Бесплатный автореферат и диссертация по сельскому хозяйству на тему

Агрохимические свойства и приемы рекультивации нефтезагрязненных серых лесных почв Предкамья Республики Татарстан

ВАК РФ 06.01.04, Агрохимия

Автореферат диссертации по теме "Агрохимические свойства и приемы рекультивации нефтезагрязненных серых лесных почв Предкамья Республики Татарстан"

На правах рукописи /

ФАРАХОВА ИЛЬСИЯ ЗАКАРИЕВНА

АГРОХИМИЧЕСКИЕ СВОЙСТВА И ПРИЕМЫ РЕКУЛЬТИВАЦИИ НЕФТЕЗАГРЯЗНЕННЫХ СЕРЫХ ЛЕСНЫХ ПОЧВ ПРЕДКАМЬЯ РЕСПУБЛИКИ ТАТАРСТАН

06.01.04. - агрохимия

АВТОРЕФЕРАТ диссертации на соискание ученой степени кандидата сельскохозяйственных наук

1 А и^

Казань - 2009

003468736

Диссертационная работа выполнена в Федеральном государственном образовательном учреждении высшего профессионального образования Казанский государственный аграрный университет» в 2003-2006 гг.

Научный руководитель: доктор сельскохозяйственных наук, профессор Гилязов Миннегали Юсупович

Официальные оппоненты: доктор биологических наук, профессор Копосов Геннадий Федорович кандидат сельскохозяйственных наук Борздыко Инна Александровна

Ведущая организация: ГУ «Татарский» НИИ АХП РАСХН

Защита состоится « 20» мая 2009 года в 10 и часов на заседании диссертационного совета Д 220.035.01 при ФГОУ ВПО «Казанский государственный аграрный университет» по адресу: 420011, г. Казань, Ферма-2 (учебный городок Казанского ГАУ).

Факс: 8(843)261-63-83, e-mail: info@kazgau.ru

С диссертацией можно ознакомиться в научной библиотеке ФГОУ ВПО «Казанский государственный аграрный университет».

Автореферат разослан « 20 » апреля 2009 г. и размещен на сайте vww.kazgau.ru «20» апреля 2009 г.

Ученый секретарь диссертационного совета доктор сельскохозяйственных наук, профессор / ' Р.И. Сафин

1.0БЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫ

Актуальность работы. По оценкам специалистов в мире ежегодно теряется около 45-50 млн. т. нефти, половина из которой попадает на сушу (Кузяхметов, Миннибаев, Гимаев, 1985). Загрязнение земель нефтью и нефтепродуктами приводит к экологическому и экономическому ущербу -падению урожайности сельскохозяйственных культур, уменьшению продуктивности лесов и лугов, изъятию из хозяйственного землепользования значительных площадей плодородных земель (Латыпов и др., 2000).

Проблема нефтезагрязненных почв актуальна и для Республики Татарстан (РТ), на территории которой более 60 лет ведется интенсивная нефтедобыча. Под производственную деятельность ОАО «Татнефть» отчуждено более 34 тыс. га земель, на которых размещено около 21 тыс. скважин, 54 тыс. км различных трубопроводов, сотни установок по первичной переработки нефти, тысячи километров дорог и других объектов (Галеев и др., 1995). В условиях Татарстана исследования нефтезагрязненных земель раньше проводились на черноземных почвах Закамья, где расположена большая часть нефтепромысловых объектов ОАО «Татнефть». В последние годы зона нефтедобычи сместилась на предкамскую и заволжскую части Татарстана, где преобладают нечерноземные почвы, и, прежде всего, серые лесные. Данное обстоятельство делает актуальным изучение воздействие нефти именно на эти типы почв и разработки новых, и усовершенствование существующих технологий рекультивации.

Цель и задачи исследования: Целью данной работы явилась агрохимическая характеристика, оценка темпов самоочищения нефтезагрязненных серых лесных почв и изыскание агроэкологических приемов их рекультивации.

Исходя из указанной цели, были поставлены следующие задачи: -описать распределение нефти по почвенному профилю и темпы самоочищения нефтезагрязненной серой лесной почвы в условиях Предкамья РТ;

-установить действие товарной нефти на агрохимические свойства серой лесной почвы;

-оценить действие товарной нефти на урожайность сельскохозяйственных культур и химический состав урожая;

-рассчитать экономический ущерб от нефтяного загрязнения в растениеводстве; -разработать и испытать агроэкологические приемы рекультивации нефтезагрязненных серых лесных почв;

-дать оценку экономической и энергетической эффективности испытанных приемов рекультивации.

Научная новизна. Впервые в условиях Республики Татарстан дана агрохимическая характеристика нефтезагрязненным серым лесным почвам и установлены темпы самоочищения их от нефти. Получена информация о продуктивности сельскохозяйственных культур на нефтезагрязненной почве и

химическом составе растений. Разработаны, испытаны и выявлены наиболее эффективные с агрономической, экономической и энергетической точек зрения приемы рекультивации нефтезагрязненных серых лесных почв.

Практическая значимость. Полученные результаты экспериментов позволяют прогнозировать темпы самоочищения нефтезагрязненных серых лесных почв, оценить ориентировочные размеры экономического ущерба от загрязнения, что, позволить более справедливо регулировать взаимоотношение землепользователя с виновником загрязнения.

Результаты испытания приемов рекультивации будут использованы для усовершенствования существующих руководящих документов по рекультивации нефтезагрязненных почв.

Научная информация об изменениях свойств серых лесных почв под действием нефти и эффективности испытанных приемов рекультивации может быть использована в учебном процессе в рамках дисциплин «Рекультивация нарушенных земель», «Агрохимия», «Почвоведение».

Основные положения, выносимые на защиту.

1 .Ухудшение агрохимических свойств серых лесных почв под действием нефтяного загрязнения обуславливается уровнем и давностью загрязнения.

