Научная статья на тему 'Влияние окисленных бурых углей и минерализованных карьерных вод на агрофизические свойства каштановых почв Селенгинского среднегорья Забайкалья'

Влияние окисленных бурых углей и минерализованных карьерных вод на агрофизические свойства каштановых почв Селенгинского среднегорья Забайкалья Текст научной статьи по специальности «Науки о Земле и смежные экологические науки»

CC BY
97
26
i Надоели баннеры? Вы всегда можете отключить рекламу.
Журнал
Уголь
Scopus
ВАК
CAS
GeoRef
Ключевые слова
КАШТАНОВАЯ ПОЧВА / ОКИСЛЕННЫЕ БУРЫЕ УГЛИ / МИНЕРАЛИЗОВАННЫЕ КАРЬЕРНЫЕ ВОДЫ / АГРОФИЗИЧЕСКИЕ СВОЙСТВА ПОЧВЫ / ВЛАГООБМЕН / CASTANOZEMS / OXIDIZED BROWN COALS / MINERALIZED QUARRY WATERS / AGROPHYSICAL PROPERTIES OF SOIL / MOISTURE EXCHANGE

Аннотация научной статьи по наукам о Земле и смежным экологическим наукам, автор научной работы — Мангатаев Александр Цыренович, Бадмаев Нимажап Баяржапович, Гончиков Бато-мунко Николаевич, Куликов Анатолий Иннокентьевич, Ильин Юрий Михайлович

Рассмотрено влияние отходов угольной промышленности, как мелиорантов почв. В полевом мелкоделяночном опыте в условиях распространения островной мерзлоты Селенгинского среднегорья Забайкалья установлено влияние окисленных бурых углей и минерализованных карьерных вод на агрофизическое состояние каштановой почвы. Показано, что гранулометрический состав изменяется за счет уменьшения опесчаненности и увеличения количества пылеватых фракций. Отмечено влияние мелиорантов на математико-статистические расчеты энтропии. Комплексная мелиорация сопровождается увеличением содержания мезоагрегатов (3-0,25 мм) за счет уменьшения количества частиц с пониженной эрозионной устойчивостью (<0,25 мм). Отмечено улучшение водоудерживающих свойств каштановых почв. Установлено статистически достоверное увеличение выхода клубней картофеля при проведении физической мелиорации.

i Надоели баннеры? Вы всегда можете отключить рекламу.

Похожие темы научных работ по наукам о Земле и смежным экологическим наукам , автор научной работы — Мангатаев Александр Цыренович, Бадмаев Нимажап Баяржапович, Гончиков Бато-мунко Николаевич, Куликов Анатолий Иннокентьевич, Ильин Юрий Михайлович

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

Influence of oxidized brown coal and mineralized career water on change of castanozems agrophysical properties of Selenginsky mediterranean of Transbaikalia

The influence of coal industry waste as soil meliorants is considered. In the field of small-scale experiments in the conditions of the distribution of island permafrost in the Selenginsky middle reaches of Transbaikalia, the influence of oxidized brown coals and mineralized quarry waters on the agrophysical stateof castanozems was established. It is shown that the granulometric composition changes due to the reduction of sanding and the increase in the amount of dusty fractions. The influence of meliorants has been noted by mathematical-statistical calculations of entropy. Complex melioration is accompanied by an increase in the content of mesoaggregates (3-0.25 mm) due to a decrease in the number of particles with reduced erosion resistance (<0.25 mm). Improvement of water-retaining properties of castanozems was noted. A statistically significant increase in the yield of potato tubers during physical reclamation was established.

Текст научной работы на тему «Влияние окисленных бурых углей и минерализованных карьерных вод на агрофизические свойства каштановых почв Селенгинского среднегорья Забайкалья»

УДК 631.8:631.43 © А.Ц. Мангатаев, Н.Б. Бадмаев, Б.-М.Н. Гончиков, А.И. Куликов, Ю.М. Ильин, М.Н. Сордонова, 2018

Влияние окисленных бурых углей и минерализованных карьерных вод на агрофизические свойства каштановых почв Селенгинского среднегорья Забайкалья*

DOI: http://dx.doi.org/10.18796/0041-5790-2018-11-102-108

МАНГАТАЕВ Александр Цыренович

Канд. биол. наук, инженер Института общей и экспериментальной биологии СО РАН, 670047, г. Улан-Удэ, Россия, e-mail: [email protected]

БАДМАЕВ Нимажап Баяржапович

Доктор биол. наук,

заведующий лабораторией Института общей и экспериментальной биологии СО РАН, 670047, г. Улан-Удэ, Россия, e-mail: [email protected]

