CC BY
52
ЭКОЛОГИЯ И ОХРАНА ТРУДА
УДК 631.618:18
М. А. Яковченко, М. И. Баумгартэн, М. С. Дремова, Е. П. Кондратенко, Л. А. Филипович
ВОСПРОИЗВОДСТВО ПЛОДОРОДИЯ ПОЧВ: ИССЛЕДОВАНИЕ ФИЗИКО-ХИМИЧЕСКИХ ПАРАМЕТРОВ СУБСТРАТОВ
Введение. Все объекты с возможным значительным воздействием на окружающую среду до 2007 - 2008 года являлись объектами экологической экспертизы. Однако, постепенно под экологическую экспертизу стали попадать и объекты, которые не оказывают воздействие на окружающую среду или их воздействие не выходит за нормативы, а контролирующая функция стала сдерживать реализацию проектов, отрицательно отражаясь на социальном развитии. В 2006 году было внесено изменение в закон «Об экологической экспертизе», согласно которого проектная документация была исключена из объектов экологической экспертизы. Тем не менее, в законе «Об охране окружающей среды» установлен принцип обязательности оценки воздействия на окружающую среду (ОВОС), но при этом механизм контроля отсутствует и вся ответственность перелагается на инициатора хозяйственной деятельности. Так как рекомендаций по ведению природоохранных, мелиоративных и рекуль-тивационных работ нет, то выполнение процедуры ОВОС становится очень проблематичным и поэтому очень важно привлекать к этой работе совместные силы проектных организаций, вузов, научных лабораторий и институтов.
Воспроизводство плодородия почв, предотвращение всех видов их деградации относятся к приоритетным направлениям развития науки. Это направление включено в перечень, утвержденный совместным приказом Министерства науки и технологии Российской Федерации, Министерства сельского хозяйства и Президиума Российской академии сельскохозяйственных наук от 30 декабря 2005 года.
Кемеровская область относится к регионам с высокой техногенной нагрузкой на экосферу. Особенно острой является проблема нарушенных при добыче полезных ископаемых земель, площадь которых в Кемеровской области ежегодно увеличивается [1 - 4].
Добыча полезных ископаемых - основа современной хозяйственной деятельности - связана с глобальным изменением земель. Применение открытых геотехнологий в недропользовании обуславливает систематическое, с каждым годом увеличивающееся изъятие продуктивных земель сельскохозяйственного назначения. Восстановле-
ние этой категории земель горные предприятия производят пров работ по рекультивации. Но, как правило, взамен высокоплодородных земель сдаются земли с низкими агропроизводственными показателями, либо категория восстанов-ленных земель меняется на другую.
Условия, материалы и методы исследования. Учеными Кемеровского государственного сельскохозяйственного института, при участии сотрудников проблемной научно-исследовательской лаборатории рекультивации нарушенных земель и других организаций, ведутся исследования технологий рекультивации в рамках гранта Министерства образования и науки РФ.
В настоящей работе представлены некоторые результаты начального этапа исследований физико-химических параметров породного отвала, принадлежащий разрезу ООО «Участок «Коксовый» Прокопьевского района Кемеровской области, а именно - температура субстрата и содержание нитратного азота.
На опытных участках в мае и сентябре 2010 года была проведена посадка древесных растений (береза белая, тополь, яблоня, сосна обыкновенная, облепиха) по вариантам опыта: 1 - «Техно-зем», 2 - «Суглинок» (потенциально плодородный слой), 3 - «Чернозем» (плодородный слой).
Оценка показателей температуры и содержания нитратного азота производилась трижды в течение вегетационного периода 2010 года. Замер температуры выполнялся инфракрасным пирометром ЯАУТБК. Содержание нитратного азота в почве определяли ионометрическим методом ГОСТ 26951-86.
Результаты и их обсуждение. Физиологические процессы, происходящие в растении, жизнедеятельность микроорганизмов и почвенной фауны, химические процессы превращения веществ и энергии возможны только в определенных температурных границах.
Одной из важнейших задач начального этапа исследований являлось определение физических характеристик объекта исследования, в частности определение температуры субстрата.
На рис. 1 приведены средние данные трех-
Экология и охрана труда
49
№ точки
почва суглинок
технозем
Рис. 1. Температура грунта на стационарных точках по вариантам опыта
кратных измерений температуры субстрата в течение вегетационного периода. Оптимальной температурой почвы для роста и развития почвенной боты, а также травянистых и древесных растений, считается 20-25 0С.