2.Темпы самоочищения серых лесных почв от нефти определяются уровнем исходного загрязнения и характером распределения поллютанта по почвенному профилю.

3.Среди испытанных агроэкологических приемов рекультивации нефтезагрязненных серых лесных почв наиболее эффективными являются интенсивное рыхление почвы и внесение полного минерального удобрения.

Апробация работы и публикации. Основные результаты исследований представлены на Международных конференциях и симпозиумах «Роль почвы в формировании естественных и антропогенных ландшафтов» (Казань, 2003), «Роль почв в сохранении ландшафтов и ресурсосберегающее земледелие» (Пенза, 2005), «Агроэкологическая безопасность в условиях техногенеза» (Казань, 2006), «Актуальные вопросы совершенствования технологии производства и переработки продукции сельского хозяйства» (Йошкар-Ола, 2007); на Всесоюзных конференциях и совещаниях «Инновационное развитие агропромышленного комплекса и лесного хозяйства» (Казань, 2007), «Современные проблемы агропромышленного комплекса, лесного хозяйства и экологии» (Казань, 2008), «Фундаментальные исследования в области агроэкологии и химизации земледелия» (Казань, 2008); на региональной научно-практической конференции «Современные проблемы отрасли растениеводства и практические решения» (Мичуринск, 2007); на 6-ой республиканской научной конференции «Актуальные экологические проблемы Республики Татарстан» (Казань, 2004); на ежегодных научных конференциях профессорско-преподавательского состава Казанского государственного аграрного университета (2004-2009).

По теме диссертации опубликовано и сдано в печать 9 работ, в том числе в издании, рекомендованном ВАК РФ.

Объем и структура работы. Диссертация изложена на 227 страницах машинописного текста, содержит 33 таблицы, 15 рисунков, 20 приложений. Работа состоит из введения, обзора литературы, экспериментальной части, содержащей методы и результаты исследования, общих выводов и рекомендации производству. Список цитируемой литературы включает 275 наименования, из них 50 на иностранных языках.

2. УСЛОВИЯ И МЕТОДИКА ПРОВЕДЕНИЯ ИССЛЕДОВАНИЯ

Объектом исследования явились серые лесные почвы Предкамья РТ, загрязненные товарной нефтью. Исследования проводились с использованием лабораторно-модельных экспериментов, экспедиционных обследований загрязненных участков и полевого стационарного опыта.

Стационарный полевой опыт проводится на опытном поле кафедры агрохимии и почвоведения аграрного университета, расположенного на территории учебного хозяйства Казанского ГАУ. Почва опытного участка -серая лесная среднесуглинистая, являющаяся преобладающей почвенной разностью Предкамья Республики Татарстан. Почва характеризуется низким содержанием гумуса (2,91%), слабокислой реакцией среды (рНс0Л=5,4), повышенным содержанием подвижного фосфора (129 мг/кг) и средней обеспеченностью подвижного калия (115 мг/кг). Емкость катионного обмена -22,2 мг-экв / 100 г почвы, а величина гидролитической кислотности - 4,2 мг-экв / 100 г. Метеорологические условия вегетационных периодов в годы исследования, в целом, были благоприятными для роста и развития подопытных культур (ГТК=1,1-1,5).

В первом блоке опыта, где изучается влияние различных уровней загрязнения на продуктивность культур и характер самоочищения почвы, почву искусственно загрязнили товарной нефтью (d=0,885 г/см3) из расчета 10, 20 и 40 л/м2. Как показали предыдущие исследования кафедры агрохимии и почвоведения Казанского ГАУ (Гилязов, 2001; Гилязов, Гайсин, 2003), эти дозы примерно соответствуют слабому, среднему и сильному уровню загрязнения.

Второй блок эксперимента, предназначенный для оценки эффективности некоторых агрохимических и агротехнических приемов рекультивации, заложен на среднезагрязненной почве (20 л/м2). В этом блоке эксперимента в качестве рекультивационных приемов изучаются: послойное рыхление почвы, внесение органических и минеральных удобрений, известкование и инокуляция почвы биопрепаратом Байкал ЭМ-1 (см. табл.8). Микроделянки представляют собой бездонные деревянные ящики, углубленные в почву на глубину 30 см. Площадь микроделянок 0,50 м2 (0,71x0,71), ширина защитных полос 1м. Повторность опыта 4-х кратная. Почва была равномерно загрязнена

товарной нефтью заливкой микроделянок с поверхности. Искусственное загрязнение проведено 5 мая 2004 года.

Нормы внесения удобрений и химического мелиоранта были определены исходя из результатов предыдущих исследований сотрудников кафедры агрохимии и почвоведения Казанского ГАУ, и равнялись: известняковой муки -6 т/га, полуперепревшего навоза - 20 т/га, биогумуса (производство ТатНИИСХ, руководитель лаборатории - к.с.-х. н. Ф.Г. Шарафеева) - 3 т/га, минеральных удобрений - 80 кг.д.в./га с соотношением азота, фосфора и калия 1:0,4:0,2. Такое соотношение №Р:К гипотетически предназначалось для стимуляции углеводородокисляющих бактериальных культур, и оно соответствует соотношению азота, фосфора и калия в питательной смеси, используемой для выращивания углеводородокисляющих бактериальных культур (Литвиненко, 1977). Органические (навоз, биогумус), минеральные удобрения и известь были внесены в 2004 году за один прием. Все удобрения и известь внесены весной на глубину пахотного слоя. В опыте использовались аммиачная селитра, двойной суперфосфат и хлористый калий. Биопрепарат Байкал ЭМ-1 вносили в течение 2004-2005 годов. Биопрепарат Байкал ЭМ-1 содержит устойчивое сообщество эффективных микроорганизмов, в совокупности выполняющих весь спектр функций по питанию растений, их защите от болезней и оздоровлению почвенной среды. Этот препарат не содержит активных узкоспециализированных углеводородокисляющих штаммов, а предназначен для активизации полезной микрофлоры почвы в целом. Годовая норма биопрепарата Байкал ЭМ-1 (3 л/м2) была внесена в три приема равными дозами: перед посевом, в середине июля и конце августа. Рабочий раствор биопрепарата приготовили из жидкого концентрата с разбавлением дистиллированной водой в соотношении 1:1000.

