф, 100 т/га 4,31 0,08 4,73 0,01 4,79 0,22 4,96 0,33 4,58 0,45
Цеолит, 50 т/га 4,74 0,51 4,80 0,08 4,68 0,11 4,82 0,19 4,55 0,42
Цеолит, 100 т/га 4,97 0,74 5,05 0,33 4,80 0,22 4,99 0,36 4,74 0,61
НСР05 0,30 0,32 0,56 0,59 0,47
2. Влияние мелиоративных добавок на сумму поглощенных оснований почвы,
ммоль/100 г почвы
Вариант Сроки взятия образцов
05.06.2016 03.06.2017 26.08.2017 15.06.2018 02.09.2018
содер- ± к содер- ± к содер- ± к содер- ± к содер- ± к
жание контролю жание контролю жание контролю жание контролю жание контролю
Почва без загрязнения 8,7 - 7,4 - 10,3 - 8,2 - 10,1 -
Почва без мелиорантов + никель (контроль) 7,3 - 6,2 - 9,4 - 7,1 - 9,6 -
Фосфоритная мука, 1,0 т/га 10,0 2,7 7,8 1,6 11,4 2,0 9,0 1,9 9,2 1,9
Фосфоритная мука, 1,5 т/га 11,8 4,5 8,1 2,0 11,7 2,3 9,0 1,9 10,2 1,9
Суперфосфат, 90 кг д.в/га 8,4 1,1 6,2 0,1 9,7 0,4 8,0 0,9 9,7 0,9
Суперфосфат, 120 кг д.в/га 7,7 0,5 6,4 0,2 9,8 0,4 7,9 0,8 9,7 0,8
Сульфид натрия, 90 кг д.в/га 8,2 0,9 7,0 0,8 10,4 1,0 7,6 0,5 8,5 0,5
Сульфид натрия, 120 кг д.в/га 7,3 0,1 5,8 -0,3 10,1 0,7 7,7 0,6 8,8 0,6
Известь, 8 т/га 18,4 11,1 21,9 15,7 21,8 12,4 18,3 11,2 13,7 11,2
Известь, 12 т/га 20,7 13,4 22,2 16,0 27,2 17,8 22,5 15,4 16,0 15,4
Торф, 50 т/га 10,8 3,5 9,2 3,0 11,4 2,0 10,2 3,1 9,8 3,1
Торф, 100 т/га 11,1 3,9 10,8 4,6 14,5 5,1 11,4 4,3 10,0 4,3
Цеолит, 50 т/га 11,6 4,4 11,4 5,2 12,7 3,3 9,8 2,7 9,9 2,7
Цеолит, 100 т/га 13,0 5,8 12,7 6,5 15,3 5,9 10,4 3,3 10,7 3,3
НСР0 3,4 3,6 4,5 3,2 2,1
удобрений (навоз, компосты, солома и др.). Действие более низкой дозы 50 т/га оказалось менее выраженным и не всегда статистически достоверным.
Для дерново-подзолистых почв особое значение имеет содержание органического вещества. Именно оно определяет уровень плодородия почв и их способность противостоять неблагоприятным изменениям окружающей среды, в том числе техногенному загрязнению почв тяжелыми металлами (буферная способность). В нашем опыте повышение буферной способности с помощью непосредственного внесения органического вещества изучалось на примере
внесения высоких доз торфа (табл. 3).
Данные таблицы 3 подтверждают высокую эффективность этого агроприема, так внесение в 2016 г. торфа в дозе 100 т/га обеспечило достоверное увеличение содержания органического вещества в почве в течение 3 лет на 1,14-1,74 абс.% (63-97 относит.%). Внесение торфа в дозе 50 т/га так же статистически достоверно увеличило этот показатель, но на меньшую величину - на 0,70-1,24 абс.% (40-69 относит.%). Изменение содержания органического вещества под действием других мелиоративных добавок происходило в пределах математической ошибки.