По всем стационарным точкам варианта «Тех-нозем» температура субстрата однозначно превышает аналогические показатели других вариантов (на 6-6,5 0С). Средняя температура по варианту составила 28,6 0С. Температурный максимум грунта 34,4 0С, а минимум 23,8 0С, таким образом колебание температуры составляет 10,6 0С, что говорит о неравномерности прогревания субстрата и, возможно, связано с продолжающимися экзогенными процессами в отдельных породах.
При повышенных температурах в почве протекают процессы денитрификации, в результате чего происходят потери азота в газообразной форме.
Исследование содержания нитратного азота на стационарных точках подтверждает вышесказан-
ное. Условия азотного питания оказывают большое влияние на рост и развитие растений. Результаты исследования субстрата на содержание нитратного азота представлены на рис. 2.
Органический азот (азот гумуса) непосредственно недоступен для растений. Поэтому об обеспеченности растений почвенным азотом судят по содержанию в почве минеральных соединений азота (нитраты). Определение содержания нитратного азота дает представление о наличие в почве и грунтах наиболее легкоусвояемых для растений азотистых веществ.
Наибольшее содержание нитратного азота обнаружено в образцах варианта «Чернозем», среднее значение 29,27 мг/кг. Колебание содержания нитратного азота по данному варианту от 19,9 мг/кг до 41,7 мг/кг, что по Гамзикову (1981) является высокой концентрацией, оптимальной для жизни растений.
Содержание азота по варианту «Суглинок» в среднем 18,1 мг/кг, что говорит о средней обеспе-
мг/кг 50
45 40 35 30 25 20 15 10 5 0
1 3 5 7 9 11 13 15 17 19 21 23 25 27 29 31 33 35
№ точки
почва—к—технозем - ---суглинок
Рис. 2. Содержание нитратного азота на стационарных точках по вариантам опыта
ченности потенциально плодородного слоя нитратным азотом и возможности его применения для посадки растений.
Непригодным для проведения биологической рекультивации является грунт варианта «Техно-зем», так как содержание нитратного азота в среднем по точкам очень низкое, составляет 5,7 мг/кг с минимальным значением 0,7 мг/кг.
Выводы. Воздействие на растения температуры почвы и содержание в ней нитратного азота начинается с самых первых стадий его роста и развития, причем требования к этим параметрам у растений разные.
Повышенное значение температуры является
лимитирующим фактором, определяющим скорость и интенсивность нитрификации, возникновения и развития микробных и растительных сообществ, а следовательно и восстановления почвенного плодородия.
На основании проведенных исследований температуры грунта и содержания в нем нитратного азота определено, что наиболее пригодными субстратом для проведения биологической рекультивации являются грунты вариантов «Чернозем» и «Суглинок», а вариант «Технозем» по всем изученным параметрам не пригоден для жизни растений, что подтверждается ГОСТ 17.5.1.03-86
СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ
1. Зеньков, И. В. Рекультивация нарушенных земель в угледобывающих регионах с развитым земледелием.- Красноярск: Сибирский федеральный университет, 2010. - 314 с.
2. Водолеев, А. С., Почвоулучшители: рекультивационный аспект / А. С. Водолеев, В. А. Андроха-нов, С. Ю. Клековкин. - Новосибирск: Наука, 2007. - 148 с.
3. Угольные ресурсы Кузбасса и проблема рекультивации / Х. А. Исхаков, М. М. Колосова, В. Б. Батурина, М. А. Яковченко // Вестник Кемеровского ГСХИ, ред. кол. Мяленко В. И. (гл. ред.) и др. / ФГОУ ВПО «КемГСХИ». - №2. - Кемерово: Кузбассвузиздат, 2006. - 292 с.
4. Смирнов, П. М. Агрохимия / П. М. Смирнов, Э. А. Муравин. - 3-е изд., перераб. и доп. - М.: Агро-химиздат, 1991. - 288 с.
□ Авторы статьи:
Яковченко Марина Александровна, канд.хим.наук (каф. химии Кемеровского гос. сельскохозяйственного института).
Тел. 8-904-995-07-28
Баумгартэн Михаил Ицекович, канд. физ.-мат.наук (Региональный центр повышения квалификации специалистов в области энергетики и экологии, КузГТУ) Тел. 8-904-375-52-62
Дремова Мария Сергеевна, канд.сел.-хоз.наук (проблемная научноисследовательская лаборатория рекультивации нарушенных земель, Кемеровский гос. сельскохозяйственный институт) Тел.8 (3842) 735114
Кондратенко Екатерина Петровна, докт.сел.-хоз.наук (кафедра технологии хранения и переработки сельскохозяйственной продукции, Кемеровский гос. сельскохозяйственный институт) Тел.8(3842) 60-45-70
Филипович Лариса Анатольевна, канд.пед.наук (кафедра химии, Кемеровский гос. сельскохозяйственный институт) . Тел.8 (3842) 750954