В 2004-2005 гг. с мая по сентябрь в соответствующих вариантах опыта проводилось 9-ти кратное рыхление почвы на глубину 5, 10, 15, 20, 25, 20, 15, 10, 5 см, что позволило попеременно рыхлить сначала верхний, а потом -нижний слои загрязненной почвы.

Фитотоксичность нефтезагрязненной почвы и действие изучаемых приемов рекультивации оценивались по продуктивности культур, возделываемых в звене полевого севооборота «однолетние травы - яровая пшеница - ячмень». В течение 2004-2005 гг. посевы были проведены на всех делянках 1-ого блока и только на тех делянках 2-ого блока, где не проводилось рыхление почв. В 2004 году посев викоовсяной смеси провели на 3-ий день после загрязнения. Весовая норма высева семян: вики (сорта Луговская - 83) 80 кг/га, овса (сорт Нутанс) 120 кг/га. 2005 году подопытной культурой была мягкая яровая пшеница сорта Эстер. Норма высева семян 5 млн. шт. всхожих семян. На третий год исследования были засеяны все делянки обоих блоков опыта. В 2006 году подопытной культурой был яровой ячмень сорта Раушан, норма высева 5,5 млн. шт./га всхожих семян.

В данной работе также использованы материалы, собранные во время экспедиционного обследования производственно-загрязненных участков на

территории деятельности НГДУ «Прикамнефть» и «Азнакаевскнефть» в 20032005 годах.

Для характеристики уровня загрязнения почвы в качестве главного теста использовалось содержание техногенного углерода, определенного по Тюрину, или суммарное количество темноокрашенных фракции нефти в толуоловой вытяжке, определенное фотоколориметрическим методом. Другие показатели почвы определены общепринятыми методами: влажность почвы по ГОСТ 28268-89; содержание гумуса по ГОСТ 26213-91; валового азота по ГОСТ 26107-84; нитратов по ГОСТ 26488-85; обменного аммония по ГОСТ 26489-85; подвижных соединений фосфора и калия по методу Кирсанова в модификации ЦИНАО по ГОСТ 26207-91; рН солевой вытяжки по ГОСТ 26483-85; величина емкости катионного обмена по ГОСТ 17.4.4.01-84; гидролитической кислотности по ГОСТ 26212-91; нитрификационная способность по Кравкову в модификации ЦИНАО.

В растительных пробах определяли общее содержание азота, фосфора, калия из одной навески после мокрого озоления по В.В. Пиневич: азот - по Кьельдалю, фосфор - фотоэлектроколориметрически, калий -пламеннофотометрически. Лабораторная всхожесть семян определена по ГОСТ 12038-84, масса 1000 семян по ГОСТ 12042-80.

Агрохимические анализы почв выполнены в ФГУ ЦАС «Татарская» и на кафедре агрохимии и почвоведения Казанского ГАУ. Статистическая обработка результатов исследований проведена методом дисперсионного и корреляционно-регрессионного анализа (Доспехов, 1985).

3.РЕЗУЛЬТАТЫ ИССЛЕДОВАНИЯ

3.1.Распределение нефти по почвенному профилю и оценка темпов самоочищения нефтезагрязненной серой лесной почвы

Для характеристики загрязненных участков важным показателем является глубина проникновения поллютантов, от которой зависят темпы самоочищения и технология рекультивационных работ. Глубина проникновения нефти, в первую очередь, зависела от дозы нефти (табл. 1). На 15 день после загрязнения при минимальной дозе загрязнения почвы нефть проникала до 30 см, а при загрязнении почвы из расчета 20 и 40 л/м2 глубина проникновения нефти составила соответственно 45 и 60 см. Наибольшее содержание нефти обнаружилось в слое 0-15 см слоя почвы и сильно убывало с глубиной. В случае загрязнения серой лесной почвы малой дозой (10 л/м2) около 70% пролитой нефти улавливалась верхним 0-15 см слоем.

Таблица 1. Распределение нефти по профилю серой лесной почвы в __^_зависимости от уровня загрязнения (2004 г.)_

Доза нефти, л/м2 Слой почвы, см

0-15 15-30 30-45 45-60 60-80 80-100

Содержание нефти в почве, г/кг

10 20,8 8,8 0 0 0 0

20 34,6 17,4 7,9 0 0 0

40 46,9 34,3 25,4 14,6 0 0

Самоочищение почвы от товарной нефти ускоренными темпами происходило в течение первого года после загрязнения: если убыль нефти из метрового слоя почвы за первый год после загрязнения, в зависимости от первоначального уровня загрязнения, составила 29-59 % от исходного количества нефти, то за второй год только 9-10 % (табл. 2).

Убыль нефти в верхних слоях оказалась больше, чем нижележащих слоях почвы. Ниже пахотного слоя убыль нефти или не наблюдается или идет очень медленно. В слое 30-45 см содержание нефти при дозе 20 л/м2 увеличилось на 34 %, а при максимальной дозе некоторая убыль нефти в этом слое происходило за счет загрязнения нижележащих слоев 45-60 и 60 - 80 см.

Таблица 2. Самоочищение серой лесной почвы от нефти

Доза нефти, л/м2 Слой почвы, см

0-15 | 15-30 30-60 | 60-100 0-100

Убыль нефти (г/м2) за период с 20.05.2004 г. по 19.05.2005 г.

