CC BY
7
9. Пугачева, Г. М. Методика первичного сортоизучения лилий / Г. М. Пугачева, М. А. Соколова, В. В. Мартынова. - Мичуринск: Кварта, 2015. - 28 с. - Текст: непосредственный.
10. Агроклиматические ресурсы Алтайского края. - Ленинград: Гидрометеоиздат, 1971. -154 с. - Текст: непосредственный.
11. Зайцев, Г. Н. Математика в экспериментальной ботанике / Г. Н. Зайцев. - Москва: Наука, 1990. - 226 с. - Текст: непосредственный.
12. ГОСТ 28849-90 Межгосударственный стандарт. Луковицы и клубнелуковицы цветочных культур. Технические условия. - Дата введения 01.01.92. - 14 с. - Текст: непосредственный.
References
1. Korovkin, O.A. Anatomiia i morfologiia vys-shikh rastenii. Slovar terminov / O.A. Korovkin. -Moskva: Drofa. 2007. - 268 s.
2. Kireeva, M.F. Lilii / M.F. Kireeva. - Moskva: Rosselkhozizdat, 1984. - 206 s.
3. Martynova, V.V. Nasledovanie priznaka bulbonosnosti v gibridnom potomstve aziatskikh lilii / V.V. Martynova // Osnovnye itogi i perspektivy nauchnykh issledovanii VNIIS im. I.V. Michurina (1931-2000 gg.). - Tambov: Izd-vo TGTU, 2001. -T. 1. - S. 215-223.
4. Pugacheva, G.M. Nekotorye ekonomicheskie aspekty vyrashchivaniia lilii pri razlichnykh sposo-bakh razmnozheniia / G.M. Pugacheva, D.A Prokhorova // Vestnik MichGAU. - 2012. -No. 4. - S. 28-30.
5. Kikot, L.M. Rozmnozhennia introdutsentiv rodu Lilium L. u Natsionalnomu botanichnomu sadu NAN Ukraini za dopomogoiu steblovikh tsibulinok / L.M. Kikot // Aktualni problemi botaniki ta ekologii. -Ialta, Simferopol, 2010. - S. 475-476.
6. Karamova, E.M. K voprosu estestvennogo razmnozheniia lilii Aziatskikh gibridov v usloviiakh Nizhnego Povolzhia / E.M. Karamova // Biulleten Botanicheskogo sada Saratovskogo GU. - 2009. -No. 8. - S. 161-164.
7. Afanaseva, E.A. Vegetativnoe razmnozhenie Aziatskikh lilii v usloviiakh Tsentralnoi Iakutii / E.A. Afanaseva // Rol botanicheskikh sadov v sokhranenii i obogashchenii prirodnoi i kulturnoi flory. - Iakutsk, 2021. - S. 205-210.
8. Metodika gosudarstvennogo ispytaniia selskokhoziaistvennykh kultur: Dekorativnye kul-tury. - Moskva: Kolos, 1968. - Vyp. 6. - 223 s.
9. Pugacheva, G.M. Metodika pervichnogo sor-toizucheniia lilii / G.M. Pugacheva, M.A. Sokolova, V.V. Martynova. - Michurinsk: Kvarta, 2015. - 28 s.
10. Agroklimaticheskie resursy Altaiskogo kraia. - Leningrad: Gidrometeoizdat, 1971. - 154 s.
11. Zaitsev, G.N. Matematika v eksperimental-noi botanike / G.N. Zaitsev. - Moskva: Nauka, 1990. - 226 s.
12. GOST 28849-90 Mezhgosudarstvennyi standart. Lukovitsy i klubnelukovitsy tsvetochnykh kultur. Tekhnicheskie usloviia. - Data vvedeniia 01.01.92. - 14 s.
