Приемы реабилитации техногенно загрязненных земель мелиорируемых агроландшафтов

Таким образом, степень насыщенности тканей листьев, стебля и коробочек льна-долгунца определенным элементом зависит от выполняемых им физиологических функций. В листьях происходит интенсивный биосинтез азота и калия, стеблях - калия, в коробочках - азота и фосфора. Большую половину N Р и К лен поглощает до цветения. Накопление

азота урожаем льна заканчивается к зеленой спелости, калия - зеленец, а фосфора - ранней желтой спелости. Максимальное количество азота и фосфора лен потребляет в период интенсивный рост -цветение, а калия - интенсивный рост - бутонизация.

ПРИЕМЫ РЕАБИЛИТАЦИИ ТЕХНОГЕННО ЗАГРЯЗНЕННЫХ ЗЕМЕЛЬ МЕЛИОРИРУЕМЫХ АГРОЛАНДШАФТОВ

В.И. Желязко, д.с.-х.н.

Белорусская государственная сельскохозяйственная академия Ю.А. Мажайский, д.с.-х.н.

Мещерский филиал ГНУВНИИГиМРоссельхозакадемии

Загрязнение природной среды в результате хозяйственной деятельности обусловливает необходимость не только отслеживания источников загрязнения, но и моделирование поведения загрязняющих веществ в экологической системе. Высокие техногенные нагрузки на агроландшафты приводят к снижению продуктивности агроценозов, что проявляется в падении урожайности и ухудшении качества продукции. Поэтому при разработке экологического нормирования с позиции интересов агропромышленного комплекса целесообразно остановиться на трех качественных уровнях экологической системы (рисунок).

У У

Зависимость урожайности сельскохозяйственных культур от суммарного индекса загрязнения почвы: Н - нормальный уровень; Д - допустимый и К - критический.

При нормальном уровне (Н) содержание экотоксикантов не превышает фоновых концентраций. При этом для получения планируемых урожаев хорошего качества необходимо разрабатывать научно обоснованные системы удобрений, направленные на повышение плодородия освоенных земель. Для увеличения содержания гумуса или хотя бы для снижения отрицательного баланса органического вещества необходимо применять навоз, солому, компосты, си-дераты и др. При этом проводить эти мероприятия следует в системе адаптированных севооборотов, а также предусматривать регулирование водного режима почв. Причем регулирование водного режима следует рассматривать как обязательное мероприятие, осуществляемое с учетом биологических особенностей сельскохозяйственных культур.

Исследования, проведенные в Республике Беларусь, показывают, что подвижность тяжелых металлов (ТМ) возрастает в почвах с избыточным увлажнением. Это способствует усилению миграционной способности в системе почва-растения и их накоплению в растениеводческой продукции.

По мнению С.Е. Головатого (2002), увеличение концентрации ТМ в растениях на различных по увлажнению почвах объясняется тем, что с увеличением степени гидроморфизма почв возрастает кислотность, что и приводит к снижению продуктивности растений.

Мелиоративная система, посредством которой осуществляется управление водным режимом, должна включать элементы, обеспечивающие сброс избыточной воды, а также и подачу дополнительного количества ее в засушливые периоды. Обязательным элементом мелиоративной системы также должны быть специальные водоохранные сооружения (биологические каналы, пруды и отстойники).

При допустимом уровне (Д) функционирования экосистемы проявляется токсическое действие микроэлементов и ТМ (снижение урожайности и ухудшение качества продукции). Уровень загрязнения почвы приближается к критической отметке, а содержание экотоксикантов в растениях достигает предельно допустимых концентраций. В этой ситуации следует выявить источники загрязнения и разработать систему мер по восстановлению нарушенного плодородия почв. Основные мероприятия по снижению или предотвращению загрязнения должны опираться на совершенствование технологии производства и создание замкнутых технологических систем. При возделывании культур на агроландшафтах с допустимым уровнем загрязнения необходимо организовать контроль за содержанием ТМ в продукции. Так как наибольшую опасность представляют подвижные формы ТМ, то необходимо применение приемов способных переводить их растворимые формы в труднорастворимые и недоступные для растений. Например, в нейтральной среде медь и никель становятся практически безвредными. При снижении кислотности почвенного раствора снижается растворимость и подвижность кадмия и свинца, уменьшается потребление их растениями. Это же относится к цинку и мышьяку (Кабата-Пендиас, 1989).

Орошение стоками свиноводческих комплексов способствует снижению кислотности почвы. По нашим наблюдениям на оросительной системе РСУП СГЦ «Заднепровский» рН за период эксплуатации повысилась с 4,2-4,5 до 5,3-6,5. В этом плане полив стоками свиноводческого комплекса играет положительную роль и вполне может быть рекомендован в качестве профилактического мероприятия по снижению антропогенного воздействия на агроландшафт. Однако при организации удобрительного орошения стоками следует иметь в виду, что орошаемая площадь должна быть тщательно спланирована для предотвращения аккумуляции поливной жидкости в микропонижениях, дабы исключить переувлажнение почвы. Поливы многолетних трав нужно проводить нормами, рекомендованными для допустимого уровня загрязнения почвы ТМ. Как правило, эти нормы на 17-25%% ниже по сравнению с нормами для нормального уровня загрязнения почвы.