10 1944 830 0 0 2774

20 3042 1236 +58 0 4220

40 3654 2306 575 0 6535

. Убыль нефти (г/м2) за период с 19.05.2005 г. по 26.04.2006 г.

10 414 111 0 0 525

20 738 295 19 0 1052

40 1584 1015 132 +621 2110

Прогнозируемое самоочищение 0-60 см слоя серой лесной почвы от нефти до ориентировочно допустимой концентрации (500 мг/кг), составленное методом экстраполяции исходя из фактических темпом самоочищения почвы в 2004-2006 гг., будет достигнута через 6 лет после слабого загрязнения, через 11 лет - после среднего и через 16 лет - после сильного загрязнения (рис. 1).

3.2.Влияние товарной нефти па агрохимические свойства серой

лесной почвы

Загрязнение почвы нефтью привело к повышению содержания углерода, что вполне объяснимо, так как нефть представляет собой смесь углеводородов и в среднем содержит 82-87% углерода (табл. 3). Содержание общего азота при загрязнении почвы нефтью не изменилось. Увеличение количества углерода

при сохранении содержания азота в почве приводило к нарушению соотношения между азотом и углеродом: от максимальной дозы нефти соотношении углерода к азоту расширилось, по сравнению с контролем, в 3,5 раза.

Доза нефти Юл/ке.м

— фактичасе» чрй'ио^ТгФчо.

Дозанафта 40п/кв.м

^прогиошручиоа

Рис. 1. Фактическое и прогнозируемое самоочищение 0-60 см слоя серой лесной почвы в условиях Предкамья РТ.

4=2.242*-1,115

г £

Я 3 Иг= 0.9652 ^^

5 Е

о >»

0 30 50 100

Доза нефти, г/кг понвы

¡ 30 | о

ё; го

§Г° I °

у--а Ыи+зпп.ч

Яа - 0,9112

О 30 50 100

Доза нефти, г/кг почвы

-у^а,514*6-,¡1-

-141=0,74«-

О 30 50 100

Доза нефти, г/кг почвы

Доза нефти, г/кг почвы

0 30 50 100

Доз» нефти, г/кг почвы

X 150 с

£ <- т £ ж

| 5 50

» о

—у= -7,5х»

=0,9542

0 30 50 100 Доза нефти, гГкг почвы

Рис. 2. Характер корреляции агрохимических параметров серой лесной почвы от уровня загрязнения нефтью.

Под влиянием нефти произошло уменьшение емкости катионного обмена и кислотности, что может быть связано, как со слабощелочной реакцией самой нефти, так и снижением подвижности водородных катионов в результате обволакивания почвенных частиц нефтяной пленкой. Видимо, по этой же причине при загрязнении нефтью происходит уменьшение содержания подвижного фосфора и обменного калия. В свежезагрязненной почве (давность загрязнения 15 дней) от минимальной дозы нефти (10 л/м2) содержание подвижных форм К20 и Р205 снизилось на 22-23 мг/кг. Увеличение уровня загрязнения в 2 и 4 раза не привело адекватному снижению фосфора и калия, хотя наибольшие размеры уменьшения подвижных форм фосфора и калия (на 25-28 мг/кг) обнаружились от максимальной дозы нефти. Различие между дозами нефти по влиянию на эти агрохимические показатели почвы оказалось статистически не достоверными, то есть для существенного ухудшения питания растений фосфором и калием достаточной оказалась минимальная доза нефти. Из всех изученных свойств наиболее тесная и положительная прямолинейная корреляция (г=0.99) от уровня загрязнения почв, наблюдалась в отношении содержания углерода (рис.2).

З.З.Динамика изменений свойств нефтезагрязненной почвы во

времени

Сопоставление агрохимических показателей почв, отобранных через 15 дней, 1 и 2 года после загрязнения, показало, что ухудшение агрохимических свойств нефтезагрязненной серой лесной почвы сохранилось в течение не менее двух лет с момента загрязнения, хотя одновременно обнаружилась тенденция постепенного восстановления утраченных свойств, особенно в слабозагрязненной почве (табл. 3). В целом за 2 года наиболее заметные изменения обнаружились в динамике содержания углерода.

3.4. Нефтяное загрязнение и продуктивность растений

Влияние нефти на лабораторную и полевую всхожесть семян. В лабораторном эксперименте покоящиеся семена вики, овса, пшеницы, рапса и ячменя на определенное время помещались в товарную нефть. В дальнейшем условия проращивания семян соответствовали требованиям ГОСТ 12038-84. Нефть оказала сильное негативное влияние на всхожесть семян: пятиминутный контакт покоящихся семян с нефтью снизил их всхожесть на 14-28 %, а часовой контакт привел к гибели 95-98 % семян. Среди испытанных культур (яровая пшеница, ячмень, овес, вика, рапс), судя по лабораторной и полевой всхожести, относительно уязвимым оказался яровой рапс, а наиболее стабильную толерантность к нефтяному загрязнению проявила яровая пшеница.

Влияние нефтяного загрязнения на урожайность и структуру урожая сельскохозяйственных культур. Нефтяное загрязнение оказало сильное негативное воздействие на продуктивность всех испытанных сельскохозяйственных культур (табл. 4).

Таблица 3. Изменение некоторых агрохимических свойств нефтезагрязненной _ серой лесной почвы во времени (слой 0-30 см.) _

Доза нефти,* л/м2 С N с N ЕКО нг Р205 1 К20 подв. | обм. рНсол.