^ +
УДК 631.6.02
DOI: 10.53083/1996-4277-2022-210-4-33-39
А.В. Тиньгаев, Ю.В. Чепрунова A.V. Tingaev, Yu.V. Cheprunova
ВЛИЯНИЕ ТЯЖЕЛЫХ МЕТАЛЛОВ В ПОЧВОГРУНТЕ НА ПРИРОСТ МОЛОДНЯКА ДЕРЕВЬЕВ МЕЛИОРАТИВНЫХ ЗАЩИТНЫХ ЛЕСНЫХ НАСАЖДЕНИИЙ РЕКУЛЬТИВИРУЕМОГО ПОЛИГОНА
INFLUENCE OF HEAVY METALS IN THE SOIL ON THE GROWTH OF YOUNG TREES IN MELIORATIVE PROTECTIVE FOREST PLANTATIONS OF A RECLAMATED WASTE LANDFILL
Ключевые слова: полигон, канадский клен, барбарис, рябина сибирская, рекультивация, тяжелые металлы, мышьяк, морфометрические параметры.
Вновь созданные агроландшафты рекультивируемого полигона твердых бытовых отходов подвержены эрозионным и дефляционным процессам. Для сниже-
ния негативного влияния на агроландшафт необходимы мелиоративные защитные лесные насаждения. В условиях рекультивируемого полигона деревьям и кустарникам приходится приспосабливаться к неблагоприятным для них экологическим условиям, что приводит к снижению устойчивости растений. В связи с содержанием в почвогрунте тяжелых металлов и других
поллютантов, оказывающих отрицательное влияние на рост и развитие деревьев и кустарника, что связано с целым комплексом физиолого-биохимических изменений, влияющих на их морфометрические параметры, и было проведено исследование. Содержание поллютантов в почвенных конструкциях агроландшафтов вариантов опытов изменялось: кадмия - от 0,36 до 0,46 мг/кг, мышьяка - от 0,69 до 1,24, ртути - от 0,0164 до 0,0219, свинца - от 13,55 до 91,2, цинка - от 45,14 до 66,39, меди - 16,09 до 126,1 мг/кг. Содержание загрязняющих веществ в почве не превышает ПДК. Высокое содержание тяжелых металлов третьего варианта в пределах ПДК, по сравнению с первым вариантом, не оказало существенного негативного влияния на прирост молодняка древесных растений и не повлияло на морфометрические параметры.
Keywords: landfill, silver maple, barberry, Siberian mountain ash, reclamation, heavy metals, arsenic, morphometry indices.
Newly developed agricultural landscapes of the reculti-vated solid waste landfill are subject to erosion and defla-
tion processes. To reduce the negative impact on the agricultural landscape, reclamation protective forest plantations are needed. Under the conditions of a recultivated waste landfill, trees and shrubs have to adapt to unfavorable environmental conditions which decreases plant resistance. The content of heavy metals and other pollutants in the soil has a negative effect on the growth and development of trees and shrubs; this is associated with a whole complex of physiological and biochemical changes affecting plant morphometric indices; this was the research area. The content of pollutants in the soil structures of agricultural landscapes in the experimental plots varied as following: cadmium - from 0.36 to 0.46 mg kg, arsenic - from 0.69 to 1.24 mg kg, mercury - from 0.0164 to 0.0219 mg kg, lead -from 13.55 to 91.2 mg kg, zinc - from 45.14 to 66.39 mg kg, copper - from 16.09 to 126.1 mg kg. The content of pollutants in the soil does not exceed the maximum permissible concentration (MPC). The high content of heavy metals of the third variant within the MPC as compared to the first variant did not have a significant negative effect on the growth of young woody plants and did not affect their mor-phometric indices.
Тиньгаев Анатолий Владимирович, д.т.н., доцент, ФГБОУ ВО Алтайский ГАУ, г. Барнаул, Российская Федерация, е-mail: avtin@mail.ru. Чепрунова Юлия Владимировна, аспирант, ФГБОУ ВО Алтайский ГАУ, г. Барнаул, Российская Федерация, е-mail: zubkova.ula@mail.ru.
Tingaev Anatoliy Vladimirovich, Dr. Tech. Sci., Assoc. Prof., Altai State Agricultural University, Barnaul, Russian Federation, e-mail: avtin@mail.ru. Cheprunova Yuliya Vladimirovna, post-graduate student, Altai State Agricultural University, Barnaul, Russian Federation, e-mail: zubkova.ula@mail.ru.