Вариант Сроки взятия образцов
05.06.2016 03.06.2017 26.08.2017 15.06.2018 02.09.2018
содер- ± к содер- ± к содер- ± к содер- ± к содер- ± к
жание контролю жание контролю жание контролю жание контролю жание контролю
Почва без загрязнения 1,81 - 1,87 - 1,80 - 1,91 - 1,83 -
Почва без мелиорантов + никель (контроль) 1,79 - 1,83 - 1,83 - 1,82 - 1,80 -
Фосфоритная мука, 1,0 т/га 1,79 0,00 1,87 0,04 1,88 0,05 1,76 -0,06 1,76 -0,04
Фосфоритная мука, 1,5 т/га 1,74 -0,05 1,83 0,00 1,85 0,02 1,82 0 1,80 0
Суперфосфат, 90 кг д.в/га 1,72 -0,07 1,74 -0,09 1,81 -0,02 1,83 0,01 1,68 -0,12
Суперфосфат, 120 кг д.в/га 1,76 -0,03 1,78 -0,05 1,90 0,07 1,83 0,01 1,75 -0,05
Сульфид натрия, 90 кг д.в/га 1,65 -0,14 1,78 -0,05 1,81 -0,02 1,78 -0,04 1,80 0
Сульфид натрия, 120 кг д.в/га 1,65 -0,14 1,83 0,00 1,81 -0,02 1,78 -0,04 1,79 -0,01
Известь, 8 т/га 1,65 -0,14 1,81 -0,02 1,83 0,00 1,84 0,02 1,73 -0,07
Известь, 12 т/га 1,86 0,07 1,83 0,00 1,90 0,07 1,91 0,09 1,83 0,03
Торф, 50 т/га 3,03 1,24 2,90 1,07 2,83 1,00 2,52 0,70 2,51 0,71
Торф, 100 т/га 3,53 1,74 3,73 1,90 3,70 1,87 2,96 1,14 2,95 1,15
Цеолит, 50 т/га 1,62 -0,17 1,83 0,00 1,83 0,00 1,78 -0,04 1,79 -0,01
Цеолит, 100 т/га 1,65 -0,14 1,76 -0,07 1,80 -0,03 1,78 -0,04 1,81 0,01
НСРс 0,29 0,14 0,24 0,56 0,26
3. Влияние мелиоративных добавок на содержание органического вещества, %
4. Влияние мелио
)ативны\ добавок на содержание подвижного фосфора, мг/кг
Вариант Сроки взятия образцов
05.06.2016 03.06.2017 26.08.2017 15.06.2018 02.09.2018
содер- ± к кон- содер- ± к кон- содер- ± к кон- содер- ± к кон- содер- ± к кон-
жание тролю жание тролю жание тролю жание тролю жание тролю
Почва без загрязнения 140 - 92 - 102 - 101 - 96 -
Почва без мелиорантов + никель (контроль) 151 - 103 - 117 - 107 - 98 -
Фосфоритная мука, 1,0 т/га 313 162 268 165 268 152 183 76 213 115
Фосфоритная мука, 1,5 т/га 383 232 316 213 323 206 210 103 317 219
Суперфосфат, 90 кг д.в/га 181 30 115 12 130 13 118 11 133 35
Суперфосфат, 120 кг д.в/га 206 55 138 35 142 26 127 20 138 40
Сульфид натрия, 90 кг д.в/га 158 7 109 6 125 8 108 1 109 11
Сульфид натрия, 120 кг д.в/га 152 1 108 5 122 6 104 -3 111 13
Известь, 8 т/га 140 -11 104 1 113 -4 108 1 102 4
Известь, 12 т/га 133 -18 98 -5 107 -10 107 0 104 6
Торф, 50 т/га 149 -2 110 7 125 8 124 17 107 9
Торф, 100 т/га 152 1 129 26 141 24 136 29 130 32
Цеолит, 50 т/га 161 10 112 9 121 4 119 12 114 16
Цеолит, 100 т/га 153 2 125 22 145 28 123 16 116 18
НСР0 30 32 43 20 39
Данные таблицы 4 свидетельствуют, что загрязнение агродерново-подзолистой почвы ацетатом никеля проявило положительную тенденцию по увеличению в ней содержания подвижного фосфора на 2-15 мг/кг (2,0-14,7%). Это объясняется тем, что №2+ является относительно хорошо растворимым ионом и поэтому он активно вступает в различные обменные реакции в почве и способен переводить нерастворимые в воде фосфаты алюминия и железа в более растворимые фосфаты никеля. Наибольшее влияние на содержание подвижного фосфора в загрязненной почве оказало внесение фосфорсодержащих мелиорантов. Внесение фосфоритной муки в дозе 1 т/га увеличило его количество в почве на 76165 мг/кг (на 71-160%), в дозе 1,5 т/га - на 103-232 мг/кг (на 96-154%). Действие суперфосфата на это показатель было менее выражено, статистически достоверно увеличило содержание подвижного фосфора в почве только доза 120 кг/кг (на 20-55 мг/кг или на 19-36%). Положительная тенденция по увеличению Р2О5 была отмечена в вариантах с внесением цеолита и низинного торфа. Это связано с тем, что данные мелиоративные добавки содержат в своем составе небольшое количество фосфатов, но на фоне значительных доз внесения эффект от их применения оказался достаточно значительным.