ГОНЧИКОВ Бато-Мунко Николаевич

Канд. биол. наук,

научный сотрудник Института общей и экспериментальной биологии СО РАН, 670047, г. Улан-Удэ, Россия, e-mail: [email protected]

КУЛИКОВ Анатолий Иннокентьевич

Доктор биол. наук,

главный научный сотрудник Института общей и экспериментальной биологии СО РАН, 670047, г. Улан-Удэ, Россия, e-mail: [email protected]

ИЛЬИН Юрий Михайлович

Канд. с.-х. наук,

доцент кафедры мелиорации и охраны земель Института землеустройства, кадастров и мелиорации ФГОУ ВПО Бурятская государственная сельскохозяйственная академия им. В.Р. Филиппова, 670024, г. Улан-Удэ, Россия, e-mail: [email protected]

СОРДОНОВА Маргарита Николаевна

Канд. с.-х. наук, доцент,

заместитель директора по научной работе

и инновациям

ФГБПУ «Бурятский научно-исследовательский институт сельского хозяйства», 670045, г. Улан-Удэ, Россия, e-mail: [email protected]

Рассмотрено влияние отходов угольной промышленности как мелиорантов почв. В полевом мелкоделяночном опыте в условиях распространения островной мерзлоы Селенгинского среднегорья Забайкалья установлено влияние окисленны>1х бурых углей и минерализованных карьерных вод на агрофизическое состояние каштановой почвы. Показано, что гранулометрический состав изменяется за счет уменьшения опесчаненности и увеличения количества пы/леваты/х фракций. Отмечено влияние мелиорантов на математико-статистические расчеты/ энтропии. Комплексная мелиорация сопровождается увеличением содержания ме-зоагрегатов (3-0,25 мм) за счет уменьшения количества частиц с пониженной эрозионной устойчивостью (<0,25 мм). Отмечено улучшение водоудерживающих свойств каштановых почв. Установлено статистически достоверное увеличение выхода клубней картофеля при проведении физической мелиорации.

Ключевые слова:каштановая почва, окисленные бурые угли, минерализованные карьерные воды, агрофизические свойства почвы, влагообмен.

* Работа выполнена при частичной финансовой поддержке следующих проектов:

- АААА-А17-117011810038-7 «Эволюция, функционирование и эколого-биогеохимическая роль почв Байкальского региона в условиях аридизации и опустынивания, разработка методов управления их продукционными процессами»;

- АААА-А17-117112870130-4 «Пространственно-временная оценка земель сельскохозяйственного назначения Восточной Сибири». Блок проекта «Теоретическое обоснование и методология оценки агроландшафтов на основе наземного мониторинга и дистанционного зондирования Земли» Комплексной программы фундаментальных научных исследований СО РАН 11.1;

- РФФИ №18-45-030033 «Количественное исследование динамики изменения климата почв на южной границе ареала многолетней мерзлоты под влиянием процесса глобального потепления в Западном Забайкалье;

- РФФИ №18-016-00211 «Разработка научных основ эффективного эемлепользования в условиях засушливого климата с использованием методов дистанционного зондирования;

- «Разработка современных ресурсосберегающих систем применения удобрений, обеспечивающих сохранение почвенного плодородия и рост производства сельскохозяйственной продукции» (№ 0803-2014-0002).

ВВЕДЕНИЕ

Угледобывающая деятельность связана с накоплением промышленных отходов в виде окисленных бурых углей и минерализованных карьерных вод. В связи с этим возникла необходимость экологически безопасной утилизации побочных продуктов карьерной разработки угля, используя минерализованные карьерные воды (МКВ) для орошения, а окисленные бурые угли (ОБУ) как физический мелиорант легких каштановых почв, отличающихся неблагоприятными свойствами.

В литературе подробно описано влияние гуматов и гу-миновых веществ, полученных из бурых углей, на продуктивность растений и свойства почв [1, 2, 3, 4, 5], но, к сожалению, воздействие бурого угля на свойства почвы и урожайность культур как физического мелиоранта исследовано недостаточно.

Цель работы - оценка влияния окисленных бурых углей и минерализованных карьерных вод на агрофизическое состояние каштановых почв.

