Гуматы для рекультивации

Особенности применения удобрений-мелиорантов в рекультивации орошаемых сельскохозяйственных земель Текст научной статьи по специальности «Экологические биотехнологии»

Аннотация научной статьи по экологическим биотехнологиям, автор научной работы — Митяева Лилия Андреевна

Целью исследования является подбор и анализ наиболее актуальных удобрений-мелиорантов, оценка особенностей их применения в рекультивации орошаемых сельскохозяйственных земель. Исследования базировались на экспериментальных и теоретических методах анализа, обобщения, сравнения данных. Проведенная характеристика удобрений-мелиорантов, используемых для рекультивации сельскохозяйственных земель, позволила выделить, комплексные удобрения-мелиоранты , которые включают в себя отходы промышленности и природные сорбент-мелиоранты. Проанализированы нетрадиционные удобрения-мелиоранты , созданные на основе осадка сточных вод с добавлением природных сорбент-мелиорантов. Получены формулы, для определения оптимальных доз внесения удобрений-мелиорантов на участки агроландшафта с различной интенсивностью процессов деградации, которые позволяют минимизировать технологические процессы с большей экономической эффективностью. На участки с низкой интенсивностью процессов деградации необходимо вносить 100 г/м2 (или 1 т/га), для средней 350 г/м2 (или 3,5 т/га), для высокой интенсивности процессов деградации необходимо вносить 850 г/м2 (или 8,5 т/га). Применения удобрений-мелиорантов в рекультивации орошаемых агроландшафтов необходимо, прежде всего, в восстановлении почвообразующих факторов.

Похожие темы научных работ по экологическим биотехнологиям , автор научной работы — Митяева Лилия Андреевна

Прогнозные зависимости эффективности использования мелиорантов на орошаемых землях Волго-Донского междуречья

Features of application of the fertilizer-meliorants in reclaiming irrigated agricultural lands

He aim of the study is the selection and analysis of the most relevant fertilizers-meliorants, assessment of their application in the reclamation of irrigated agricultural land. The research was based on experimental and theoretical methods of analysis, generalization, comparison of data. The carried-out characteristic of the fertilizers-meliorants used for reclamation of agricultural lands allowed to allocate, complex fertilizers-meliorants which include industrial waste and natural sorbent-meliorants. Non-traditional fertilizers-meliorants created on the basis of sewage sludge with the addition of natural sorbent-meliorants are analyzed. The formulas for determining the optimal doses of fertilizers-meliorants on the agricultural landscape with different intensity of degradation processes, which allow to minimize the technological processes with greater economic efficiency, are obtained. In areas with low intensity of degradation processes, 100 g/m2 (or 1 t/ha) should be applied, for the average 350 g/m2 (or 3.5 t/ha), for high intensity of degradation processes, 850 g/m2 (or 8.5 t/ha) should be applied. Application of fertilizers-meliorants in reclamation of irrigated agricultural landscapes is necessary, first of all, in the restoration of soil-forming factors.

Текст научной работы на тему «Особенности применения удобрений-мелиорантов в рекультивации орошаемых сельскохозяйственных земель»

УДК 631.816 http://doi.org/10.5281/zenodo.2257374

ОСОБЕННОСТИ ПРИМЕНЕНИЯ УДОБРЕНИЙ-МЕЛИОРАНТОВ В РЕКУЛЬТИВАЦИИ ОРОШАЕМЫХ СЕЛЬСКОХОЗЯЙСТВЕННЫХ ЗЕМЕЛЬ

©Митяева Л. А., канд. техн. наук, Российский научно-исследовательский институт проблем мелиорации, г. Новочеркасск, Россия, L1112M2014@yandex.ru

FEATURES OF APPLICATION OF THE FERTILIZER-MELIORANTS IN RECLAIMING IRRIGATED AGRICULTURAL LANDS

©Mityaeva L., Ph.D., Russian Research Institute of Land Improvement Problems, Novocherkassk, Russia, L1112M2014@yandex.ru

Аннотация. Целью исследования является подбор и анализ наиболее актуальных удобрений-мелиорантов, оценка особенностей их применения в рекультивации орошаемых сельскохозяйственных земель. Исследования базировались на экспериментальных и теоретических методах анализа, обобщения, сравнения данных. Проведенная характеристика удобрений-мелиорантов, используемых для рекультивации сельскохозяйственных земель, позволила выделить, комплексные удобрения-мелиоранты, которые включают в себя отходы промышленности и природные сорбент-мелиоранты. Проанализированы нетрадиционные удобрения-мелиоранты, созданные на основе осадка сточных вод с добавлением природных сорбент-мелиорантов. Получены формулы, для определения оптимальных доз внесения удобрений-мелиорантов на участки агроландшафта с различной интенсивностью процессов деградации, которые позволяют минимизировать

технологические процессы с большей экономической эффективностью. На участки с низкой

интенсивностью процессов деградации необходимо вносить 100 г/м (или 1 т/га), для средней

— 350 г/м (или 3,5 т/га), для высокой интенсивности процессов деградации необходимо

2 ^ вносить 850 г/м (или 8,5 т/га). Применения удобрений-мелиорантов в рекультивации

орошаемых агроландшафтов необходимо, прежде всего, в восстановлении почвообразующих

Abstract. The aim of the study is the selection and analysis of the most relevant fertilizers-meliorants, assessment of their application in the reclamation of irrigated agricultural land. The research was based on experimental and theoretical methods of analysis, generalization, comparison of data. The carried-out characteristic of the fertilizers-meliorants used for reclamation of agricultural lands allowed to allocate, complex fertilizers-meliorants which include industrial waste and natural sorbent-meliorants. Non-traditional fertilizers-meliorants created on the basis of sewage sludge with the addition of natural sorbent-meliorants are analyzed. The formulas for determining the optimal doses of fertilizers-meliorants on the agricultural landscape with different intensity of degradation processes, which allow to minimize the technological processes with

greater economic efficiency, are obtained. In areas with low intensity of degradation processes,

2 • 2 100 g/m (or 1 t/ha) should be applied, for the average — 350 g/m (or 3.5 t/ha), for high intensity

of degradation processes, 850 g/m (or 8.5 t/ha) should be applied. Application of fertilizers-

meliorants in reclamation of irrigated agricultural landscapes is necessary, first of all, in

the restoration of soil-forming factors.