% мг-экв./100 г мг/кг

20.05.2004 (давность загрязнения 15 дней)

0 1,69 0,13 13,0 22,2 4,2 129 115 5,4

10 3,42 0,14 25,1 18,6 3,6 106 93 5,5

20 5,13 0,13 38,8 16,0 3,4 102 93 5,6

40 8,37 0,14 60,5 14,7 3,3 101 90 5,6

НСР05 0,06 Р,К<Ро5 6,6 1,3 0,2 7 5 0,1

19.05.2005 (давность загрязнения 1 год)

0 1,68 0,14 12,0 22,2 4,3 128 116 5,4

10 2,58 0,14 18,4 19,5 3,9 111 101 5,4

20 3,71 0,13 28,5 17,1 3,7 106 96 5,5

40 5,29 0,13 40,7 15,7 3,7 104 91 5,5

НСР05 0,08 Рф<Р05 - 0,7 0,2 5 5

26.04.2006 (давность загрязнения 2 года)

0 1,65 0,13 12,7 22,0 4,3 130 Г 114 5,4

10 2,06 0,13 15,8 21,1 4,0 122 108 5,4

20 2,78 0,13 21,4 17,7 3,9 109 98 5,4

40 4,05 0,13 31,2 16,0 4,0 108 94 5,5

НСР05 0,08 - - 0,5 0,2 5 4

Очень сильное угнетение (выживают лишь отдельные растения, но и они не образуют генеративные органы) сельскохозяйственных растений, вплоть до полной гибели, от малой дозы нефти наблюдалась в течение 1-ого года, от средней дозы - 2-х лет, а от максимальной дозы - 3-х лет. Между содержанием нефти в серой лесной почве и урожайностью сельскохозяйственных культур существует тесная обратная криволинейная корреляция. Урожайность культур особенно тесно коррелируется с содержанием нефти в верхнем 0-30 см слое почвы (табл. 5).

Таблица 4. Влияние нефтяного загрязнения на урожайность

сельскохозяйственных культур в условиях серой лесной почвы, т/га

Доза 2004 г., 2005 г., 2006 г.,

нефти, викоовсяная смесь яровая пшеница ячмень

л/м2 зерно зеленая масса зерно солома зерно солома

0 2,16 14,9 2,62 3,04 1,64 1,84

10 0 1,4 1,14 2,01 0,76 1,25

20 0 0 0 0 0,50 1,03

40 0 0 0 0 0 0

НСР05 - 0,6 0,22 0,17 0,17 0,18

Таблица 5. Коэффициенты корреляции урожайности (т/га) ячменя от

содержания нефти (г/кг)* в различных горизонтах серой лесной почвы (2006 г.)

Урожайность Содержание нефти в слоях почвы

0-15 15-30 30-45 45-60 60-80 0-30 30-60 0-60 0-100

зерна -0,99 -0,94 -0,84 -0,70 -0,70 -0,97 -0,79 -0,90 -0,90

соломы -0,94 -0,98 -0,95^ -0,89 -0,89 -0,97 -0,94 -0,98 -0,98

надземной массы -0,97 -0,97 -0,91 -0,82 -0,82 -0,98 -0,88 -0,96 -0,95

Прим.: * - давность загрязнения 2 года.

Ячмень и пшеница на нефтяное загрязнение наиболее заметно реагировали резким снижением числа зерен в колосе. Вторым по значимости фактором снижения генеративной продуктивности ячменя является уменьшение массы 1000 зерен, в то время как таковой причиной для пшеницы становится снижение количества растений на единицу площади. Снижение урожая соломы под действием нефти несколько ниже, чем снижение товарной части урожая, благодаря чему на нефтезагрязненной почве наблюдается заметное расширение соотношения зерна к соломе.

Химический состав растений на нефтезагрязненной почве. Резкое снижение продуктивности сельскохозяйственных культур, вплоть до гибели растений, под воздействием нефтяного загрязнения не приводит к такому же резкому изменению химического состава растений. Так, даже на свежезагрязненной почве, где наблюдалось почти 9 кратное снижение урожая вики, содержание азота и калия изменилось лишь в 1,1 раза, а изменение фосфора оказалось недостоверным (табл. 6).

Размеры отклонения в химическом составе яровой пшеница оказались меньшими, чем аналогичные колебания в составе вики, овса и ячменя. Направленность действия двух уровней загрязнения на содержание изучаемых макроэлементов в генеративной и вегетативной части урожая ячменя оказалась противоположной. Загрязнение почвы нефтью заметнее отразилось в химическом составе вегетативной, нежели генеративной, части урожая.

Экономический ущерб от нефтяного загрязнения в растениеводстве. Размеры потерь сельскохозяйственной продукции от загрязнения зависели, от степени и давности загрязнения почвы товарной нефтью вида возделываемой сельскохозяйственной культуры и уровнем урожайности: чем выше урожайность культур на незагрязненной почве, тем больше ущерб от загрязнения.

В целом за 3 года потери урожая от слабого, среднего и сильного нефтяного загрязнения составили соответственно 62,92; 88,61 и 97,86 ц./га кормовых единиц. Прогнозируемые ежегодные потери урожая, рассчитанные по материалам рис. I, могут составить 44-62% к уровню контроля в течение от 6 до 15 лет, в зависимости от исходного уровня загрязнения.

Таблица 6. Влияние нефтяного загрязнения на содержание азота, фосфора и калия в растениях в условиях серой лесной почвы

Доза нефти, л/м2 2004 г., вое* 2005 г., яровая пшеница 2006 г., ячмень

вика овес зерно солома зерно 1 солома

Содержание общего азота, %

0 2,73 1,49 2,44 0,57 1,96 0,43

10 2,51 1,44 2,31 0,58 1,76 0,49

20 - - - 2,24 0,52

НСР05 0,14 Р05 Р4<Р05 0,10 0,04

Содержание общего фосфора, %

0 0,34 0,23 0,77 0,21 0,74 0,16

10 0,36 0,24 0,80 0,21 0,69 0,17

20 - - - - 0,78 0,18

НСР05 Рф< Р05 Рф<РС5 Рф< Р05 Рф<Р05 Р4<Р05 0,02

Содержание общего калия, %

0 1,85 1,45 0,55 1,02 0,68 1,12

10 2,03 1,66 0,60 1,13 0,57 1,34

20 - - - - 0,80 1,52

НСР05 0,15 0,10 0,04 0,11 0,05 0,08

Прим.: * - викоовсяная смесь на зеленый корм; ** - полная гибель растений.