Введение
Количество полигонов твердых коммунальных отходов (ТКО) увеличивается с каждым годом во всем мире, в том числе и в России. Перегруженные полигоны подлежат закрытию с последующей рекультивацией и созданием агроландшафтов. Для рекультивации полигонов ТКО используется почвогрунт. Использование осадка сточных вод в качестве почвогрунта позволит повысить плодородие почвы и одновременно вовлечь в хозяйственный цикл вторичные ресурсы.
Вновь созданные агроландшафты рекультивируемого полигона твердых бытовых отходов подвержены эрозионным и дефляционным процессам. Для снижения негативного влияния на агроландшафт необходимы мелиоративные защитные лесные насаждения. Лесные полосы помогут обеспечить устойчивость аграрного природопользования за счет регулирования водного режима, микроклимата агроландшаф-тов и снижения ущерба от водной эрозии и дефляции.
В условиях рекультивируемого полигона деревьям и кустарникам приходится приспосабли-
ваться к неблагоприятным для них экологическим условиям, что приводит к снижению устойчивости растений [1-3].
В связи с содержанием в почвогрунте тяжелых металлов и других поллютантов, оказывающих отрицательное влияние на рост и развитие деревьев и кустарника, что связано с целым комплексом физиолого-биохимических изменений, влияющих на морфометрические параметры, необходимо было провести исследование [4].
Цель исследования - изучить и проанализировать влияние тяжелых металлов и мышьяка в почвогрунте рекультивируемого полигона на прирост молодняка деревьев и их морфометри-ческие параметры.
Объекты и методы исследования
Объектом наших исследований явились мелиоративные защитные лесные насаждения опытного участка рекультивируемого полигона.
Рекультивация участка полигона ТКО и формирование агроландшафта были совершены в августе 2019 г. (рис. 1). Рекультивация участка полигона была проведена нами совместно с
ООО «Барнаульский водоканал» и ООО «Ал-тайагрохимсоюз» в два этапа: технический и биологический. Полевой опыт закладывался на рекультивационном этапе в 3 вариантах с использованием почвогрунта (606 т/га) - вариант 1, осадка сточных вод (ОСВ) + почвогрунт (303 т/га ОСВ + 303 т/га почвогрунта) - вариант 2, осадка сточных вод (606 т/га ОСВ) - вариант 3.
Были выбраны двухлетние клен канадский, рябина сибирская и барбарис. Основными факторами выбора видов деревьев и кустарника
послужили их зимостойкость и засухоустойчивость. На каждом варианте было высажено по 50 деревьев. Деревья были высажены в ряд на каждом варианте, на расстоянии 1 м друг от друга. Схема опыта представлена на рисунке 2.
В исследовании использовался системный подход к изучению адаптации деревьев и кустарников для лесомелиоративных целей, эко-лого-диагностическое обследование проводилось по методике Н.С. Шиховой (1997), а оценка жизненного состояния деревьев - по методике В.А. Алексеева (1989) [5-7].
Рис. 1. Рекультивируемый участок полигона ТКО
Рис. 2. Схема опыта на участке рекультивируемого полигона: Р - рябина; К - клен; Б - барбарис
Результаты исследований
Полигон ТКО расположен в северо-западной части г. Барнаула. Климат на территории полигона ТКО континентальный. Самая высокая средняя температура в летний период 22°С, была в 2019 г. (рис. 3).
В вегетационный период 2021 г. выпало наибольшее количество осадков по сравнению с двумя предыдущими годами (рис. 4).
Содержание гумуса и биогенных элементов во вновь созданных почвенных кострукциях аг-роландшафтов вариантов изменялось: гумуса -от 3,2 до 8,7 мг/кг, азота - от 0,06 до 0,23, фосфора - от 0,35 до 2,38, калия - от 0,14 до 0,98 мг/кг (табл. 1).