Ключевые слова: рекультивация, удобрения-мелиоранты, почвенный покров, доза внесения, сорбенты, осадок сточных вод.

Keywords: reclamation, fertilizer-meliorants, soil, application dose, sorbents, sewage sludge.

Развитие сельскохозяйственного производства медленно, но неуклонно ведет к деградации почвенного покрова и снижению основного фактора плодородия почвы — гумуса, а также снижению основных питательных элементов. Ряд авторов отмечает в своих работах [1, с. 46; 2, с. 192; 3, с. 195] такие радикальные изменения почвенного покрова как

дезагрегация почвенной массы, обесструктуривание верхней части профиля, образование

глыбистой структуры, уплотнение до 1,3-1,4 г/см , увеличение количества свободного ила, а также изменения водно-физических и агрохимических свойств почвы. Потери гумуса при орошении в 0-20 см слое черноземов составляют 12 т/га, или 10% от содержания его в неорошаемой почве. В исследованиях А. В. Шуравилина отмечено, что при орошении более 20 лет, количество легкогидролизуемого азота снижается на 18%, при орошении более 50 лет — на 50% [4, с. 20].

В настоящее время под понятием мелиорации почв понимается не только их орошение или осушение, но и набор рекультивационных мероприятий, направленных на восстановление слитых, солонцеватых, засоленных, смытых и других почв, обладающих неблагоприятными свойствами или же имеющих тенденции к потере своих изначально ценных свойств в процессе антропогенеза [5, с. 338; 6, с. 22].

Интенсификация сельского хозяйства, постоянное увеличение техногенной нагрузки на почву, а также угроза загрязнения окружающей среды промышленными отходами, требуют поиска новых приемов рекультивации почвенного покрова, а именно разработке, приготовлению и внесению удобрений-мелиорантов на нарушенные сельскохозяйственные земли. [7, с. 12].

Цель исследования — подбор и анализ наиболее актуальных удобрений-мелиорантов и оценка особенностей их применения в рекультивации орошаемых сельскохозяйственных земель.

Материалы и методы

Исследования проводились с учетом научных и практических разработок российских и зарубежных ученых, занимающихся вопросами восстановления сельскохозяйственных земель с применением удобрений-мелиорантов [8, с. 110; 9, с. 49: 10, с. 28; 11, с. 197; 12, с. 2; 13, с. 26].

Исследования базировались на экспериментальных и теоретических методах анализа, обобщения, сравнения.

Лабораторные эксперименты для определения оптимальной дозы внесения композиции из влагосорбентов в почву проводились в эколого-аналитической лаборатории ФГБНУ

«РосНИИПМ». В лабораторных опытах использовали экспериментальные емкости

2 u площадью 1 м . Почва, для заполнения емкостей была взята с опытного участка орошаемого

агроландшафта Ростовской области из слоя почвы 0-40 см. Исследовалось влияние

внесенной дозы на образование агрономически ценных водопрочных и структурных

агрегатов [14, с. 153].

Результаты и обсуждения

В основу классификации и выделения основных достоинств и недостатков применения удобрений-мелиорантов, в рекультивации нарушенных сельскохозяйственных земель,

положено 3 признака: приемы, направленные на устранение определенных неблагоприятных свойств почвы — дегумификация, засоление, переуплотнение, осолонцевание; механизм взаимодействия веществ или соединение с почвой; физическое смешивание (разрыхлители) и химическое взаимодействие (мелиоранты и частично структурообразователи). Отдельно, как наиболее перспективные, выделены нетрадиционные удобрения-мелиоранты, созданные на основе осадка сточных вод с добавлением природных сорбент-мелиорантов (Таблица 1).

ХАРАКТЕРИСТИКА НЕКОТОРЫХ УДОБРЕНИЙ-МЕЛИОРАНТОВ, ИСПОЛЬЗУЕМЫХ ДЛЯ РЕКУЛЬТИВАЦИИ СЕЛЬСКОХОЗЯЙСТВЕННЫХ ЗЕМЕЛЬ

Мелиорирующая Удобрительные _основа_вещества

Фосфогипс (отход производства минеральных удобрений)

Отработанная серная кислота(отход нефтеперерабатывающей промышленности) Отработанный электролит травления стали (отход машиностроительной промышленности)

Терриконовая порода (отход угледобывающей промышленности)

P2O5 общая — 1,3-5%; P2O5 водорастворимая 2,5— 0,6-2,5%; 4,0 Микроэлементы — 1,5%

Серная кислота Органические 1,084-86% добавки 4-6% 1,5

Твердое, слегка пылит

Сернокислое железо 8-15%; Серная кислота 4-10%

P2O5 — 0,01%; Сульфаты K2O — 0,25;

кальция, железа Микроэлементы, и алюминия 20- гумусовые и 30% угольные

Твердое, 3 -5 рассыпчатое, слабопылящее

Глауконитовый песок Кремнеземы до 56%; MgO до 7% SiO2 до 50-60%, K2O — до 10%; P2O5 — до 3%; — Рассыпчатое

Бентонитовые глины AhOs — 1823%, FeO — 89%, MgO — 2,2-2,8% K2O — 1,9-2,3%; P2O5 — 0,2% — Твердое

Сапропель Зола — до 50% P2O5 — 0,15%; Органика — 7090% 6,88 Жидкое, желеобразное 80- 90

Глиногипс Гипс — 68-82% — 7,27,8 Твердое, слегка пылит 15- 23

Отработанный Серная кислота Углерод 22-

электролит травления 14-19%; 28%; Азот 0,06- 2 Твердое, 18- 30

стали смешанный с Соли железа 0,08%; Сера 8- рассыпчатое

древесными опилками в 27-35% 10%

Территоновая порода, обработанная 5% серной кислотой в отношении 80:20

Иловый осадок, переработанный по ферментно-кавитационному методу и глауконит в соотношении 10:1

Композиция из влагосорбентов (%): гидрогель,

глауконитовый песок, сапропель, ракушечник в соотношении 1:27:52:20

Сульфаты железа, кальция и алюминия 4050%

Сера подвижная 1800-2000 мг/кг

P2O5 — 0,04%; ^ — 0,33; Микроэлементы, гумусовые и угольные остатки — 8%

Азот — 2,42,6%, фосфор — 4,1-4,3%, калий — 1,2-1,3%; Органика 1215%;