3.5. Эффективность некоторых агроэкологических приемов рекультивации нефтезагрязненной серой лесной почвы

Суть агроэкологического способа рекультивации нефтезагрязненных почв заключается в многократном усилении микробиологических, химических и физических процессов деструкции нефти в почвенных экосистемах с помощью комплекса агротехнических, агрохимических и агромелиоративных приемов.

Влияние приемов рекультивации на элиминирование нефти в серой лесной почве. Приемы рекультивации наиболее значимо уменьшили количество нефти в самом верхнем слое почвы. Приемы рекультивации практически не оказали влияния на количество нефти в слое ниже 30 см. В зависимости от испытанных приемов убыль нефти за счет рекультивации загрязненной почвы составила от 1323 до 2342 г с каждого квадратного метра (табл. 7).

Сопоставление вариантов опыта, схема которого предусматривала испытание различных комбинации агрохимических и агротехнических приемов реабилитации, позволяет расчленить роль отдельных приемов рекультивации, хотя оно не лишено некоторой условности. По положительному влиянию на деградацию нефти в серой лесной почве испытанные приемы рекультивации можно расположить в следующий убывающий ряд: рыхление почвы > внесение №К > внесение биогумуса > инокуляция почвы биопрепаратом >известкование.

Таблица 7. Элиминирование нефти в серой лесной почве за счет приемов рекультивации (2004-2006 гг.)

Варианты опыта Убыль нефти за 2 года (г/м ) по слоям почвы

0-15 см 15-30 см 30-45 см 0-45 см

НЗП*+Рыхление (Р) 1332 554 19 1905

НЗП +Известь (И) +Р 1350 572 38 1960

НЗП+И+Р+ОТК 1458 646 38 2142

НЗП+И+Р+Биогумус (БГ) 1458 664 57 2179

НЗП+И+Биопрепарат (БП) 998 369 0 1367

НЗП+И+Р+БП 1440 609 38 2087

НЗП+И+БП+Навоз 972 332 19 1323

НЗП+И+Р+БП+КРК 1548 756 38 2342

Прим.: - нефтезагрязненная почва.

Действие приемов рекультивации на урожайность сельскохозяйственных культур. Масштабы изменений элиминирования нефти и урожайности растений под действием приемов рекультивации существенно различаются: если количество элиминированной нефти под действием приемов рекультивации возросло в 1,25-1,44 раза, то урожайность ячменя - в 1,48-3,42 раза (табл. 8).

Таблица 8. Влияние приемов рекультивации нефтезагрязненной серой лесной _почвы на урожайность сельскохозяйственных культур, т/га_

2004 г., 2005 г., 2006 г.,

Варианты опыта зерно яровая пшеница ячмень

вое зерно солома зерно солома

Незагрязненная почва (контроль) 2,16 2,62 3,04 1,64 1,84

Нефтезагрязненная почва (НЗП) 0* 0 0 0,50 1,03

НЗП+Рыхление (Р) - - 1,08 1,56

НЗП +Известь (И) +Р - - - 1,16 1,71

НЗП+И+Р+ИРК - - - 1,49 1,91

НЗП+И+Р+Биогумус (БГ) - - - 1,45 1,82

НЗП+И+Биопрепарат (БП) 0 0 0,15 0,74 1,26

НЗП+И+Р+БП - - - 1,32 1,79

НЗП+И+БП+Навоз 0 0 0,22 0,88 1,43

НЗП+И+Р+БП+ТМРК - - - 1,71 2,07

НСР05 - - 0,11 0,10 0,13

Прим.: * - полная гибель урожая; **- выполнение приемов рекультивации без

возделывания сельскохозяйственных культур.

Данное обстоятельство, на наш взгляд, свидетельствует о сложном характере действия испытанных приемов реабилитации, а именно о многостороннем характере воздействии факторов роста растений (элементы минерального питания, реакция почвенной среды, обеспеченность кислородом, количественный и качественный состав микрофлоры почвы) на углеводородокисляющие микроорганизмы, абиотические факторы деградации нефти и непосредственно на рост и развитие растений.

Оценка эффективности приемов рекультивации по содержанию остаточного количества нефти в почве и по продуктивности растений в основном совпадают. По влиянию на урожайность зерна ячменя отдельные приемы рекультивации расположились в следующий убывающий ряд: рыхление почвы > внесение ЫРК > внесение биогумус > инокуляция почвы биопрепаратом > навоз >известкование.

Главенствующая роль интенсивного рыхления почвы и внесения полного минерального удобрения четко проявилась и при сравнении двойных и тройных сочетаний приемов рекультивации. Максимальная прибавка урожая зерна (1,21 т/га) и соломы (1,04 т/га) была обеспечена в случае комбинации 4-х приемов - «известкование+рыхление+№К+биопрепарат».

Суммарные прогнозируемые прибавки урожая зерна за 8 лет от приемов рекультивации, рассчитанные методом экстраполяции, могут составить, в зависимости от вариантов опыта, от 1,85 до 5,79 т/га.

Повышение урожая зерна ячменя под действием приемов рекультивации произошло за счет улучшения всех показателей структуры урожая, однако вклад отдельных элементов структуры урожая в повышении продуктивности растений был неодинаковым. Приемы рекультивации наиболее заметное положительное влияние оказали на густоту стояния растений и количества зерен в колосе. Относительно в меньшей степени изменились под действием рекультивационных приемов масса 1000 зерен и продуктивная кустистость.