На содержание обменного калия статистически достоверное влияние оказало только внесение цеолита, доза 50 т/га увеличила его количество в почве на 15-41 мг/кг (на 15,8-44,1%), доза 100 т/га - на 18-53 мг/кг (на 18,9-74,6%). Повышение количества калия в почве объясняется минералогическим составом внесенного цеолита, в него входил целый ряд калийсодержащих минералов, что обусловило большое количество этого элемента в его составе (350 мг/кг минерала).
Действие мелиоративных добавок на степень подвижности никеля в загрязненной почве показано в таблице 4. Как и предполагалось, максимальное его содержание, извлекаемое аммонийно-ацетатным буфером с pHкa 4,8, наблюдалось в контрольном варианте (без мелиорантов), причем в эту вытяжку перешло 94% его количества, внесенного в почву в качестве загрязнителя, что свидетельствует о слабой закрепляющейся способности этого элемента в почве. Несмотря на то, что по годам содержание подвижного никеля значительно колебалось, но, тем не менее, прослеживалась тенденция постепенного его уменьшения в пахотном слое, что связано с его вымыванием под действием атмосферных осадков и выносом биомассой сельскохозяйственных культур. К концу третьего вегетационного периода содержание подвижного никеля составило только 93% от его исходного количества (в 2016 г.).
Внесение в загрязненную почву изучаемых мелиорирующих добавок значительно снизило в ней содержание подвижных форм никеля. Характер их действия на этот показатель очень сильно колебался по срокам определения и зависел от вида мелиорирующих добавок, дозы внесения и периода, прошедшего после внесения. Самую высокую статистически достоверную эффективность в течение всего периода наблюдений показала известняковая мука, ее доза 8 т/га снизила подвижность никеля на 110-171 мг/кг, или на 39-65%, доза 12 т/га - на 134193 мг/кг, или 48-67%.
Высокая эффективность СаСО3 объясняется процессом осаждения иона никеля карбонатами (произведение растворимости №СОэ равняется 0,009325 г/100 мл [21]). Известкование является самым распространенным на практике способом
5. Влияние мелиоративных добавок на содержание подвижного никеля, мг/кг
Вариант Сроки взятия образцов
05.06.2016 03.06.2017 26.08.2017 15.06.2018 02.09.2018
содержание ± к контролю содержание ± к контролю содержание ± к контролю содержание ± к контролю содержание ± к контролю
Почва без загрязнения 0,23 - 0,40 - 0,35 - 0,40 - 0,50 -
Почва без мелиорантов + никель (контроль) 281 255 - 290 - 275 - 261 -
Фосфоритная мука, 1,0 т/га 253 -28 225 -30 272 -18 250 -25 231 -30
Фосфоритная мука, 1,5 т/га 214 -67 235 -20 251 -39 253 -22 222 -39
Суперфосфат, 90 кг д.в/га 236 -45 245 -11 231 -60 253 -22 246 -15
Суперфосфат, 120 кг д.в/га 211 -70 218 -37 225 -65 252 -23 206 -55
Сульфид натрия, 90 кг д.в/га 228 -53 236 -19 278 -13 265 -10 228 -33
Сульфид натрия, 120 кг д.в/га 217 -64 226 -29 259 -31 257 -18 211 -50
Известь, 8 т/га 171 -110 117 -138 141 -150 149 -126 90 -171
Известь, 12 т/га 147 -134 93 -163 97 -193 100 -175 78 -183
Торф, 50 т/га 220 -61 211 -44 257 -33 256 -19 247 -14
Торф, 100 т/га 175 -106 180 -75 226 -65 245 -30 223 -38
Цеолит, 50 т/га 213 -68 238 -18 276 -15 217 -58 198 -63
Цеолит, 100 т/га 160 -121 181 -74 221 -70 205 -70 186 -75
НСРс 67 64 65 55 62
снижения подвижности, биологической доступности и токсичности почв, загрязненных многими тяжелыми металлами [17, 22, 23]. Широкому распространению этого мелиоранта способствует его комплексное положительное воздействие на физико-химические (кислотность, сумма поглощенных оснований, емкость катионного обмена) и физические (структура, водопроницаемость, водоудержи-вающая способность) свойства, повышение продуктивности почв [20].