микроэлементы и наночастицы

P2O5 — 1-3%; ^ — 1,5-2%; Органика 1530%

Нетрадиционн ые удобрения-мелиорант ы

Осадки сточных вод с Ca — 3-5%, 6,58,0 Сухая масса; 50-70;

добавлением Гипс 90-95% органическое в жидком

фосфогипса вещество — 4060%, макро- и микроэлементы виде 92-96

Гидрогель полиакриламидный (коллоидный гель) показатель остаточного акриламида 0,05% — 6,58,0 Рассыпчатое, гелеобразное 90-98

Природные мелиоранты или промышленные отходы можно обогащать или улучшать за счет органических и минеральных добавок или обработки их веществами, позволяющими перевести труднодоступные формы в более подвижные. В результате повышается содержание мелиорирующей основы с 24-30% до 40-49% и почти в три раза увеличивается содержание подвижных питательных веществ [15, с. 34].

Второе направление посвящено применению специальных структурообразователей для тяжелых, дисперсных почв. Наиболее близко с ним связано третье направление, объединяющее способы улучшения физических свойств почв путем внесения разрыхлителей.

В отдельную группу можно выделить нетрадиционные удобрения-мелиоранты — осадки промышленно-бытовых и сельскохозяйственных сточных вод. Утилизация осадка сточных вод одновременно решает три задачи: охрана окружающей среды от загрязнения промышленными отходами, повышение плодородия почв, экономия затрат на производство органо-минеральных удобрений.

По мнению таких авторов, как С. М. Васильев [16, с. 2], Д. П. Гостищев [17, с. 45], Ю. Е. Домашенко [18, с. 51], В. И. Пындак, А. С. Овчинников, В. В. Бородычев, А. Е. Новиков [19, с. 432], к нетрадиционным удобрениям-мелиорантам относят смесь осадка

сточных вод и одного или двух природных мелиорантов-сорбентов. В сухой массе осадков содержится: органического вещества 40-60%, азота — 1-3%, фосфора — 1-4%, калия — 0,2-0,7%, кальция (Са) — 3-5%, осадки содержат также магний, серу, другие макро- и микроэлементы, необходимые для питания растений.

Исследования подтвердили положительное влияние осадков сточных вод на биомассу растений и накопление в почве органического вещества. Например, в Венгрии методом биологического инъектирования с применением осадков сточных вод рекультивировано 2000 га. На рекультивированных участках успешно выращивают овощи, зерновые и кустарниково-древесные культуры [20, с. 149].

В результате экспериментальных исследований, установлено, что определенная доза внесения удобрения-мелиоранта, в той или иной степени, влияет на количество агрономически ценных агрегатов [21, с. 2; 22, с. 13].

Результаты исследований влияния дозы ( ^ ), на количество водопрочных (Вод ) и структурных ( С ) агрегатов, на образцах почвы с низкой интенсивностью деградации, представлены в Таблице 2.

ВЛИЯНИЕ ДОЗЫ ВНЕСЕНИЯ НА АГРЕГАТНОЕ СОСТОЯНИЕ ПОЧВЫ С НИЗКОЙ ИНТЕНСИВНОСТЬЮ ПРОЦЕССОВ ДЕГРАДАЦИИ

Вариант опыта Доза (Q ), г/м2 Водопрочность (Вод)% Структурность (С), %

2 100 46,23 83,13

Анализируя данные таблицы 2, имеем наибольшее увеличение количества водопрочных

(47,44%) и структурных агрегатов (85,73%) при дозе внесения 100 г/м . В результате экспериментальных данных, аналогичным образом, были получены данные для средней интенсивности процессов деградации, где отмечено значительное увеличение водопрочности (43,13%) при дозе внесения удобрения-мелиоранта — 400 г/м .

Максимальное количество структурных агрегатов (83,43%) отмечается при дозе

2 ц внесения 350 г/м , а затем наблюдается резкое снижение их количества. При высокой

интенсивности процессов деградации отмечается увеличение как водопрочности (до

66,12%), так и структурности (93,78%) при дозе внесения 850 г/м , а затем незначительное ухудшение агрегатного состава почвы.

С учетом экспериментальных данных получены экспериментально-аналитические уравнения:

-для низкой интенсивности процессов деградации:

Qв =-812,218 + 22,757 • Вод — 5,839 • С — 0,1706 • Вод2 + 0,155 • Вод • С — 0,061- С2 (1)

-для средней интенсивности процессов деградации: Qcp = 6907,541 -170,134 • Вод — 8,923 • С + 0,884 • Вод2 + 0,817 • Вод • С — 0,538 • С2 (2)

-для высокой интенсивности процессов деградации

Qe = -686,566 — 25,193 • Вод + 85,621 • С + 0,42 • Вод2 — 0,861 • Вод • С — 0,029 • С2 (3)

Аналитические уравнения позволяют использовать их для определения, оптимальной дозы удобрения-мелиоранта, на участки с различной интенсивностью процессов деградации.

Таким образом, на участки с низкой интенсивностью процессов деградации необходимо

2 «-» 2 „ внести 100 г/м (или 1 т/га), для средней — 350 г/м (или 3,5 т/га), для высокой

интенсивности процессов деградации необходимо внести

850 г/м2 (или 8,5 т/га).

С учетом аналитических уравнений (1-3) и проведенных экспериментальных исследований, для практического использования на различную площадь участков с различной интенсивностью процессов деградации, а также различную глубину нарушенного слоя почвы, расчет оптимальной дозы можно представить следующими формулами: -для низкой интенсивности процессов деградации:

где Qн — доза внесения удобрения-мелиоранта, кг; 0,5 — эмпирический коэффициент; 5 — площадь деградированного участка, м2;

— глубина деградированного слоя почвы, м.

-для средней интенсивности процессов деградации:

где Qcp — доза внесения удобрения-мелиоранта, кг;

1,75 — эмпирический коэффициент; 5 — площадь деградированного участка, м2;

— глубина деградированного слоя почвы, м. -для высокой интенсивности процессов деградации

где Qв — доза внесения удобрения-мелиоранта, кг; 4,25 — эмпирический коэффициент; 5 — площадь деградированного участка, м2;

— глубина деградированного слоя почвы, м.