Микробиологические исследования вновь созданных почвенных конструкций трех вариантов по индексу БГКП, индексу энтерококков, патогенных бактерий, в т.ч. сальмонеллы, показали отсутствие патогенной микрофлоры. Паразито-логические исследования по жизнеспособным яйцам, личинкам гельминтов и цистам патогенных кишечных простейших продемонстрировали их отсутствие.
Содержание тяжелых металлов во вновь созданных почвенных кострукциях агроландшаф-та, также, как и содержание биогенных элементов, зависит от увеличения объема внесения осадка сточных вод [9, 10].
25
5
Май Июнь Июль Август Сентябрь
-♦-2020 -И-2021 -А-2019
Рис. 3. Средняя температура за 2019-2021 г.
Рис. 4. Количество осадков 2019-2021 г.
Таблица 1
Физико-химические показатели почвенных конструкций агроландшафта по вариантам рекультивированного участка полигона ТКО г. Барнаула [8]
Наименование показателей Варианты
почвогрунт почвогрунт + ОСВ ОСВ
рН, солевая 6,5 5,5 5,7
рН, водная 7,8 5,9 5,8
Гумус 3,2 7,8 8,7
Азот нитратный, мг/кг 1,6 141,0 380,0
Фосфор подвижный, мг/кг 283,5 1756,6 1938,2
Калий обменный, мг/кг 193,1 313,5 291,6
Азот общий, % 0,06 0,28 0,23
Общий фосфор, % 0,35 1,85 2,38
Калий общий, % 0,14 0,11 0,98
Содержание поллютантов в почвенных кострукциях агроландшафтов вариантов изменялось: кадмия - от 0,36 до 0,46 мг/кг, мышьяка - от 0,69 до 1,24, ртути - от 0,0164 до 0,0219, свинца - от 13,55 до 91,2, цинка - от 45,14 до 66,39, меди - 16,09 до 126,1 мг/кг. Содержание загрязняющих веществ в почве не превышает ПДК (табл. 2).
По сохранности посаженных деревьев и кустарников, а также по их приросту за три года исследований можно сделать выводы об адаптации древесных растений к условиям рекультивируемого полигона твердых коммунальных
отходов и влиянию на адаптацию объема внесенных осадков сточных вод и вместе с ними тяжелых металлов и мышьяка (табл. 3).
Самый маленький процент сохранности у рябины сибирской, который составляет 0% на втором и третьем вариантах, а самый высокий у канадского клена, - 93% на третьем варианте.
В связи с высокой сохранностью канадского клена по вариантам было исследовано влияние объема внесения осадка сточных вод при рекультивации и содержащихся в нем тяжелых металлов на морфометрические параметры канадского клена в 2021 г. (табл. 4).
Таблица 2
Содержание тяжелых металлов и Лэ во вновь созданных почвенных кострукциях агроландшафта, мг/кг
Наименование показателей Варианты ПДК [11]
почвогрунт почвогрунт + ОСВ ОСВ
Кадмий 0,36 0,43 0,46 2
Мышьяк 0,69 0,98 1,24 10
Ртуть 0,0164 0,0192 0,0219 2,1
Свинец 13,55 86,03 91,2 130
Цинк 45,14 65,42 66,39 220
Медь 16,09 96,37 126,1 132
Таблица 3
Адаптация древесных растений к условиям рекультивируемого полигона
Варианты Процент сохранности, % Прирост за годы исслед ований
канадский клен рябина сибирская барбарис канадский клен рябина сибирская барбарис
Почвогрунт 68,7 0 43 101 0 56
Почвогрунт + ОСВ 81,25 0 18,7 86 0 124
ОСВ 93 6,25 37,5 257 220 56
Таблица 4
Морфометрические параметры канадского клена, мм
Наименование показателей Варианты
почвогрунт почвогрунт + ОСВ ОСВ
Диаметр ствола 8,25 13,2 16,8
Диаметр кроны 300 635 676
Длина кроны 46 977 101,4
Высота деревьев 660 1140 1155
Длина листовой пластины 9 14,6 15,7
Ширина листовой пластины 2,4 5,6 5,3
Диаметры ствола, размеры крон, длины и ширины листовых пластинок канадского клена увеличиваются в зависимости от объема внесения осадка сточных при рекультивации полигона ТКО вместо почвогрунта.