Кроме известняковой муки достаточно эффективно осаждали ионы никеля фосфорсодержащие мелиоративные добавки (фосфоритная мука и, особенно, суперфосфат). Это связано с тем, что орто-фосфат никеля нерастворим в воде (произведение растворимости №3^04)2 равняется 0,068 г/100 мл [21]). Необходимо отметить, что использование фосфорных удобрений в качестве мелиорантов для снижения подвижности тяжелых металлов в почве является перспективным, учитывая возможность одновременного улучшения фосфатного питания растений.
В течение всего срока наблюдений хорошие результаты по снижению степени подвижности никеля в загрязненной почве (на 24-43%) показал цеолит в дозе 100 т/га. Его действие, в отличие от других мелиорантов, было основано на физико-химическом механизме поглощения №2+ минералами, обладающими повышенной сорбционной активностью (клиноптилолитом, монтмориллонитом, опал-тридимитом и др.). Цеолиты обладают высокой селективностью по отношению ко многим тяжелым металлам и радионуклидам [24]. Внесение цеолитов также способствует повышению запаса элементов питания в почвах, предотвращая их вы-
мывание. В природных условиях содержание цеолитов в почвах очень низкое, однако месторождения цеолитов встречаются во многих районах мира, в том числе и в России.
Другим мелиорантом с физико-химическим механизмом связывания никеля являлся торф. В хорошо разложившемся темноокрашенном низинном торфе содержится много гумусовых кислот, которые обеспечивают физико-химическое закрепление тяжелых металлов в составе почвенно-поглотительного комплекса. Эффективность действия торфа по снижению степени подвижности никеля зависела от периода, прошедшего после его внесения. Если в первые два года эффективность торфа была на одном уровне с цеолитом, то на третий год его действие стало менее значительным, особенно доза внесения 50 т/га. Это объясняется постепенной минерализацией торфа и высвобождением поглощенного им никеля.
Таким образом, все мелиоративные добавки оказали положительное влияние на агрохимические показатели почвы, загрязненной никелем. Характер и параметры этого влияния определялись их химическим составом, дозой внесения и периодом, прошедшим после внесения.
Известняковая мука статистически достоверно снизила почвенную кислотность в загрязненной почве (на 1,28-2,43 ед. рНкс) и увеличила сумму поглощенных оснований (на 11,1-17,8 ммоль/100 г почвы), фосфоритная мука (на 71160%) и суперфосфат (на 10-36%) увеличили содержание в почве подвижного фосфора, цеолит -обменного калия (на 5-75%), торф - органического вещества (на 0,70-1,74 абс.%). Положительное действие данных мелиоративных добавок, осо-
бенно повышенных их доз, прослеживалось в течение всех трех лет наблюдений.
Сульфид натрия не оказал влияние на приведенные агрохимические показатели, но его внесение способствовало повышению в загрязненной почве содержания двух макроэлементов минерального питания - натрия и серы.
Внесение в загрязненную почву всех изучаемых мелиорирующих добавок значительно снизило в ней содержание подвижных форм никеля. Самую высокую эффективность в течение всего периода
наблюдений показала известняковая мука, ее доза внесения 8 т/га снизила подвижность никеля на 110-171 мг/кг или на 39-65%, доза 12 т/га - на 134-193 мг/кг или 48-67%.
Положительное действие всех изучаемых мелиоративных добавок на агрохимические показатели и эффективное снижение содержания подвижных форм никеля позволяет их рекомендовать в качестве мелиорантов для ремедиации загрязненных почв.
Литература
1. Водяницкий Ю.Н., Ладонин Д.В., Савичев А.Т. Загрязнение почв тяжелыми металлами. - М.: ГНУ Почвенный ин-т им. В.В. Докучаева РАСХН, 2012. - 276 с.
2. Леднев А.В., Ложкин А.В., Безносов А.И. Тяжелые металлы в почвах Удмуртской Республики и приемы, снижающие их миграцию в системе почва-растение. - Ижевск: ФГБОУ ВП Ижевская ГСХА, 2016. - 175 с.
3. Овчаренко М.М., Шильников И.А., Комарова Н.А. Приемы детоксикации почв, загрязненных тяжелыми металлами // Агрохимический вестник, 2005, № 3. - С. 2-4.