Таким образом, с учетом (4-6) можно определить оптимальную дозу внесения удобрения-мелиоранта на участки агроландшафта с различной интенсивностью процессов деградации

Проведенными исследованиями, установлено, что при внесении комплексных удобрений-мелиорантов (например, композиции из влагосорбентов) происходит восстановление как агрохимических (увеличение содержания гумуса в 2 раза, фосфора в 2-3 раза, а калия в 4 раза), так и водно-физических свойств (снижения плотности почвы до 1,17 т/м и увеличение водопроницаемости в 2-3 раза) нарушенного почвенного покрова.

1. Остро стоит вопрос охраны окружающей среды от загрязнения промышленными и сельскохозяйственными отходами, которые возможно использовать в рекультивации нарушенных сельскохозяйственных земель.

2. Проведенная характеристика удобрений-мелиорантов, используемых для рекультивации сельскохозяйственных земель, позволила выделить, комплексные удобрения-мелиоранты, которые включают в себя отходы промышленности и природные сорбент-мелиоранты. Отдельно, как наиболее перспективные, выделены нетрадиционные удобрения-мелиоранты, созданные на основе осадка сточных вод с добавлением природных сорбент-мелиорантов.

3. Применение современных рекультивационнных технологий, основанных на использовании техногенных (осадки сточных вод) и природных (например, глаукониты, бентониты, цеолиты и др.) компонентов — одно из перспективных направлений в восстановлении нарушенных земель. Для них характерна: высокая экономическая эффективность, отсутствие токсичных веществ.

4. Получены формулы, для определения оптимальных доз внесения удобрений-мелиорантов на участки агроландшафта с различной интенсивностью процессов деградации, которые позволяют минимизировать технологические процессы с большей экономической

эффективностью. На участки с низкой интенсивностью процессов деградации необходимо

2 2 „ внести 100 г/м (или 1 т/га), для средней — 350 г/м (или 3,5 т/га), для высокой

интенсивности процессов деградации необходимо внести

850 г/м2 (или 8,5 т/га).

5. Применения удобрений-мелиорантов в рекультивации орошаемых сельскохозяйственных земель необходимо, прежде всего, в восстановление почвообразующих факторов, а именно: восстановлении оптимальной плотности сложения обработанного слоя почвы; оптимальном крошении почвы; максимальном сопротивлении водной эрозии (смыву и размыву); восстановлению структурных микро- и макроагрегатов, обладающих механической и водной прочностью; обеспечение необходимого строения обработанного слоя, рыхлого верхнего и уплотненного нижнего ложа для семян; восстановление и накопление почвенного гумуса, а также основных питательных элементов; обеспечение оптимальных условий для жизнедеятельности живой почвенной среды; увеличение корнеобитаемого слоя почвы.

1. Егоров В. В. Об орошении черноземов // Почвоведение. 1984. №12. С. 39-47.

2. Mon R., Irurtia C., Fernando Botta G., Pozzolo O., Bellora Melcón F., Rivero D., Bomben M. Effects of supplementary irrigation on chemical and physical soil properties in the rolling pampa region of Argentina // Ciencia e investigación agraria. 2007. V. 34. №3. P. 187-194.

3. Васильев С. М., Челахов В. Ц., Васильева Е. А. Экологическая концепция оценки воздействия оросительных систем на ландшафты Нижнего Дона. Ростов-на-Дону: СКНЦ ВШ, 2005. 308 с.

4. Шуравилин А. В., Вуколов Н. Г., Пивень Е. А. Свойства и плодородие почв при многолетнем орошении // Плодородие. 2008. №1. С. 19-21.

5. Щедрин В. Н., Васильев С. М. Теория и практика альтернативных видов орошения черноземов юга Европейской территории России. Новочеркасск: Лик, 2011. 435 с.

6. Васильев С. М., Домашенко Ю. Е. Ретроспективный анализ изменения почвенно-мелиоративных условий орошаемых почв юга Ростовской области // Известия Нижневолжского агроуниверситетского комплекса. 2016. №3 (43). С. 17-24.

7. Васильев С. М., Ю. Е. Домашенко Регулирование управленческих процессов в структурированных проблемных ситуациях АПК // Вестник российской сельскохозяйственной науки. 2016. №4. С. 12-13.

8. Luo S. et al. Aggregate-related changes in soil microbial communities under different améliorant applications in saline-sodic soils // Geoderma. 2018. V. 329. P. 108-117.

9. Patel D., Saraf M. Influence of soil ameliorants and microflora on induction of antioxidant enzymes and growth promotion of Jatropha curcas L. under saline condition // European journal of soil biology. 2013. V. 55. P. 47-54.

10. Ok Y. S. et al. Ameliorants to immobilize Cd in rice paddy soils contaminated by abandoned metal mines in Korea // Environmental Geochemistry and Health. 2011. V. 33. №1. P. 23-30.

11. Lowry G. L., Brokaw F. C., Breeding C. H. J. Alder for reforesting coal spoils in Ohio // Journal of Forestry. 1962. V. 60. №3. P. 196-199.

12. Нозадзе Л. Р., Слабунов В. В. Влияние применения мелиоранта-структурообразователя на почву при орошении дождеванием // Научный журнал КубГАУ: 2015. №106 (02). 11 с.

13. Васильев С. М., Степанова Т. Г. Повышение сопротивляемости деградированного почвенного покрова процессам плоскостной эрозии // Пути повышения эффективности орошаемого земледелия: сб. ст. ФГБНУ «РосНИИПМ». Новочеркасск: Геликон, 2007. Вып. 37. С. 26-28.

14. Доспехов Б. А. Методика полевого опыта (с основами статистической обработки результатов исследований). М.: Агропромиздат, 1985. 351 с.

15. Балакай Г. Т., Докучаева Л. М., Юркова Р. Е., Шалашова О. Ю. Восстановление физических свойств чернозема обыкновенного деградированного удобрительно-мелиорирующими компостами // Плодородие. 2015. №6 (87). С. 33-35.