ОБЪЕКТЫ И МЕТОДЫ

Исследования проводили на экспериментальном полигоне севернее Гусиноозерского угольного разреза (ГУР) на выровненной нагорной террасе Селенгинско-го среднегорья. Особенности климата Гусиноозерской котловины Забайкалья обусловлены географическим положением региона, находящегося в сфере контрастного воздействия холодного фронта Якутского термического минимума и жаркого и сухого воздуха централь-ноазиатских пустынь. Почвообразующие породы представлены рыхлыми отложениями четвертичной системы: на водоразделах это маломощный элювий плотных пород, на склонах - дресвянистые элювио-делювий и пролювий, нагорные террасы сложены мелкодисперсными суглинистыми обызвесткованными породами делювиально-пролювиальной природы [6, 7]. Основу растительности составляют разреженные травостои засухоустойчивых злаков (ковыли, типчак, мятлик, тонконог, вострец и другие) и немногочисленное низкое разнотравье (пижма, остролодочник, лапчатка пижмолист-ная, цимбария) [6, 7, 8].

В качестве объекта исследований выбрали каштановую супесчаную почву, которая по Новой классификации почв России [8] и Полевого определителя [9] относятся к типу каштановых отдела аккумулятивно-карбонатных малогумусных постлитогенного ствола. Эти почвы формируются при экстраконтинентальных климатических параметрах (холодная длинная зима и засушливое короткое лето) и в условиях островного типа многолетней мерзлоты. Каштановые почвы характеризуются нейтральной реакцией среды (рН водной вытяжки - 6,9-7), сумма обменных катионов - 13,1 смоль (экв)/кг, в которой основная доля приходится на Са2+ (10 смоль(экв)/ кг), содержание гумуса невысокое (1,5±0,14%), при запасах 58 т/га в слое 0-20 см, 105 т/га в слое 0-50 см [7]. Легкий гранулометрический состав и щебнистость каштановых почв обусловливают низкую водоудерживаю-щую способность, высокую водо- и воздухопроницаемость почв. Для улучшения физических свойств требуются мероприятия по повышению продуктивности каштановых почв (от мелиоративного использования ОБУ и

МКВ ожидали изменения свойств каштановой почвы -повышения устойчивости к засухе и дефляции и повышения продуктивности).

Окисленные бурые угли ГУР по промышленной классификации относятся к группе высокоуглефицирован-ных углей класса «Б-3» [5, 10, 11]. Угли являются витри-нитовыми, твердыми, хрупкими, относительно плотными, обладают блеском и однородным видом, с пылева-той структурой, не имеющей запаха. Плотность твердой фазы - 2,1 г/см3, плотность сложения - 1,6 ± 0,09 г/см3. Большой общий объем пор, предположительно, делает угли подходящим материалом для увеличения влаго-емкости почв, улучшения соотношения почвенных фаз, возможно, для благоприятного изменения агрегатного и химического составов и др. [1, 11]. В составе Гусиноо-зерских углей присутствуют гуминовые кислоты, которые обусловливают высокую концентрацию ионов водорода и уменьшают рН до 3,5-4,5. Выход гуминовых кислот обычно составляет 35-70%, содержание углерода - 61,1-63%. Количество минеральных элементов (%): Са - 11,2; Р - 0,59; S - 0,57; К - 0,53; Н - 3,5; N - 1,9; О - 44,1, зольность - 15,1%. В углях содержатся биофиль-ные микроэлементы: Си, Zn, Мд, Md, Со и редкоземельные элементы. Количество тяжелых металлов невысоко и не превышает ПДК в почвах. Как показали ранее проведенные детальные исследования [12], МКВ имеют повышенную минерализацию, но она не достигает критических пределов экологической опасности при применении для орошения.

В качестве мелиоранта применяли ОБУ двух фракций: мелкого (илистого <0,001 мм) и грубого измельчения (1-3 мм). Опыты проводили с применением орошения МКВ. Вегетационные поливы вели 7-8 раз нормой 400 м3/га, при этом оросительная норма составила 3000 м3/га. Мелкоделяночные опыты закладывали в четырехкратной повторности на делянках площадью 1 м2 по схеме:

- контроль (без орошения);

- полив МКВ;

- МКВ + ОБУм(10) - на фоне полива МКВ внесение мелко-измельченного ОБУ в дозе 10 т/га;

- МКВ + ОБУм(20) - на фоне полива МКВ, внесение мелко-измельченного ОБУ в дозе 20 т/га;

- МКВ + ОБУг(10) - на фоне полива МКВ, внесение грубо-измельченного ОБУ в дозе 10 т/га;

- МКВ + ОБУг(20) - на фоне полива МКВ, внесение грубо-измельченного ОБУ в дозе 20 т/га.