Размер листовой пластины барбариса также меняется в зависимости от объема внесения осадка сточных вод по вариантам от 4,7x2,8 до 5,4x3,1 мм.
Выводы
1. Высокое содержание тяжелых металлов третьего варианта в пределах ПДК, по сравнению с первым вариантом, не оказало существенного негативного влияния на прирост молодняка древесных растений и существенно не повлияло на морфометрические параметры.
2. Высокую сохранность в защитных лесных насаждениях рекультивируемого полигона из древесных растений показал клен канадский.
3. Высокое содержание органического вещества, азота фосфора, калия в вариантах с использованием для рекультивации полигона ТКО осадка сточных вод по сравнению с почвогрун-том оказало благоприятное влияние на диаметры стволов, размер крон, на длины и ширины листовых пластинок канадского клена.
Библиографический список
1. Рекультивация механически нарушенных почв с помощью лесных насаждений / А. В. Иг-ловиков, Б. Е. Чижов, А. А. Маленко, О. А. Куля-сова. - Текст: непосредственный // Вестник Алтайского государственного аграрного университета. - 2020. - № 4 (186). - С. 25-33.
2. Луцевич, А. А. Подбор флоры лесополосы для рекультивации свалок твердых бытовых отходов / А. А. Луцевич. - Текст: электронный // Лесотехнический журнал. - 2014. - № 4 (16). -URL: https://cyberleninka.ru/article/n/podbor-flory-
lesopolosy-dlya-rekultivatsii-svalok-tverdyh-bytovyh-othodov (дата обращения: 17.01.2022).
3. Теплякова, Т. Е. Особенности формирования растительного покрова на новых видах органогенных субстратов при рекультивации полигона твердых бытовых отходов / Т. Е. Теп-лякова, Д. М. Малюхин, Л. Г. Бакина. - Текст: электронный // Биосфера. - 2014. - № 2. - URL: https://cyberleninka.ru/article/n/osobennosti-formirovaniya-rastitelnogo-pokrova-na-novyh-vidah-organogennyh-substratov-pri-rekultivatsii-poligona-tverdyh-bytovyh (дата обращения: 17.01.2022).
4. Кузнецова, Т. Ю. Аккумуляция тяжелых металлов в различных органах и тканях березы в зависимости от условий произрастания / Т. Ю. Кузнецова, Л. В. Ветчинникова, А. Ф. Титов. - Текст: непосредственный // Труды Карельского научного центра Российской академии наук. - 2015. - № 1. - С. 86-94.
5. ОСТ 56-69-83. Пробные площади лесоустроительные, метод закладки. - 59 с. - Текст: непосредственный.
6. Шихова, Н. С. Оценка жизненного состояния древесных видов в условиях загрязнения среды / Н. С. Шихова. - Текст: непосредственный // Труды Международной конференции по анатомии и морфологии растений. - Санкт-Петербург, 1997. - С. 332-333
7. Алексеев, В. А. Диагностика жизненного состояния деревьев и древостоев / В. А. Алексеев. - Текст: непосредственный // Лесоведение. - 1989. - № 4. - С. 51-57.
8. Чепрунова, Ю. В. Урожайность и качество продукции сельскохозяйственных культур на вновь созданном агроландшафте рекультивируемого полигона твердых коммунальных отходов / Ю. В. Чепрунова, А. В. Тиньгаев, В. Б. Шепта-лов // Вестник Алтайского государственного аграрного университета. - 2021. - № 4 (198). -С. 49-54.
9. Кирейчева, Л. В. Использование биологических отходов для повышения плодородия сельскохозяйственных угодий / Л. В. Кирейчева, А. В. Тиньгаев. - Текст: непосредственный // Вестник Российской академии сельскохозяйственных наук. - 2008. - № 6. - С. 22-24.