16. Щедрин В. Н., Васильев С. М., Домашенко Ю. Е., Ляшков М. А. Пат. 2618099 Российская Федерация, МПК 6 С 05 F 3/00. Способ получения комплексного органоминерального удобрения; заявитель и патентообладатель Федеральное государственное научное учреждение «Российский научно-исследовательский институт проблем мелиорации». Заявл. 24.08.15; опубл. 02.05.17.

17. Гостищев Д. П., Шмыгля Л. Н., Пилюгин В. А. Использование осадков сточных вод в качестве органического удобрения на темно-каштановых орошаемых почвах Поволжья // Вопросы мелиорации. 2001. №5-6. С. 74-79.

18. Domashenko Y., Vasilyev S. Agroecological Substantiation for the Use of Treated Wastewater for Irrigation of Agricultural Land // Journal of Ecological Engineering. 2018. V. 19. №1. P. 48-54.

19. Шуравилин А. В., Овчинников А. С., Бородычев В. В. и др. Эффективное использование сточных вод и их осадков для орошения и удобрения сельскохозяйственных культур. Волгоград: Волгоградская ГСХА, 2009. 636 с.

20. Skousen J., Clinger C. Sewage sludge land application program in West Virginia // Journal of soil and Water Conservation. 1993. V. 48. №2. P. 145-151.

21. Щедрин В. Н., Васильев С. М., Домашенко Ю. Е., Митяева Л. А. Пат. 2638029 Российская Федерация, МПК C1 A01B 79/02. Способ рекультивации нарушенных сельскохозяйственных земель / заявитель и патентообладатель Федеральное государственное научное учреждение «Российский научно-исследовательский институт проблем мелиорации». Зявл. 12.08.16; опубл. 11.12.17.

22. Митяева Л. А. Совершенствование способа рекультивации нарушенных орошаемых земель за счет использования композиционных влагосорбентов на примере юга Ростовской области: автореф. дисс. . канд. техн. наук. Волгоград, 2017. 22 с.

1. Egorov, V. V. (1984). On Irrigation of Black Soils. Pedology, (12). 39-47.

2. Mon, R., Irurtia, C., Fernando Botta, G., Pozzolo, O., Bellora Melcón, F., Rivero, D., & Bomben, M. (2007). Effects of supplementary irrigation on chemical and physical soil properties in the rolling pampa region of Argentina. Ciencia e investigación agraria, 34(3), 187-194.

3. Vasiliev, S. M., Chelakhov, V. T., & Vasilieva, E. A. (2005). Ekologicheskaya kontseptsiya otsenki vozdeistviya orositel’nykh sistem na landshafty Nizhnego Dona. Izd-vo SKNTs VSh.

4. Shuravilin, A. V., Vukolov, N. G., & Piven’, E. A. (2008). Svoistva i plodorodie pochv pri mnogoletnem oroshenii. Plodorodie, (1). 19-21.

5. Shchedrin, V. N., & Vasil’ev, S. M. (2011). Teoriya i praktika al’ternativnykh vidov orosheniya chernozemov yuga Evropeiskoi territorii Rossii [Theory and practice of alternative types of irrigation of chernozems in the South of European Russia]. Novocherkassk: Lik, 435.

6. Vasilyev, S. M., & Domashenko, Y. E. (2016). Retrospective analysis of changes soil-reclamation conditions of irrigated soils of the south rostov region. News of the Nizhnevolzhsky agrouniversity complex, 3(43). 17-24.

7. Vasiliev, S. M., & Domashenko, Yu. Ye. (2016). Regulating managerial processes in structurized problematic situations of AIC and autochthonal varieties of apple tree in Dagestan. Scientific Journal of KubSAU, (4). 12-13.

8. Luo, S., Wang, S., Tian, L., Shi, S., Xu, S., Yang, F., . & Tian, C. (2018). Aggregate-related changes in soil microbial communities under different ameliorant applications in saline-sodic soils. Geoderma, 329, 108-117.

9. Patel, D., & Saraf, M. (2013). Influence of soil ameliorants and microflora on induction of antioxidant enzymes and growth promotion of Jatropha curcas L. under saline condition. European journal of soil biology, 55, 47-54.

10. Ok, Y. S., Kim, S. C., Kim, D. K., Skousen, J. G., Lee, J. S., Cheong, Y. W., . & Yang, J. E. (2011). Ameliorants to immobilize Cd in rice paddy soils contaminated by abandoned metal mines in Korea. Environmental Geochemistry and Health, 33(1), 23-30.

11. Lowry, G. L., Brokaw, F. C., & Breeding, C. H. J. (1962). Alder for reforesting coal spoils in Ohio. Journal of Forestry, 60(3), 196-199.

12. Nozadze L. R., Slabunov V. V. Impact of an amendment for soil structure improving on soil at sprinkling. Scientific Journal of KubSAU, 2015. №106 (02). 11 с.

13. Vasil’ev, S. M., & Stepanova, T. G. (2007). Povyshenie soprotivlyaemosti degradirovannogo pochvennogo pokrova protsessam ploskostnoi erozii. Puti povysheniya

effektivnosti oroshaemogo zemledeliya: sb. st. FGBNU «RosNIIPM». Novocherkassk: Gelikon, (37). 26-28.

14. Dospekhov, B. A. (1985). Metodika polevogo opyta (s osnovami statisticheskoi obrabotki rezul’tatov issledovanii). Moscow. Agropromizdat, 351.

15. Balakai, G. T., Dokuchaeva, L. M., Yurkova, R. E., & Shalashova, O. Yu. (2015). Vosstanovlenie fizicheskikh svoistv chernozema obyknovennogo degradirovannogo udobritel’no-melioriruyushchimi kompostami. Plodorodie, 6 (87). 33-35.

16. Shchedrin, V. N., Vasiliev, S. M., Domashenko, Yu. E., & Lyashkov, M. A. (2017). Pat. 2618099 Rossiiskaya Federatsiya, MPK 6 S 05 F 3/00. Sposob polucheniya kompleksnogo organomineral’nogo udobreniya; zayavitel’ i patentoobladatel’ Federal’noe gosudarstvennoe nauchnoe uchrezhdenie «Rossiiskii nauchno-issledovatel’skii institut problem melioratsii». Zayavl. 24.08.15; opubl. 02.05.17.