Измельченный уголь вносили равномерным слоем на поверхность почвы, заделку проводили вручную на глубину 18-20 см. Погодные условия вегетационных периодов за годы исследования были характерными для климата сухой степи Селенгинского среднегорья. В эти годы типично проявилась весенняя и раннелетняя засуха. С мая по сентябрь выпало осадков в первый год 179 мм, а во второй - 197 мм, против среднемноголетней - 238 мм. Температура воздуха вегетационного периода превышала среднемноголетний показатель на 0,3-2,4 °С. Для определения агрофизических свойств и режимов использовали общепринятые методики, изложенные в ряде руководств [2, 13, 14]. Полученные результаты исследования обрабатывали с помощью аппарата математической статистики [15, 16].

НОЯБРЬ, 2018, "УГОЛЬ"

103

фракции (уменьшению содержания смектитовой фазы, увеличению количества гидрослюд, каолинита, кварца), то есть происходит профильная дифференциация минеральных компонентов [17]. По мнению некоторых исследователей [3, 7, 17], последствия орошения почв минерализованными водами зависят не только от концентрации и состава солей в оросительных водах, но и от химического состава почв. Растворение гумусовых кислот, связанных с кальцием, склеивающих почвенные частицы, способствует распылению агрегатов. В работе [14] показано, что физико-механические свойства почв, в частности прочность агрегатов и зависимость сопротивления расклиниванию от влажности, наиболее заметно (достоверно) реагируют на длительное применение минеральных и органических удобрений, так как отражают изменения межчастичных структурных связей. При ослаблении связей между частицами в два раза увеличивается содержание воднопептизированного ила и в 1,5 раза агрегированного ила первой категории за счет уменьшения доли прочносвязанного и агрегированного ила второй категории. Происходит перераспределение общего количества органических веществ, связанных с илом.

Для обобщенной характеристики гранулометрического состава почв рассчитывали его энтропию Н) по формуле Шеннона [15]:

н = - х р. ^ р,,

где р. - содержание фракций в долях единиц в слое.

В нашем случае энтропия являлась мерой упорядоченности гранулометрических фракций в различных горизонтах. При этом максимальная энтропия свидетельствует о слабой сортированности, то есть равномерном распределении всех фракций, а минимум показывает высокую степень сортированности и преобладание определенных фракций. Как и все логарифмические функции, Я-функция очень чувствительна при малых сдвигах аргумента и плохо отражает более масштабные изменения. Это свойство показателя хорошо применимо в нашем случае, поэтому неортогональность перестроения Я-функции оказывается полезным. Как показывали расчеты (табл. 1), энтропия гранулометрического состава почвы начинает расти уже под влиянием только минерализованных вод, а при совместном действии физического мелиоранта и оросительной воды происходит дальнейшее увеличение функции.

Таблица 1

Изменение энтропии (в битах) гранулометрического состава почв под влиянием комплексной мелиорации, слой 0-20 см

Вариант Контрольный вариант МКВ МКВ+ОБУ „„, м(10) МКВ+ОБУ (20) м(20) МКВ+ОБУ г(10) МКВ+ОБУ г(20)

Энтропия 1,9075 1,9682 1,9378 1,9328 2,0410 2,0986

Л

Содержание частиц, % 100 90 80 70 60 50 40 30 20 10

0

<0,001 мм ;:>; 0,005-0,001 мм □ 0,01-0,005 мм 0,05-0,01 мм У 0,25-0,05 мм П 1-0,25 мм

1 2 3 4 5 6

Вариант

Рис. 1. Гранулометрический состав каштановой почвы в слое 0-20 см после двух лет орошения минерализованной водой; здесь и далее варианты опыта: 1 - контроль; 2 - МКВ; 3 - МКВ+ОБУ ■ 4 - МКВ+ОБУ ■ 5 - МКВ+ОБУ ■

г ' ' м(10)' м(20)' г(10)'

6 - МКВ+ОБУ „„

РЕЗУЛЬТАТЫ И ОБСУЖДЕНИЕ

Изучение проблемы утилизации отходов угольной промышленности и оценка экологического состояния почв угольных месторождений проводились многими исследователями [6, 10, 11, 12]. Поэтому результаты использования углей как средства оптимизации свойств почвы в качестве мелиоранта имеют важное практическое и экологическое значение.

Гранулометрический состав почв может быть записан в виде формулы из шести чисел, отражающих содержание основных гранулометрических фракций: ила, мелкого песка и крупного (+ среднего) песка, округленных до целых [14].