Важное значение для снижения подвижности ТМ имеют органические удобрения (Цыганов, Вильдфлуш и др., 1998). Взаимодействие солей ТМ с органическим веществом почвы идет по пути образования солей гумусовых кислот и вовлечения металлов в комплексные соединения, малодоступные для растений. Агрономические мероприятия, проводимые на загрязненных землях, должны повышать содержание гумуса. Поэтому внесение навоза, компо-стов на основе твердой фракции стоков имеет принципиально важное значение. Компостирование необходимо начинать в теплое время года. Желательно, чтобы в этот период прошла термофильная стадия разложения органического вещества (с разогревом компостной массы до температуры 55-60°С). Вторая - мезофильная стадия (с температурой 30-35°С) может проходить и зимой. Но в этом случае для предотвращения промерзания и прекращения процесса созревания компостные бурты необходимо укрывать теплоизолирующим 50-сантиметровым слоем соломы, земли, торфа или опилок. Следует отметить, что компоненты бурта служат хорошим субстратом для жизнедеятельности калифорнийского червя, что даст возможность получения биогумуса - ценного органического удобрения с высокими экологическими характеристиками.

Производственный опыт по внесению соломы на фоне орошения стоками свиноводческого комплекса был заложен на площади 90 га. Дозы внесения соломы колебались от 2 до 8 т/га. В ходе опыта было установлено, что внесение соломы способствовало снижению подвижности ТМ. При чем степень подвижности зависела от дозы внесенной соломы, а наибольшая эффективность имела место на третий год после внесения.

Снижение кислотности почвы только за счет орошения стоками носит длительный во времени характер. Поэтому наряду с этим приемом в отдельных случаях необходимо проводить известкование, которое влияет на подвижность ТМ в результате комплекса изменений в почвенной системе на физическом, химическом и биологическом уровнях. При известковании загрязненных почв рекомендуется доводить рН до 6,5-6,7. Известковые удобрения необходимо вносить, равномерно распределяя в пахотном горизонте. При дозе более 10 т/га их следует заделывать в почву в два приема. Целесообразно также смешивать их с верхним пахотным слоем, применяя дисковые культиваторы, а затем уже заделывать на полную глубину.

Для получения экологически безопасной продукции на загрязненных землях применяют приемы фитосанации почвы, основанные на способности некоторых растений поглощать из почвы значительные количества экотоксикантов. При этом необходимо учитывать, что наиболее загрязнены корни, затем листья, стебли, а потом семена. Загрязненные участки следует использовать только для выращивания семян, возделывания технических, а также культур идущих в переработку. Вынос загрязняющих веществ с растительной продукцией способствует самоочищению почвы. Опытные данные свидетельствуют о том, что с увеличением уровня загрязнения почвы ТМ возрастает и вынос их с урожаем. Следует отметить, что при получении зависимости суммарного выноса ТМ от степени загрязненности почвы необходимо увязывать расчетные периоды определения выноса урожаем с расчетными периодами определения выноса с лизиметрическими водами. Возможно также использование отдельных зависимостей выноса ТМ лизиметрическими водами и урожаем по следующей формуле:

ё | / (х )сСх + | / (х С

а а

где уравнение У = /(х) характеризует вынос ТМ из почвы лизиметрическими водами; уравнение У = /}(х) - вынос ТМ из почвы урожаем; К - отношение продолжительности расчетных периодов, используемых при получении уравнений У = /(х) и У = /](х). Параметр N в вышеприведенной зависимости представляет собой число вегетационных периодов необходимых для снижения загрязнения почвы с величины в до а. Таким образом, зная продолжительность периодов N и среднегодовое их распределение, можно определить время, необходимое для снижения загрязнения почвы до требуемой величины.

При критическом уровне (К) функционирования агроландшафта урожай резко снижается вплоть до полной гибели. Содержание ТМ на этом уровне превышает ПДК. С позиций экологической безопасности правомочно ставить вопрос о сельскохозяйственном использовании таких земель без радикально проведенной рекультивации.

Наиболее кардинальный способ ликвидации последствий загрязнения - удаление металлов из корнеобитаемого слоя почвы. При этом возможны две основных технологии: механическое удаление загрязненного слоя почвы и перемещение загрязненного слоя в почвенные горизонты, подстилающие корнеобитаемый слой. Последний прием применяют наиболее часто и осуществляют путем глубокой вспашки плантажными плугами.

Рассмотренный технологический регламент функционирования мелиоративной системы при различных уровнях техногенного загрязнения почвы ТМ показывает, что рекультивация таких земель достаточно трудоемка и требует значительных материальных затрат, объем которых пропорционален уровню загрязнения почвы. Наиболее сложно восстанавливать нарушенное плодородие при критическом уровне загрязнения. Такие земли, как правило, расположены локально в непосредственной близости от источников загрязнения и пока занимают незначительные площади. Поэтому на современном этапе основное направление рекультивации земель должно осуществляться по профилактическому принципу.