4. Черникова О.В., Карпов А.Н. Приемы восстановления плодородия черноземных почв, загрязненных тяжелыми металлами // Агрохимический вестник, 2014, № 2. - С. 24-25.
5. Галиулин Р.В., Галиулина Р.А. Очистка почв от тяжелых металлов с помощью растений // Вестник РАН, 2008, № 3. - С. 247-249.
6. Montanarella L., Eds. R.J.A. Jones The EU Thematic Strategy on Soil Protection / 1st European Summer School on Soil Survery, S.-K. Selvaradjou. Ispra: ESB, IES, JRC-EU, 2003. - P. 275-288.
7. Koptsik S., Koptsik G., Livantsova S., Eruslankina L., Zhmelkova T., Vologdina Zh. Heavy metals in soils near the nickel smelter: chemistry, spatial variation, and impacts on plant diversity // J. Environ. Monit., 2003, V. 5. - P. 441-450.
8. Водяницкий Ю.Н. Природные и техногенные соединения тяжелых металлов в почвах // Почвоведение, 2014, № 4. - С. 420-422.
9. Манджиева С.С., Минкина Т.М., Мотузова Г.В. и др. Фракционно-групповой состав соединений цинка и свинца как показатель экологического состояния почв // Почвоведение, 2014, № 5. - С. 632-640.
10. Юдина Е.В. Закономерности накопления и распределения тяжелых металлов в системе «почва-растения» в условиях городской среды // Агрохимический вестник, 2017, № 3. - С. 40-45.
11. Дабахов М.В., Дабахова Е.В., Титова В.И. Экотоксикология и проблемы нормирования. - Н. Новгород: Изд-во ВВАГС, 2005. - 165 с.
12. Подколзин О.А., Анциферов О.Б. Фоновое содержание тяжелых металлов в почвах Ставропольского края // Агрохимический вестник, 2007, № 6. - С. 4-5.
13. Puga A.P., Abreu C.A., Melo L.C.A., Beesley L. Biochar application to a contaminated soil reduces the availability and plant uptake of zinc, lead and cadmium // Journal of Environmental Management, 2015, V. 159. - Р. 86-93.
14. Yuebing S., Guohong S., Yingming X., Weitao L., Xuefeng L., Lin W. Evaluation of the effectiveness of sepiolite, bentonite, and phosphate amendments on the stabilization remediation of cadmium-contaminated soils // Journal of Environmental Management, 2015, V. 166. - Р. 204-210.
15. Приказнова А.А., Гусева Т.М. Влияние компоста многоцелевого назначения на агрохимические показатели загрязненной тяжелыми металлами почвы и качество растениеводческой продукции // Агрохимический вестник, 2017, № 3. - С. 45-49.
16. Леднев А.В., Ложкин А.В. Ремедиация загрязненных кадмием агродерново-подзолистых почв // Почвоведение, 2017, № 5. - С. 624-633.
17. Копцик Г.Н. Современные подходы к ремедиации почв, загрязненных тяжелыми металлами // Почвоведение, 2014, № 7. - С. 851-868.
18. Методические указания по определению тяжелых металлов в почвах сельхозугодий и продукции растениеводства. - М.: ЦИНАО, 1992. - 31 с.
19. Башков А.С. Повышение эффективности удобрений на дерново-подзолистых почвах Среднего Предуралья. -Ижевск: ФГБНУ ВПО Ижевская ГСХА, 2013. - 328 с.
20. Окороков В.В. Поглощающий комплекс и механизм известкования кислых почв: монография. - Владимир: Изд-во ВООО ВОИ, 2004. - 181 с.
21. Лурье Ю.Ю. Справочник по аналитической химии. - М.: Наука, 1979. - С. 92-101.
22. Adriano D.C., Wenzel W.W., Vangronsveld J., Bolan N.S. Role of assisted natural remediation in environmental cleanup // Geoderma, 2004, V. 122. - P. 121-142.
23. Bolan N.S., Duraisamy V.P. Role of inorganic and organic soil amendments on immobilization and phytoavailability of heavy metals: a review involving specific case studies // Aust. J. Soil Res., 2003, V. 41. - P. 533-555.
24. Понизовский А.А., Димоянис Д.Д., Тсадилас К.Д. Использование цеолита для детоксикации загрязненных свинцом почв // Почвоведение, 2003, № 4. - С. 487-492.