После двухлетнего орошения каштановой почвы минерализованной водой по сравнению с контрольным вариантом в 0-20 см слое происходит заметное изменение гранулометрического состава со снижением опесчаненности (на 0,3-5,9%), особенно заметного за счет фракции крупного песка. При внесении угля на фоне орошения наблюдался рост пылеватости почв (относительно контрольного варианта на 62-88%), преимущественно за счет круп-нопылеватой фракции (рис. 1).

Уменьшение содержания илистой фракции при орошении в верхнем слое 0-20 см, по-видимому, связано с легкостью миграции частиц этой размерности по крупным полостям почвы при инфильтрации влаги. В работе [3] этот процесс связывают с провальной водопроницаемостью, которая свойственна и изученной легкой каштановой почве. Изменение водного режима почв при их длительном орошении приводит к ряду изменений в илистой

Это свидетельствует об усложнении структурной организации гранулометрического состава мелиорируемых почв за счет увеличения статистического рассеяния частиц по размерам. Особенно значительные структурные изменения происходят при внесении повышенных доз угля фракции 1-3 мм на фоне орошения.

Расчетом /-критерия Стьюдента доказана статистическая достоверность различий по гранулометрическому составу контрольного опыта относительно остальных вариантов. Это указывает на влияние изученных мелиоративных приемов на гранулометрический состав. Удельная поверхность почвы в контрольном варианте составляла 33,7-34,5 м2/г (табл.2). Небольшая величина связана с тем, что почва представлена в основном грубодисперс-ным материалом.

Обращает на себя внимание временная динамика величины удельной поверхности мелиорированной почвы. Если в контрольном варианте и варианте с поливом МКВ изменения в первый год незначительны и лежат в пределах ошибки, то при применении физического мелиоранта, независимо от дозы и степени измельчения, на второй год величина удельной поверхности почвы заметно увеличивается, что может быть связано с относительно быстрой деструкцией угля, помещенного в почвенную среду, и, возможно, новообразованием агрегатов при взаимодействии с карьерной водой.

Изученная каштановая почва имеет неблагоприятное структурно-агрегатное состояние, что проявляется в высоком содержании микроагрегатных (<0,25 мм) наиболее эрозионноопасных фракций, количество которых при сухом просеивании достигает 26,4%. По изменению содержания агрегатов 0,25-10 мм можно констатировать, что при внесении бурых углей оструктуренность почв улучшается, а при орошении без физической мелиорации - ухудшается (их меньше на 3,6-8,6%). При совместном воздействии орошаемой воды и физического мелиоранта происходит увеличение такого комплексного показателя, как коэффициент структурности. Он достигает максимального значения (3,67-3,69) на второй год опыта в вариантах внесения мелиоранта дозой 20 т/га. Количество водоустойчивых агрегатов, определяемое [14] как сумма агрегатов 3-10 и 3-0,25 мм после мокрого просеивания, увеличивается (до 11%) по сравнению с контрольным на всех вариантах внесения угля. Усиление оструктуривания изученной почвы происходит вследствие того, что частицы бурых углей являются первичными ядрами агрегатообразования [14, 17, 18, 20, 21, 22, 23, 24, 25].

Таблица 2

Удельная поверхность в слое 0-20 см каштановых почв, м2/г

Таблица 3

Изменение физических свойства каштановых почв в слое 0-20 см в среднем за два года мелиорации

Вариант Годы исследования Среднее

Первый Второй

Контрольный 33,7 34,5 34,1

МКВ 36,7 50,3 43,5

МКВ+ОБУ (1т м(10) 42,1 56,5 49,3

МКВ+ОБУм(20) 36,7 50,2 43,5

МКВ+ОБУг(10) 34,1 53,7 43,9

МКВ+ОБУг(20) 37,0 52,4 44,7

Вариант Плотность, г/см3 Пористость,

Твердой фазы Почвы %

Контрольный 2,48 1,36 45,1

МКВ 2,39 1,42 40,6

МКВ+ОБУ (1т м(10) 2,39 1,39 41,8

МКВ + ОБУм(20) 2,36 1,32 44,0

МКВ+ОБУ,™ 2,39 1,40 41,4

МКВ + ОБУг(20) 2,35 1,35 42,6

Внесение органического мелиоранта вызывает некоторое уменьшение величины плотности твердой фазы, так как при этом происходит частичное замещение минерального компонента почвы более легким материалом угля (табл. 3).

