Влияние хвостохранилища Михайловского горно-обогатительного комбината (ГОК) на прилегающие агроценозы

___

2. Изменение количества белка в зерне ячменя после прикорневой подкормки азотом

Вариант Содержание белка в зе рне, % Сбор белка, кг/га

2008 г. 2009 г. 2010 г. 2008 г. 2009 г. 2010 г.

Контроль 9,7 9,8 13,1 358,9 250,7 157,2

Подкормка Н20 12,1 9,8 14,2 481,5 259,5 173,2

Подкормка Н30 12,3 10,5 14,9 500,5 298,9 195,2

Подкормка Ни 12,4 11,5 15,3 533,2 389,7 227,9

Подкормка Н90 13,1 12,1 15,5 558,5 422,3 234,0

Достоверный результат получен в варианте подкормки N50, где в среднем за 2008-2010 гг. прибавка урожайности составила 0,53 т/га (НСР05 - 0,38 т/га). Дальнейшее увеличение дозы азота до 90 кг на 1 га не сопровождалось существенным увеличением урожайности зерна (прибавка к варианту N,50 составляет 0,06 т/га).

Анализ структуры урожая показал, что его показатели в большой степени определялись метеорологическими условиями. Жаркая сухая погода 2010 г. отрицательно сказались на количестве зерен в колосе и массе 1000 зерен, а также на высоте растений. По сравнению с благоприятными годами проведение прикорневой подкормки среднем за три года положительно влияло на показатели структуры урожая.

В. На подкормки вариантах по сравнению с контролем было больше количество зерен в колосе и масса 1000 семян.

Наряду с увеличением урожая большое значение имеет улучшение его качества. Применение азотных удобрений для подкормок ярового ячменя способствовало не только увеличению урожайности, но и повышению белковости зерна (табл. 2).

Если в 2008 и 2009 гг. на контроле содержание белка в зерне ячменя было 9,7 и 9,8%, то в засушливом 2010 г. оно на этом же варианте составило 13,1%. При

прикорневых подкормках растений ячменя минеральным азотом содержание белка в зерне повышалось с увеличением дозы азота. Эта тенденция особенно заметна в условиях 2008 г. (благоприятные погодные условия для роста и развития ячменя). В засушливом 2010 г. увеличение количества белка в зависимости от доз азота при прикорневой подкормке было менее значительным (14,2-15,6% против 13,1% на контроле).

Разный уровень урожайности и количество белка в зерне ячменя способствовали разному уровню сбора белка с 1 га посевов ячменя: в 2010 г. на контроле было получено 157,2 кг белка, а при применении азотных удобрений для прикорневой подкормки 173,2-234,0 кг белка на 1 га.

Подсчеты экономической эффективности показали, что наиболее выгодным был вариант с прикорневой подкормкой азотом в дозе 60 кг/га, где каждый вложенный рубль на эту технологическую операцию приносит хозяйству 0,86 руб. чистого дохода. На других вариантах опыта эффективность была ниже.

Таким образом, прикорневая подкормка растений ярового ячменя азотными удобрениями в дозе 60 кг д.в. на 1 га обеспечивает повышение урожайности зерна и сбор белка с единицы площади, что способствует экономике хозяйств.

Литература

1. Коданев И.М. Ячмень. - М.: Колос. 1964. - С. 29-95.

2. Рымар В.Т. Эффективность использования удобрений под ячмень // Зерновое хозяйство. - 2004, № 2. - С. 22-24.

3. Беркутова Н.С. Методы оценки и формирования качества зерна. - М.: Агропромиздат. - 1991. - 206 с.

УДК 502.554:553.3/4

ВЛИЯНИЕ ХВОСТОХРАНИЛИЩА МИХАЙЛОВСКОГО ГОРНО-ОБОГАТИТЕЛЬНОГО КОМБИНАТА (ГОК) НА ПРИЛЕГАЮЩИЕ АГРОЦЕНОЗЫ

К.Н. Кемов, аспирант

Курская ГСХА им. проф. И.И. Иванова, e-maihacademy@kgsha.ru, kemCS@yandex.ru

«Хвостохранилище» Михайловского ГОК Курской магнитной аномалии приводит к накоплению тяжелых металлов (ТМ) в почве, что приводит к снижению микробиологической активности почв, урожайности и накоплению ТМ в сельскохозяйственной продукции.

Ключевые слова: хвостохранилище, тяжелые металлы, фитотоксичность, техногенный ландшафт, микробиологическая активность.

THE EFFECT OF «TAILING STOREHOUSE» OF MIKHAILOSKY MINING ENTERPRISE

ON ADJOINING AGROCENOSES K.N. Kemov

«The tailing storehouse» of Mikhailovsky Mining Enterprise of Kursk Magnetic Anomaly leads to storing heavy metals (HM) in the soil which results in the reduction of soil microbiological activity, yield capacity and contamination of agricultural products.

Keywords: «tailings storehouse», heavy metals, phyto-toxicity, man-made landscape, microbiological activity.