17. Gostishchev, D. P., Shmyglya, L. N., & Pilyugin, V. A. (2001). Ispol’zovanie osadkov stochnykh vod v kachestve organicheskogo udobreniya na temno-kashtanovykh oroshaemykh pochvakh Povolzh’ya. Voprosy melioratsii, (5-6). 74-79.

18. Domashenko, Y., & Vasilyev, S. (2018). Agroecological Substantiation for the Use of Treated Wastewater for Irrigation of Agricultural Land. Journal of Ecological Engineering, 19(1), 48-54.

19. Shuravilin, A. V., Ovchinnikov, A. S., & Borodychev, V. V. i dr. (2009). Effektivnoe ispol’zovanie stochnykh vod i ikh osadkov dlya orosheniya i udobreniya sel’skokhozyaistvennykh kul’tur. Volgograd: Volgogradskaya GSKhA, 636.

20. Skousen, J., & Clinger, C. (1993). Sewage sludge land application program in West Virginia. Journal of soil and Water Conservation, 48(2), 145-151.

21. Shchedrin, V. N., Vasiliev, S. M., Domashenko, Yu. E., & Mityaeva, L. A. (2017). Pat. 2638029 Rossiiskaya Federatsiya, MPK C1 A01B 79/02. Sposob rekul’tivatsii narushennykh sel’skokhozyaistvennykh zemel’; zayavitel’ i patentoobladatel’ Federal’noe gosudarstvennoe nauchnoe uchrezhdenie «Rossiiskii nauchno-issledovatel’skii institut problem melioratsii». Zyavl . 12.08.16; opubl. 11.12.17.

22. Mityaeva, L. A. (2017). Sovershenstvovanie sposoba rekul’tivatsii narushennykh oroshaemykh zemel’ za schet ispol’zovaniya kompozitsionnykh vlagosorbentov na primere yuga Rostovskoi oblasti: avtoref. dis. . kand. tekhn. nauk: 06.01.02. Melioratsiya, rekul’tivatsiya i okhrana zemel’. Volgograd: Volgogradskii gos. agrarnyi un-t, 22.

Работа поступила Принята к публикации

в редакцию 23.11.2018 г. 26.11.2018 г.

Ссылка для цитирования:

Митяева Л. А. Особенности применения удобрений-мелиорантов в рекультивации орошаемых сельскохозяйственных земель // Бюллетень науки и практики. 2018. Т. 4. №12. С. 252-261. Режим доступа: http://www.bulletennauki.com/12-42 (дата обращения 15.12.2018).

Mityaeva, L. (2018). Features of application of the fertilizer-meliorants in reclaiming irrigated agricultural lands. Bulletin of Science and Practice, 4(12), 252-261. (in Russian).

Гуматы для рекультивации

Гуминовые вещества представляют собой высокомолекулярные склонные к ассоциации полидисперсные, полифункциональные природные лиганды. Макролигандные свойства гуматы проявляют в силу специфики строения, обусловленной наличием гидрофобного ароматического каркаса и богатой функциональными группами углеводно-пептидной периферии.
Такое строение позволяет гуминовым веществам связывать нефтяные углеводороды и снижать их токсичность. Наряду со связывающими свойствами, гуминовые вещества проявляют поверхностно-активные свойства. Гуматы — природные детоксиканты, поэтому их использование для рекультивации водных и почвенных сред не приведёт к вторичному загрязнению.

Обработка загрязненных нефтепродуктами почв гуматами обеспечивает эффективную сорбцию углеводородов и активизацию микробиологических процессов, в результате чего происходит ускоренная деструкция нефтепродуктов и очистка почвы.
При этом улучшаются агрохимические свойства почвы и плодородие. Под воздействием гуматов улучшается и водоудерживающая способность почвы, а содержание доступного для растений фосфора повышается в два раза. Это показывает, что под действием гуматов почва очищается и восстанавливает основные свойства. После внесения гуминовых кислот в почву исчезает характерный запах нефтепродуктов. Также в почве образуется характерный слой, который предотвращает движение нефтепродуктов вниз по почвенному профилю. В результате происходит поверхностная и объемная локализация очага загрязнения.

Биологическая рекультивация

Плодородие почвы во многом определяется содержанием гумуса – органической части почвы. Гумус содержит в себе до нескольких процентов гуминовых кислот, которые влияют на различные процессы в биосфере. Гуминовые кислоты – универсальный стимулятор жизнедеятельности для растений и микроорганизмов. Активизация почвенной микрофлоры ускоряет процесс гумификации и обогащает почвы гумусом. Кроме того, гуматы связывают токсиканты в почве.

В комплексе мероприятий по биологической рекультивации нефтезагрязнённых земель используется Гумат Байкал калия , в порошкообразной форме. Доза применения – 0,01% от массы одного метра кубического загрязнённой почвы. Легко встраивается в любые схемы рекультивации. Гумат Байкал снижает токсичность нефтепродуктов, стимулирует развитие микрофлоры и восстанавливает плодородие почвы. Гуминовые препараты благоприятно влияют на биодеградацию нефти как аборигенной микрофлорой, так и специализированными бактериями-нефтедеструкторами. По результатам исследований, для аборигенной микрофлоры содержание нефти снизилось на 25%, а для биопрепарата Родер на 30% по сравнению с контрольным опытом без применения гуматов. Наблюдения показали, что повышение уровня биодеградации тяжелых фракций нефти в присутствии ГВ, обусловлено солюбилизирующим действием ГВ и увеличением биодоступности тяжелых углеводородов нефти для микроорганизмов. Установлено, что гуминовые вещества действуют комплексно: стимулируют размножение почвенных микроорганизмов, и снижают токсичность нефтяных углеводородов для микроорганизмов.

Рекультивация термическим способом

Пиролизная установка для обработки бурового шлама, фото с сайта i-pec.ru

Загрязнённый грунт после обжига представляет собой инертный безжизненный субстрат. Такой грунт важно обогатить питательными веществами, органикой и микрофлорой. Если этого не сделать, то обожжённая почва на долгое время будет исключена из природного оборота. В состав такого грунта нужно добавить источник органики и гумусовых кислот, который медленно будет отдавать вещества растениям. Для таких целей подходит Гумат ГК . Содержащиеся в препарате гумусовые кислоты помогут разложить оставшиеся в почве токсиканты, и простимулируют развитие микрофлоры.
Для рекультивации обожжённого шлама формируется следующий состав смеси: 1 кг Гумата ГК + 10 кг перегноя + 20 кг торфа на 1 м 3 обожжённого шлама. Гумат ГК применяется и в составе других смесей, в дозе 1 кг на 1 м 3 , совместно с любыми микробиологическими препаратами.