10. Тиньгаев, А. В. Влияние органических отходов на содержание тяжелых металлов в почве / А. В. Тиньгаев. - Текст: непосредственный // Агро XXI. - 2009. - № 10-12.
11. СанПиН 1.2.3685-21. Гигиенические нормативы и требования к обеспечению безопасности и (или) безвредности для человека факторов среды обитания. - Текст: непосредственный.
References
1. Iglovikov A.V., Chizhov B.E., Malenko A.A., Kuliasova O.A. Rekultivatsiia mekhanicheski narushennykh pochv s pomoshchiu lesnykh nasa-zhdenii // Vestnik Altaiskogo gosudarstvennogo agrarnogo universiteta. - 2020. - No. 4 (186). -S. 25-33.
2. Lutsevich A.A. Podbor flory lesopolosy dlia rekultivatsii svalok tverdykh bytovykh otkhodov // Lesotekhnicheskii zhurnal. - 2014. - No. 4 (16). URL: https://cyberleninka.ru/article/n/podbor-flory-lesopolosy-dlya-rekultivatsii-svalok-tverdyh-bytovyh-othodov (data obrashcheniia: 17.01.2022).
3. Tepliakova T.E., Maliukhin D.M., Bakina L.G. Osobennosti formirovaniia rastitelnogo pokrova na novykh vidakh organogennykh substratov pri rekultivatsii poligona tverdykh bytovykh otkhodov // Biosfera. - 2014. - No. 2. URL: https://cyberleninka.ru/article/n/osobennosti-formirovaniya-rastitelnogo-pokrova-na-novyh-vidah-organogennyh-substratov-pri-rekultivatsii-poligona-tverdyh-bytovyh (data obrashcheniia: 17.01.2022).
4. Kuznetsova T.Iu., Vetchinnikova L.V., Titov A.F. Akkumuliatsiia tiazhelykh metallov v razlichnykh organakh i tkaniakh berezy v zavisimos-ti ot uslovii proizrastaniia // Trudy Karelskogo nauchnogo tsentra Rossiiskoi akademii nauk. -2015. - No. 1. - S. 86-94.
5. OST 56-69-83 Probnye ploshchadi lesou-stroitelnye, metod zakladki. - 59 s.
6. Shikhova N.S. Otsenka zhiznennogo sosto-ianiia drevesnykh vidov v usloviiakh zagriazneniia sredy // Trudy mezhdunarodnoi konferentsii po anatomii i morfologii rastenii. - Sankt-Peterburg, 1997. - S. 332-333.
7. Alekseev V.A. Diagnostika zhiznennogo sos-toianiia derevev i drevostoev // Lesovedenie. -1989. - No. 4. - S. 51-57.
8. Cheprunova Iu.V., Tingaev A.V., Shepta-lov V.B. Urozhainost i kachestvo produktsii selskokhoziaistvennykh kultur na vnov sozdannom agrolandshafte rekultiviruemogo poligona tverdykh kommunalnykh otkhodov // Vestnik Altaiskogo gosudarstvennogo agrarnogo universiteta. - 2021.
- No. 4 (198). - S. 49-54.
9. Kireicheva L.V., Tingaev A.V. Ispolzovanie biologicheskikh otkhodov dlia povysheniia plodorodiia selskokhoziaistvennykh ugodii // Vestnik Rossiiskoi akademii selskokhoziaistvennykh nauk.
- 2008. - No. 6. - S. 22-24.
10. Tingaev A.V. Vliianie organicheskikh ot-khodov na soderzhanie tiazhelykh metallov v poch-ve // Agro XXI. - 2009. - No. 10-12.
11. SanPiN 1.2.3685-21 "Gigienicheskie nor-mativy i trebovaniia k obespecheniiu bezopasnosti i (ili) bezvrednosti dlia cheloveka faktorov sredy obitaniia".
Исследования выполнены при финансовой поддержке РФФИ в рамках научного проекта № 20-316-90018.
+ + +