При этом величина плотности почвы при орошении несколько повышается (относительно контрольного варианта на 4,5%). Орошение и внесение углей, особенно высокими дозами по сравнению с вариантами орошения без физического мелиоранта, вызывают рыхление почв, обусловленное улуч шением структурно-а грегатных ха ра кте-ристик. Величина плотности почвы уменьшается с 1,36 в контрольном варианте и 1,42 г/см3 в варианте орошения до 1,32 г/см3 при применении высокой дозы ОБУ. Расчеты критерия Пирсона (%2) показывают, что влияние орошения и внесения углей на плотность почвы достоверно на уровне значимости Р > 0,95.

При орошении без дополнительной физической мелиорации общая пористость уменьшается из-за роста плотности, в среднем за два года от 45,1 на контрольном варианте до 40,6 % в варианте орошения минерализованной водой. Внесение физического мелиоранта способствует увеличению пористости по сравнению с одним орошением на 0,8-3,2%.

Изученная почва по пористости аэрации относится к категории высокой и очень высокой [2, 8, 9, 13]. Так, на долю пор, занятых воздухом, при влажности наименьшей влагоемкости, приходится от 19 до 30% объема почвы. Орошение МКВ приводит к уменьшению пористости аэрации всего на 3-5% от объема почвы. При мелиорации почв ОБУ на фоне полива МКВ наблюдается тенденция снижения пористости аэрации. Однако во всех случаях она остается значительно больше критического предела (15% объема). Например, в варианте внесения повышенной дозы угля грубого помола поры аэрации в слое 0-10 см достигают 26%. С большой аэрацией каштановых почв связано непродуктивное расходование влаги в теплый период.

При физической мелиорации начинают действовать два встречных процесса, описываемые функциями: Па =/П) -чем больше общая пористость (По), тем больше пористость аэрации (Па), и Па = -/(Пк) - чем больше капиллярная пористость, которую для данного случая можно принять численно равной наименьшей влагоемкости (Пк), тем меньше пористость аэрации (Па). Действительно, корреляционная связь между общей пористостью и

iНе можете найти то, что вам нужно? Попробуйте сервис подбора литературы.

пористостью аэрации г

Па (По)

: 0,1922, а связь пористости НОЯБРЬ, 2018, "УГОЛЬ"!

аэрации с наименьшей влагоемкостью гПа = -0,5123. Величина максимальной гигроскопичности невелика и колеблется в пределах 3,1-4,8 мм. В соответствии с этим значение и вариабельность влажности завядания (ВЗ) также невелики. Орошение МКВ вызывает некоторое увеличение значений максимальной гигроскопичности и ВЗ, что более заметно на второй год исследований и вызвано перераспределением за это время тонкодисперсной фракции в слое движения фронта смачивания и фильтрации оросительной воды. Качественное улучшение структуры порового пространства мелиорированной почвы, выражается в повышении содержания влаги наименьшей влагоемкости (НВ). Величина наименьшей влагоемкости в почве контрольного варианта составляет 14-15% от объема почвы или 30 мм для слоя 0-20 см. Запас недоступной влаги при ВЗ колеблется от 4 до 5 мм в слоях 0-10 см. Разность между запасом влаги при ВЗ и запасом капиллярно повешенной влаги при НВ определяет диапазон активной влаги, который в слое 0-20 см составляет 20 мм.

Орошение МКВ вызывает некоторое увеличение как НВ, так и диапазона активной влаги. Это может быть связано с перераспределением тонких частиц, как почвенных, так и внесенных в виде мелиоранта, и соответствующей перестройкой структуры порового пространства. Применение ОБУ на фоне орошения вызывает дальнейшее улучшение водоудерживающих условий почв, чему благоприятствует целый ряд изменений агромелиоративного состава и свойств: гранулометрического и агрегатного составов, величины удельной поверхности в агрономически полезную сторону, увеличение плотности сложения, и, следовательно, изменение структуры порового пространства. Величина НВ достигает максимума при орошении и применении максимальных доз тонкоизмельченного мелиоранта (рис. 2). В то же время максимум ВЗ отмечается в варианте с внесением ОБУ грубого помола. Следствием этого является спад на диаграмме динамики величины диапазона активной влаги.

Таким образом, комплексная мелиорация может служить эффективным приемом улучшения агрогидрологи-ческих свойств легких каштановых почв. Полив карьер-

Таблица 4

Влияние комплексной мелиорации на урожай картофеля, п = 4 (среднее за два года)

Прибавка

I %

8,1 18,7

11,1 25,6

14,0 32,3

11,7 27,0

9,7 22,4

ной водой приводит к изменению качественного состава солей, тип засоления изменяется с хлоридно-сульфатного на содово-сульфатный и сульфатно-содовый, но содержание солей не превышает порог токсичности. Внесение углей увеличивает содержание легкорастворимых солей в почве, но оно находится в пределах нетоксичного воздействия на почву и растения.