Изменение содержания основных макроэлементов в растениях под влиянием приемов рекультивации. Содержания ИРК в урожае под действием рекультивации изменились, однако размеры этих отклонений явно отстают от темпов роста урожаев сельскохозяйственных культур: если под влиянием приемов рекультивации наблюдалось 1,48-3,42 кратное повышение урожайности ячменя, то изменения в химическом составе растений не превышали ±20-22%. Действие приемов рекультивации на концентрацию изученных макроэлементов оказалось разнонаправленным. Такие приемы рекультивации как «рыхление», «известь+рыхление», «известь+биопрепарат» содействовали снижению концентрации всех элементов. Внесение органических и минеральных удобрений, наоборот, привели к повышению содержания элементов в урожае. На приемы рекультивации растения контрастнее реагировали изменением химического состава вегетативной части.

Экономическая и энергетическая эффективность приемов рекультивации. Экономическая и энергетическая эффективность приемов

рекультивации рассчитана исходя из прогнозируемого их последействия в течение 8 лет (табл. 9).

Наиболее дешевым, экономически высоко и быстро окупаемым приемом рекультивации оказалось интенсивное рыхление почвы в течение двух лет без внесения удобрений, которое обеспечило максимальную окупаемость затрат на рекультивацию (2,86 руб./руб.) при минимальном сроке окупаемости (2,80 года). Максимальная агрономическая и экономическая эффективность была обеспечена при сочетании механической обработки почвы с внесением минеральных удобрений и извести. Замена минеральных удобрений биогумусом или биопрепаратом приводит к снижению окупаемости затрат. По экономическим показателям худшим оказался вариант рекультивации «известь+навоз+биопрепарат».

Таблица 9. Экономическая и энергетическая эффективность приемов рекультивации нефтезагрязненной серой лесной почвы

Варианты рекультивации Прогнозируемая дополнительная продукция за 8 лет, т/га Условная прибыль, руб./га Окупаемость затрат КБЭ*

руб./ру б. год

Рыхление(Р) 3,89 6319 2,86 2,80 3,45

Р+Известь (И) 4,28 6249 2,40 3,33 1,52

Р+И+ОТК 5,41 7874 2,39 3,34 1,66

Р+И+Биогумус (БГ) 5,28 6828 2,07 3,86 1,56

И+Биопрепарат (БП) 1,85 1306 1,39 5,74 0,89

Р+И+БП 4,87 5559 1,84 4,35 1,57

И+БП+Навоз 2,82 596 1,09 7,32 0,90

Р+И+ОТК+БП 5,79 6686 1,86 4,30 1,64

Прим.: * - коэфс шциент биоэнергетической эффективности

Энергетическая оценка приемов рекультивации во многом согласуется с результатами экономической оценки. Наиболее результативным было интенсивное рыхление почвы в течение двух лет без внесения каких-либо агрохимикатов, которое обеспечило максимальную величину коэффициента биоэнергетической эффективности (3,45) и минимальный срок окупаемости энергозатрат (2,32 года). Вариант рекультивации, проявивший максимальную агрономическую и экономическую эффективность (известь+рыхление+ИРК), выгодно отличается от других вариантов и по энергетической эффективности. Внесение извести, навоза и биопрепарата без интенсивного рыхления почвы оказалось энергетически убыточным.

ВЫВОДЫ

Полученные результаты исследования позволяют сделать следующие основные выводы:

1.При попадании на каждый квадратный метр серой лесной среднесуглинистой почвы от 10 до 40 литров товарной нефти глубина проникновения поллютанта, в зависимости от дозы нефти, колеблется от 30 до 60 см. В свежезагрязненной серой лесной почве основная часть нефти (от 39 до 70%) задерживается в верхнем 0-15 см горизонте почвы.

2.В зависимости от первоначального уровня загрязнения, за 1 год убыль нефти из пахотного слоя среднесуглинистой серой лесной почвы составила 40-51 %, а за 2 года - 56-61 % от исходного количества нефти. В течение первых двух лет после загрязнения в подпахотных слоях убыль нефти практически не наблюдается. Прогнозируемое самоочищение 0-60 см слоя серой лесной почвы от нефти до ОДК (500 мг/кг почвы) в условиях Предкамья РТ при минимальной дозе нефти (10 л/м2) будет достигнута через 6 лет, при средней дозе нефти -через 11 лет и при максимальной дозе - через 16 лет с момента загрязнения.

3.В серой лесной почве под действием товарной нефти снижается емкость катонного обмена, гидролитическая и обменная кислотность, содержание подвижных форм фосфора и калия, нитрифицирующая способность, при одновременном увеличении содержания углерода, и аммонийного азота. Наиболее тесная положительная корреляция обнаружилась между уровнем нефтяного загрязнения и содержанием углерода (г=0.99). Ухудшение агрохимических свойств нефтезагрязненной серой лесной почвы сохранилось в течение не менее двух лет с момента загрязнения, хотя одновременно обнаружилась тенденция постепенного восстановления утраченных свойств, особенно в слабозагрязненной почве.

6.Между содержанием нефти в серой лесной почве и урожайностью сельскохозяйственных культур существует тесная обратная криволинейная корреляция. Очень сильное угнетение сельскохозяйственных растений (выживают лишь отдельные растения, но они не образуют генеративные органы), вплоть до полной гибель, от малой дозы нефти (10 л/м2) наблюдалось в течение 1-ого года, от средней дозы (20 л/мг) - 2-х лет, а от максимальной дозы (40 л/м2) - 3-х лет. Урожаи зерна яровой пшеницы и ячменя наиболее тесно коррелировались с содержанием нефти в 0-30 см слое почвы.