В условиях Центральной лесостепи расположена Курская магнитная аномалия (КМА), где длительное время функционируют три крупнейших железорудных комбината (Михайловский, Лебединский и Стойлен-ский), на которых добычу железной руды осуществляют открытым способом, что приводит к повышенной техногенной нагрузке и необратимым изменениям окружающей среды. На смену естественным ландшафтам приходят искусственные техногенные ландшафты, представленные отвалами вскрышных пород, хвосто-хранилищами отходов обогащения горнообогатительных комбинатов и другими промышленными объектами. Значительное негативное влияние на окружающую среду отказывают отходы обогащения железистых кварцитов, объем которых на предприятиях КМА составляет около 50 млн. т/год. Транспортировку отходов обогащения осуществляют гидротранспортом с использованием дренажных вод. Вместе с водой в хвостохранилище поступают различные ингредиенты, представленные кремнием (63%), железом трехвалентным (35%), и другими элементами (титан, марганец, кальций, фосфор, калий и т.д.), которые составляют 2% [1]. При подсыхании поверхности хво-стохранилища образуются пляжные зоны, в результате дефляции происходит перенос в течении года свыше 200 т/га пылеобразных частиц, что приводит к загрязнению атмосферного воздуха, почвенного и растительного покрова, водных ресурсов. Поэтому изучение загрязнения почв и растений, прилегающих к территории хвостохранилища, имеет важное научное и практическое значение.

Хвостохранилище обогатительной фабрики Михайловского ГОК - одно из крупнейших в России по площади и объему. Площадь земельного отвода свыше 2000 га. Хвостохранилище намывного типа, 2 класса опасности, представляет собой естественную емкость, образованную плотиной в русле реки Песочной и ограждающими дамбами по берегам, общая длина которых и головной плотины - более 19 км [2]. Дамбы выполнены из хвостов обогащения и лессовидных суглинков. Откосы дамб закреплены слоем кварцитного камня, который в случае выклинивания депрессионной кривой на откос выполняет роль дренажа. Для равномерного распределения хвостов при намыве и повы-

шения качества оборотной воды хвостохранилище разделено перемычками на три отсека, которые оборудованы водоперепускными руслами. В результате сброса отходов дренажными водами наблюдается подтопление прилегающей к хвостохранилищу территории.

Цель наших исследований заключалась в определении негативного воздействия хвостохранилища Михайловского ГОК на прилегающие территории.

В зоне воздействия хвостохранилища наибольшее распространение получили серые лесные почвы, которые характеризуются наличием в поглощающем комплексе обменных катионов водорода и кислой реакцией (рН 5,5), невысоким содержанием органического вещества, заметным признаком оподзоленности, слабокислой реакцией и благоприятным водным, воздушным и пищевым режимом. Анализ физических свойств почв показал, что плотность сложения верхнего гумусового слоя (0-36 см) колеблется от 0,97 до 1,45 г/см3, плотность твердой фазы от 2,60 до 2,66 г/см3, с глубиной эти показатели соответственно возрастают до 1,68 и 2,71 г/см3.

Агроэкологические свойства серых лесных почв, прилегающих к хвостохранилищу, свидетельствуют о том, что содержание гумуса в слое 0-36 см составляет 2,78%, реакция среды слабокислая (рН 5,6), сумма обменных оснований 20,0 мг-экв/100 г, количество подвижных элементов питания азота, фосфора и калия невысокое и составляет соответственно 99,9 мг/кг, 90,5 и 12,0 мг/кг. С глубиной количество гумуса и элементов питания резко убывает и в слое 115 см количество гумуса составляет 0,60%, азота, фосфора и калия соответственно до 3,3 мг/кг, 9,1 и 91,2 мг/кг.

Одним из показателей биологической активности почв служит их целлюлозоразрушающая активность (табл. 1).

Исследования биологической активности почв показали, что по мере удаления от хвостохранилища наблюдается тенденция увеличения активности микроорганизмов. По нашему мнению одним из факторов, сдерживающих активность микроорганизмов, было загрязнение почвенного покрова пылевыми выбросами субстрата с поверхности хвостохранилища.

1. Целлюлозоразрушающая активность микроорганизмов, %

Вариант 2008 г. 2009 г. Среднее Отклонение от

Повторность Повторность среднего

1 2 3 1 2 3

Поле озимой пшеницы, контроль - 35 км 22,3 24,5 23,4 28,3 26,9 30 25,9 -

Поле озимой пшеницы - 0,3 км 12,5 13,1 13,2 14,3 14,0 14,0 13,5 12,4

Поле озимой пшеницы - 0,2 км 14,2 13,9 14,7 16,4 17,1 17,2 15,6 10,3

НСРо.5 2,8

2. Содержание тяжелых металлов (среднее за 2008-2009 гг.) в почвенных образцах, мг/кг

Вариант са Си Zn Мп РЬ Ге

валовая подвижная

Контроль - 35 км 0,06 0,08 0,28 0,36 следы 0,35 5,96 33,26 1,62 1,92 600,0 925,0 35 6,6