Рекультивация техногенных песчаных субстратов

Гуматы используются в составе глинистых растворов из бентопорошков и полимеров для укрепления техногенных сыпучих субстратов. Такие растворы прилипают к наклонным сыпучим поверхностям и образуют пленку. Совместно с обработкой субстратов бентонито-гуматным раствором удобно вносить семена многолетних трав, микробиологические и минеральные удобрения. Семена трав прилипают к поверхности и не разносятся ветром. Такой способ внесения позволяет снабдить семена и растения необходимыми питательными элементами, ускорить прорастание и развитие. Обработки проводятся техникой используемой в газовой промышленности для нагнетания жидких сред при цементировании скважин, например с помощью УНБ-1-160×40 или цементных агрегатов.
Техногенный ландшафт зеленеет уже через две недели после обработки бентонито-гуматными растворами с одновременным посевом трав . Через 2-3 года после посевов с бентонитовыми рецептурами происходит устойчивое задернение и укрепление техногенных поверхностей.

Звоните — мы ответим на все ваши вопросы
по применению удобрений на основе гумусовых кислот

Хотите получать актуальную информацию о препаратах для повышения урожайности?

Подписывайтесь на специальную рассылку «Агротех Гумат». Вы узнаете о последних исследованиях эффективности, результатах применения новых препаратов, специальных предложениях и о многом другом.

Требования и методические указания к биологическому этапу рекультивации

После усадки отвалов и полного завершения технического этапа осуществляется биологическая рекультивация нарушенных земель. Опа включает в себя комплекс агротехнических мероприятий по улучшению водно-воздушного и питательного режимов рекультивационного слоя для сельскохозяйственных растений или лесных культур.

Основные задачи биологического этапа — создание продуктивных сельскохозяйственных угодий, лесных насаждений, рыбохозяйственных, водохозяйственных и охотничьих объектов, зон отдыха, закрепление с помощью растительности эродируемых поверхностей промышленных отвалов, предотвращение отрицательного воздействия на окружающую природную среду.

На основании комплексного учета природно-климатических условий места расположения рекультивируемого участка, экспозиции и крутизны его склонов, уровня плодородия земель, биологических и хозяйственных особенностей возделываемых сельскохозяйственных культур, создаваемых насаждений, их целевого назначения на стадии проектирования биологической рекультивации решаются следующие задачи.

При сельскохозяйственном освоении:

• — период сельскохозяйственного освоения;
• — ассортимент и чередование сельскохозяйственных культур по годам биологической рекультивации;
• — нормы и периодичность внесения органических и минеральных удобрений, извести и т.д.;
• — нормы высева семян сельскохозяйственных культур;
• — агротехника обработки почвы, возделывания и уборки сельскохозяйственных культур.

При лесохозяйственном освоении:

• — тип и размещение лесных насаждений;
• — ассортимент древесно-кустарниковых пород;
• — схемы размещения лесных насаждений;
• — нормы и периодичность внесения извести, минеральных удобрений;
• — технология выращивания лесных насаждений до смыкания кроны.

Период биологической рекультивации при сельскохозяйственном освоении нарушенных территорий принимают с учетом:

• — мощности и качественной характеристики нанесенного плодородного слоя почв и потенциально-плодородных пород;
• — характера последующего хозяйственного использования площадей и требований возделываемых сельскохозяйственных культур;

— условий увлажнения участка и уровня грунтовых вод.

В таблице 11 приведена примерная продолжительность периода биологической рекультивации при различном характере использования рекультивируемых площадей.

Таблица 11 — Длительность периода сельскохозяйственной рекультивации, лет

Вид создаваемых угодий

с нанесенным плодородным слоем почв

без плодородного слоя

На период биологической рекультивации, как правило, вводятся посевы мелиоративных — почвоулучшающих бобовых культур: люцерны, донника, эспарцета и других. В первые годы биологической рекультивации предпочтение зачастую отдают в определенных климатических зонах люцерне синегибридной как многолетнему растению, ассимилирующему атмосферный азот и ценному в кормовом отношении 17J.

Сельскохозяйственная рекультивация под пашню предусматривается, как правило, на участках с нанесенным плодородным слоем почв. Для восстановления его структуры и обогащения органическим веществом возделывание многолетних злаково-бобовых травосмесей рекомендуется в течение 4-6 лет с внесением органических и минеральных удобрений.

Внесение органических удобрений (стойлового навоза, торфа, различных компостов, навозной жижи, соломы и т.д.) следует предусматривать на участках, расположенных вблизи животноводческих ферм и при интенсивном последующем использовании рекультивируемых земель. На участках рекультивируемых земель, удаленных от животноводческих ферм, в период биологической рекультивации внесение органических удобрений может быть заменено запашкой зеленой массы на второй год возделывания.

На участках с небольшим по мощности нанесенным плодородным слоем почв запашка сидсратов рекомендуется на 2-й и 4-й годы возделывания бобовых многолетних трав.

Посевы зерновых культур рекомендуется вводить на участках с нанесенным плодородным слоем почв только после 3-4 лет возделывания злаково-бобовых травосмесей.

При биологической рекультивации под кормовые угодья в целях создания мощного дернового слоя на территориях, сложенных потенциальноплодородными породами, возделывание мелиоративных культур рекомендуется в течение 8-10 лет, с запашкой зеленой массы в качестве органических удобрений на 2-й и 4-й годы.

Возделывание пропашных культур, и особенно корнеплодов, в период биологической рекультивации не допускается в связи с относительно меныпими урожаями этих культур, относительно большим выносом питательных веществ и особенностями агротехники их возделывания, нс способствующей интенсивному оструктуриванию нанесенного почвенного покрова.

На участках, подверженных эрозии почв, следует предусматривать ускоренное их залужение посевом лугопастбищных трав после возделывания в течение одного или двух лет покровных или предварительных культур с внесением повышенных доз минеральных и органических удобрений. На откосах отвалов и бортах карьеров, имеющих уклоны, близкие к уклонам естественного осыпания грунта, применяется гидропосев многолетних трав.