Эффективность мелиорации в наших исследованиях проверяли по массе выхода клубней картофеля районированного сорта Волжанин. Агротехника выращивания картофеля была общепринятой для региона. Данные об урожайности подвергли дисперсионному анализу по [15, 16] (табл. 4).

Во всех вариантах отмечена достоверная прибавка урожая от внесения удобрений по сравнению с контрольным вариантом. Применение орошения МКВ дало достоверную прибавку урожая 10 ц/га (18,7%). Внесение бурых углей в разных фракциях доводит прибавку до 32%, что свидетельствует об оптимизации условий роста и развития растений. Действие ОБУ средней фракции на повышение урожая картофеля было несколько ниже, чем в вариантах с ОБУ тонкой фракции. Это связано с тем, что при внесении в почву тонкодисперсной фракции ОБУ увеличивается содержа ние илистой фра кции, увеличивается влагоем-кость и уменьшается водопроницаемость, более грубые фракции ОБУ такими физическими эффектами обладают в меньшей степени.

ВЫВОДЫ

1. Внесение измельченного окисленного угля в сочетании с орошением минерализованной карьерной водой способствует уменьшению опес-чаненности, увеличению количества пылеватых частиц и величины удельной поверхности почвы и, соответственно, водоудерживающей способности мелиорированного слоя.

2. Комплексная мелиорация сопровождается ростом содержания мезо-агрегатов за счет уменьшения количества эрозионноопасных частиц, также увеличивается водоустойчивость агрегатов, особенно при внесении мелких фракций угля.

3. Окисленные бурые угли при измельчении до размеров фракций ме-

А

45403530-

12 —| 10 0-

35

30

25 20

15

10

1 2 3 4 5 6

Варианты

Рис. 2. Сопряженные изменения НВ (А), ВЗ (Б) и диапазона активной влаги (В) мелиорируемой почвы по вариантам опыта (среднее за два года)

Б

мм

В

5

0

Вариант Урожай, ц/га

Контрольный МКВ

МКВ+ОБУ (1т

м(10)

МКВ + ОБУм(20)

МКВ+ОБУ(щ МКВ+ОБУ

г(20)

НСР_

43.4

51.5 54,5 57,4 55,1 53,1 3,29

нее 1-3 мм являются физическим мелиорантом, что на фоне орошения гарантированно повышает урожайность картофеля более чем на 20%.

Список литературы

1. Исследование гуминовых веществ ископаемых углей месторождений Забайкалья / Б.Ц. Батуев, Е.В. Золтоев, Г.И. Хантургаева и др. / Материалы конференции «Устойчивое развитие: проблемы охраняемых территорий и традиционное природопользование в Байкальском регионе». Улан-Удэ, 1999. С. 194.

2. Вадюнина А.Ф., Корчагина З.А. Методы исследования физических свойств почв. М.: Агропромиздат, 1986. 416 с.

3. Информационное обеспечение оценки наземной экосистемы при разработке Азейского буроугольно-го месторождения с применением дистанционных средств зондирования Земли / И.В. Зеньков, Б.Н. Нефедов, Ю.П. Юронен и др. // Уголь. 2015. № 9. С.85-90. URL: http://www.ugolinfo.ru/Free/092015.pdf (дата обращения: 15.10.2018).

4. Сорокин О.Д. Прикладная статистика на компьютере. Краснообск: СО РАСХН, 2004. 162 с.

5. Стадников Г.Л. Самовозгорающиеся угли и породы, их геохимическая характеристика и методы опознавания. М.: Углетехиздат, 1956. 405 с.

6. Классификация и диагностика почв России. Смоленск: Ойкумена, 2004. 341 с.

7. Куликов А.И., Мангатаев Ц.Д. Изменение солевого режима чернозема при орошении минерализованной водой // Почвоведение. 2000. № 3.С. 346-353.

8. Копытов А.И., Антонов Ю.В. Утилизация отходов предприятий энергетики Кузбасса. Проблемы и перспективы // Вестник КузГТУ. 2013. № 3. С. 62-64.

9. Полевой определитель почв. М.: Почвенный институт им. В.В. Докучаева, 2008. 182 с.

10. Геоэкология угледобывающих районов Кузбасса / В.П. Потапов, В.П. Мазикин, Е.Л. Счастливцев, Н.Ю. Вашла-ева. Новосибирск: Наука, 2005. 660 с.

11. Уланов Н.Н. Угл и Забай кал ья. Улан-Удэ: Издател ьство РГУ, 1975. 235 с.