Поле озимой пшеницы ООО «Возрождение» - 0,2 км 0,53 0,64 0,64 0,87 следы 2,02 26,28 30,19 1,48 2,59 7665.0 8234.1 10,4 12,3

Поле озимой пшеницы ООО «Восход» - 0,3 км 0,57 0,72 0,43 0,94 следы следы 10,81 32,48 4,68 5,77 4145,0 8675,0 62 9,9

Поле чистого пара ООО «Восход» - 0,3 км 0,34 0,46 0,77 1,25 следы следы 30,05 32,50 1,22 5,27 8075,0 9905,0 10,5 14,5

ПДК/фон 0,1 1,0 20,0 1500 10,0 330 -

Примечание. Числитель - отбор образцов проводили в весенний период, знаменатель - перед уборкой.

3. Урожайность зерна озимой пшеницы, ц/га

Вариант 2008 г. 2009 г. Средняя Отклонение

Поле озимой пшеницы, контроль - 35 км 42,3 44,0 43,2 -

Поле озимой пшеницы - 0,2 км 30,5 32,6 31,6 -11,6

Поле озимой пшеницы - 0,3 км 29,4 31,5 30,5 - 12,7

НСР05 1,1

Нашими исследованиями установлено, что прилегающая к техногенным ландшафтам территория подвергается геохимическому загрязнению в результате взрывов пластов кварцитов, дефляции с поверхности хвосто-хранилища и дефляции с поверхности отвалов.

Данные таблицы 2 свидетельствуют о том, что рассеивание субстрата на поверхность прилегающих к хво-стохранилищу почв приводит к увеличению содержания в них тяжелых металлов. Так, в агроценозах озимой пшеницы ООО «Восход» наблюдается превышение по кадмию в 7 раз, в ООО «Возрождение» - в 5 раз, содержание меди в почвенных образцах приближается к ПДК. Превышение по железу в сравнении с фоновым его содержанием в почвах в 18 раз в весенний период и в 26 раз перед уборкой.

Накопление тяжелых металлов в снежном покрове -один из значимых показателей загрязнения окружающей среды. Пылевые частицы из атмосферного воздуха оседают постепенно на поверхность снега и в условиях зимнего периода (декабрь-февраль) происходит их накопление в снежном покрове. Установлено, что максимальное накопление ТМ в талой воде отмечено в зоне до 2 км, затем наблюдается их постоянное снижение. Сравнивая с ПДК «Вода питьевая» следует отметить, что практически во всех образцах обнаружены значительные отклонения по содержанию ТМ в талой воде. Так, наибольшее превышение с показателями ПДК «Вода питьевая» по кадмию составило 5 раз, никелю - 3, хрому - 2,5, цинку - 2,7 раз.

Основным показателем, характеризующим негативное воздействие хвостохранилища, служит урожайность культур, произрастающих в зоне его влияния. Согласно

4. Содержание тяжелых металлов в зерне озимой пшеницы в среднем за 2008-2009 гг., мг/кг

Вариант са Си Zn Ге

Контроль 0,02 1,35 10,78 12,42

ООО «Возрождение» 0,138 1,69 11,87 17,80

ООО «Восход» 0,113 1,09 12,39 13,19

ПДК 0,1 10 50 -

данным таблицы 3 видно, что урожай зерна озимой пшеницы на контроле был максимальным и составил в среднем за 2 года 43,2 ц/га. На территории, подверженной воздействию хвостохранилища Михайловского ГОК, урожай зерна в среднем снижается на 11,6-12,7 ц/га. Таким образом, в зоне воздействия хвостохранилища продуктивность озимой пшеницы снижается на 26,9-29,4%.

Большой интерес представляло определение содержания ТМ в основной продукции (зерне). Данные таблицы 4 свидетельствуют о незначительном превышении ПДК в зерне озимой пшеницы по кадмию, в агроценозах ООО «Восход», которое составило 0,113 мг/кг и в ООО «Возрождение» - 0,138 мг/кг. При удалении агроценозов озимой пшеницы от источника загрязнения (хвостохра-нилища) наблюдается снижение содержания ТМ в зерне озимой пшеницы.

Таким образом, установлено, что хвостохрани-лище Михайловского ГОК приводит к накоплению тяжелых металлов в прилегающих почвах, что негативно влияет на их микробиологическую активность, а также на урожайность озимой пшеницы и качество продукции.

Литература

1. Харламова Е.Н., Заломихин А.В. Проблемы экологии города Старый Оскол // Экология, окружающая среда и здоровье населения Центрального Черноземья: материалы межд. научно-практической конференции: в 2-х частях. Часть 2. - Курск: КГМУ, 2005. - С. 174-176.

2. Стифеев А.И., Фильчаков Ю.В., Бабенко О.В. Хвостохранилище Михайловского ГОКа - источник загрязнения природных ресурсов // Экология Центрально-Черноземной области Российской Федерации. - 2005. № 2. - С. 114116.