Состав и количество минеральных и органических удобрений, вносимых в различные периоды биологической рекультивации, 114

устанавливаются с учетом проектируемой продуктивности создаваемых угодий, высеваемых травосмесей на основании рекомендаций научно-исследовательских учреждений и зонального опыта возделывания сельскохозяйственных культур на нарушенных землях.

Как правило, в первый год биологической рекультивации следует проектировать «стартовое» внесение минеральных удобрений из расчета

1,5 2 нормы, рекомендуемой на цсльнопрофильных почвах. В последующие годы внесение минеральных удобрений рекомендуется из расчета зональных норм [7].

Известкованию подлежат в обязательном порядке кислые минеральные почвы с pH 5 и торфяные почвы с pH > 4,5 подлежат известкованию в соответствии с зональными рекомендациями при возделывании кальциелюбивых культур.

Нормы и технология внесения известковых материалов, периодичность известкования (фосфоритования) принимаются в соответствии с зональными рекомендациями в зависимости от механического состава и показателей кислотности потенциально-плодородных пород и плодородного слоя почв с учетом требований возделываемых культур.

Технология обработки почвы, посева и возделывания сельскохозяйственных культур устанавливается с учетом зональных рекомендаций и особенностей нарушенных земель.

В связи с резким дефицитом влаги па нарушенных территориях, более быстрым сдуванием и таянием снега, особенно на внешних отвалах, необходимо предусматривать аїротехнические и лесомелиоративные мероприятия по снегозадержанию и сохранению влаги. При установлении технологии производства работ по биологической рекультивации необходимо учитывать более ранние сроки высева сельскохозяйственных культур, чем на цельнопрофильных почвах естественного рельефа.

В проекте биологической рекультивации даются рекомендации по использованию рекультивированных площадей в хозяйственный период, указываются вводимые на них севообороты, сснокосообороты, пастбищеобороты, прогнозируется урожайность возделываемых сельскохозяйственных культур и рассчитываются показатели валовой и товарной продукции, валового и чистого дохода от использования рекультивируемых земель в рекомендуемых севооборотах, сснокосооборотах и пастбищеоборотах.

Лесные насаждения на рекультивируемых землях создаются следующих типов:

• — сплошные насаждения хозяйственно-ценными хвойными и лиственными породами;
• — сплошные насаждения временного типа древесными породами, способными фиксировать атмосферный азот, с последующей поэтапной их заменой на хозяйственно-ценные породы;
• — полосные и сплошные насаждения на выположенных или террасированных откосах, имеющие противоэрозионный характер;
• — насаждения по бровкам отвалов и карьеров, водозадерживающих валов, водопоглощающих канав, водоемов и т.д.;
• — полезащитные и водорегулирующие лесные полосы;
• — насаждения рекреационного типа.

Период лесохозяйственной рекультивации принимается равным периоду развития лесных культур до смыкания кроны. Интенсификацию роста хозяйственно-ценных лесных культур следует осуществлять путем введения в культуры древесных пород азотонакопителей и возделывания в междурядьях в качестве сидератов многолетних бобовых культур (донник, люпин и т.д.), имеющих мелиоративное значение.

На участках, отводимых под облесение, проводится безотвальное рыхление, а в ряде случаев — предпосадочная обработка почв или грунтов по системе чистого и сидерального [1] пара. При организации на отвалах садов и

ягодников почвенный слой вносится в посадочные ямы или траншеи. Наиболее пригодны на отвалах низкорослые формы плодовых деревьев.

Породный состав насаждений, нормы внесения извести, «стартовых» доз минеральных удобрений устанавливаются с использованием результатов научно-исследовательских работ в этой области и зонального практического опыта создания насаждений в различных условиях. Принятая технология работ с указанием их видов, норм высева семян, внесения органических и минеральных удобрений, извести по годам биологической рекультивации как при сельскохозяйственном, так и при лесохозяйственном последующем использовании отражается в проектных материалах [7].

Виды работ при проведении биологического этапа рекультивации необводненных карьеров представлены в таблице 12 |3, 7].

Таблица 12 — Состав процессов при выполнении работ на биологическом этапе рекультивации

Основные агротехнические и технологические требования

Дополнительное выравнивание и планировка после завершения осадок поверхности

Ликвидация возвышений и понижений в целях равномерного распределения выпадающих осадков и недопущение вымочек

Выравниватель-планировщик навесной к трактору 1.4 т (МТЗ) ВПН-5,6

Внесение химических мелиорантов

Виды и дозы внесения устанавливают на основании анализов почв, выполняемых агрохимлабораторией

Комплекс машин по транспортированию, разбрасыванию и заделке химических мелиорантов в почву. Разбрасыватели удобрений

Комплекс работ по первичному освоению с посевом злакобобовых многолетних трав на 2 — 3 года:

• — внесение удобрений
• — предпосевная обработка с заделкой удобрений

В установленные сроки и с учетом запасов питательных веществ в почве

На глубину 0,1 м

Плуги дисковые и зубовые бороны, культиваторы

Продолжение таблицы 12

Основные агротехнические и технологические требования

В соответствии с нормами высева после протравливания семян

Сеялки травяные и лугопастбищныс с междурядьями 7,5 или 15 см

Уход за посевами (рыхление, борьба с сорняками, орошение)

По мерс необходимости; при образовании корки

Культиваторы, бороны игольчатые

Злаковые — в фазе выколашивания; бобовые -в начале цветения

Косилки, валкообразователи, грабли-ворошилки, подборщики, погрузчики и прочие машины

Введение специального переходного севооборота (на 5-9 лет)

В соответствии с агротехникой каждой культуры, принятой в севообороте

сельскохозяйственных машин в соответствии со спецификой возделываемых культур

Источник https://cyberleninka.ru/article/n/osobennosti-primeneniya-udobreniy-meliorantov-v-rekultivatsii-oroshaemyh-selskohozyaystvennyh-zemel

Источник https://humate.ru/articles/blog/gumaty-dlya-rekultivatsii/

Источник https://bstudy.net/967937/agro/trebovaniya_metodicheskie_ukazaniya_biologicheskomu_etapu_rekultivatsii