12. Куликов А.И., Дугаров В.И., Корсунов В.М. Мерзлотные почвы: экология, теплоэнергетика и прогноз продуктивности. Улан-Удэ: Издательство БНЦ СО РАН, 1997. 312 с.

13. Агрофизические методы исследования почв. М.: Наука, 1966. 259 с.

14. Шопхоев С.П. Удобрения и способы их применения в условиях Бурятии. Улан-Удэ, 1964. 230 с.

15. Дмитриев Е.А. Математическая статистика в почвоведении. М.: Издательство МГУ, 1995. 292 с.

16. Зайдельман Ф.Р., Беличенко М.В. Изменение физических свойств и гидрологического режима почв москворецкой поймы под влиянием мелиорации и сельскохозяйственного использования // Почвоведение. 1999. № 11. С. 1376-1392.

17. Полевые и лабораторные методы исследования физических свойств и режимов почв: методическое руководство / Е.В. Шеин, Т.А. Архангельская, В.М. Гончаров и др. М.: Издательство МГУ, 2001. 200 с.

18. Мангатаев А.Ц. Влияние окисленных бурых углей и минерализованных карьерных вод на свойства каштановых почв Селенгинского среднегорья: автореферат дис. ... канд. биол. наук. Улан-Удэ, 2007. 20 с.

19. Чижикова Н.П., Барановская В.А., Хитров Н.Б. Влияние длительного орошения на степень агрегированно-сти и минералогический состав илистой фракции темно-каштановых почв Заволжья // Почвоведение. 2011. № 8. С.978-994.

20. Трофимов С.С. Экология почв и почвенные ресурсы Кемеровской области. Новосибирск: Наука, 1975. 299 с.

21. Frouz J. Conclusions and practical implications. In: Frouz J. (Ed.) Soil biota and ecosystem development in post mining sites. // CRC Press, Bota Racon. 2013. Рр. 290-302.

22. Occurrence of soil water repellency in the North and South Island under pasture / P. Jеya kumar, K. Müller, J.A. Carter, C. Disel, K. Mason, R. Blackburn, B. Clothier // Wispas, A Newsletter about water in the soil - plant - atmosphere system. Published by Plant and Food Researcht. 2014. Vol. 117. Рр. 1176-2292.

23. Sepehrnia N., Hajabbasi M., Afyuni M. Soil water repellency changes with depth and relationship to physical properties within wettable and repellent soil profies // Journal of Hydrology and Hydromechanics. 2016. Vol. 65(1). Pр. 99104. Retrieved 11 Jul. 2017: doi: 10.1515/johh-2016-0055.

24. Sullivan Z.A. Soil organic matter and water-stable aggregates in soil // J. Soil Sci. 1990. Vol. 41. Pр. 529-534.

25. Young J.L., Spycher G. Water-dispersible soil organic-mineral particles: I / Carbon and nitrogen distribution // Soil Sci. Soc. Am. J. 1979. Vol. 3. Рр. 324-328.

ECOLOGY

UDC 631.8:631.43 © A.Ts. Mangataev, N.B. Badmaev, B.-M.N. Gonchikov, A.I. Kulikov, Yu.M. Ilyin, M.N. Sordonova, 2018 ISSN 0041-5790 (Print) • ISSN 2412-8333 (Online) • Ugol' - Russian Coal Journal, 2018, № 11, pp. 102-108

Title

INFLUENCE OF OXIDIZED BROWN COAL AND MINERALIZED CAREER WATER ON CHANGE OF CASTANOZEMS AGROPHYSICAL PROPERTIES OF SELENGINSKY MEDITERRANEAN OF TRANSBAIKALIA

DOI: http://dx.doi.org/10.18796/0041-5790-2018-11-102-108

Authors

Mangataev A.Ts.1, Badmaev N.B.1, 2, Gonchikov B.-M.N.', Kulikov A.I.1, 2, Ilyin Yu.M.3, Sordonova M.N.4

' Institute of the General and Experimental Biology of the Siberian Branch of the Russian Academy of Sciences, Ulan-Ude, 670047, Russian Federation

2 Buryat State University, Ulan-Ude, 670000, Russian Federation

3 Buryat State Academy of Agriculture named V. Philippov, Ulan-Ude, 670024, Russian Federation

4 Buryat Research Institute of Agriculture, Ulan-Ude, 670045, Russian Federation

НОЯБРЬ, 2018, "УГОЛЬ"

107

i Надоели баннеры? Вы всегда можете отключить рекламу.