7.Резкое снижение продуктивности сельскохозяйственных культур, вплоть до гибели растений, под воздействием нефтяного загрязнения не приводит к такому же резкому изменению химического состава растений. В соломе ячменя, выращенного на загрязненной почве (доза нефти 20 л/м2), максимальное отклонение содержания МРК от фонового уровня составило 1336%, в то время как урожаи зерна и соломы при этом, по сравнению с контролем, снизились соответственно в 1,79 и 3,28 раза. Загрязнение почвы нефтью заметнее отразилось в химическом составе вегетативной, нежели генеративной, части урожая.

8. По положительному влиянию на деградацию нефти в серой лесной почве испытанные приемы рекультивации можно расположить в следующий убывающий ряд: рыхление почвы > внесение №К > внесение биогумуса > инокуляция почвы биопрепаратом >известкование. Максимальное усиление элиминирования нефти (2342 г/м2) обнаружилось по варианту «известь+рыхление+биопрепарат+КРК».

9.Масштабы изменений элиминирования нефти и урожайности растений под действием приемов рекультивации существенно различаются: если количество элиминированной нефти под действием приемов рекультивации возросло в 1,25-1,44 раза, то урожайность ячменя - в 1,48-3,42 раза. Оценка эффективности приемов рекультивации по содержанию остаточного количества нефти в почве и по продуктивности растений в основном совпадают. По влиянию на урожайность зерна ячменя отдельные приемы рекультивации расположились в следующий убывающий ряд: рыхление почвы > внесение №К > внесение биогумус > инокуляция почвы биопрепаратом > навоз >известкование.

Ю.На приемы рекультивации растения контрастнее реагируют изменением химического состава вегетативной части. Интенсивность изменений химического состава урожая под влиянием приемов рекультивации резко отстает от темпов роста урожаев. В зависимости от сочетания приемов рекультивации, в надземной массе ячменя с рекультивируемых почв наблюдалось как повышение, так и снижение содержания изученных макроэлементов, однако аномальных отклонений в содержании КРК в растениях ячменя, выращенных на рекультивируемых почвах, не было.

11.Экономически и энергетически наиболее выгодным приемом рекультивации обнаруживается интенсивное рыхление почвы в течение двух лет без внесения удобрений. Максимальная величина условной прибыли (7874 руб./га за 8 лет), ожидается при сочетании механической обработки почвы с внесением минеральных удобрений и извести. По всем энергетическим показателям (величина приращенной энергии, коэффициент биоэнергетической эффективности, срок окупаемости энергозатрат) данный вариант занимает второе место, уступая лишь рыхлению почвы .без применения агрохимикатов. Внесение извести, навоза и биопрепарата без интенсивного рыхления почвы является энергетически убыточным.

Рекомендации производству

1.Ориентировочную допустимую концентрацию (ОДК) нефти в 0-60 см слое серой лесной почвы предлагается принять равной 500 мг/кг.

2.В качестве основного приема рекультивации нефтезагрязненных серых лесных почв рекомендуется интенсивное послойное рыхление пахотного слоя почвы в течение двух лет в сочетании с внесением полного минерального удобрения с соотношением азота, фосфора и калия 1:0,4:0,2. Минеральные удобрения могут быть заменены биогумусом или биопрепаратом Байкал ЭМ-1,

однако при этом экономическая и энергетическая эффективность несколько снижается.

Список опубликованных работ по теме диссертации

Статьи в журналах, рекомендованных ВАК РФ:

1. Фарахова. И.З. Фитотоксичность нефтезагрязненной серой лесной почвы и характер её самоочищения в условиях Предкамья Республики Татарстан / И.З. Фарахова, М.Ю. Гилязов, P.C. Сагдиев // Вестник Казанского ГАУ, 2008, № 1(7). - С. 119-123.

Статьи в тематических сборниках и материалах конференций:

2. Гилязов, М.Ю. Сравнительная агрохимическая характеристика нефтезагрязненных черноземов и серых лесных почв / М.Ю. Гилязов, И.З. Шарыпова // Труды международная конференция «Роль почвы в формировании ландшафтов»,- Казань: Фэн , 2003. - С. 121-124.

3. Гилязов, М.Ю. Приемы восстановления нарушенных агроэкосистем в зонах экологического кризиса и бедствия / М.Ю. Гилязов, И.З. Шарыпова // Тезисы докладов. VI республиканской научной конференции «Актуальные экологические проблемы Республики Татарстан». - Казань: Отечество, 2004. -С. 62-63.

4. Гилязов, М.Ю. Агрохимическая характеристика нефтезагрязненных почв Республики Татарстан / М.Ю. Гилязов, И.З. Шарыпова // Материалы Международной научно-практическая конференции «Роль почв в сохранении ландшафтов и ресурсосберегающее земледелие». - Пенза: РИО ПГСХА, 2005. -С.166-167.

5. Гилязов, М.Ю. Реабилитация нефтезагрязненных земель агроэкологическими приемами / М.Ю. Гилязов, И.А Гайсин., Р.Г. Ильязов, И.З. Шарыпова // // Сборник научных докладов международного симпозиума «Агроэкологаческая безопасность в условиях техногенеза». 1 часть. - Казань: Меддюк, 2006. - С.408-416.

6. Гилязов, М.Ю. Влияние товарной нефти на некоторые агрохимические свойства серой лесной почвы и продуктивность сельскохозяйственных культур / М.Ю. Гилязов, И.З. Шарыпова // Материалы международной научно-практической конференции «Актуальные вопросы совершенствования технологии производства и переработки продукции сельского хозяйства». Кн.1.. - Йошкар-Ола: Map. гос. ун-т, 2007. - С. 286-289.

7. Гилязов, М.Ю. Влияние товарной нефти на некоторые агрофизические свойства серой лесной почвы и урожайность сельскохозяйственных культур / М.Ю. Гилязов, И.З. Фарахова (Шарыпова), А.М. Уткузова // Материалы научно-практической конференции «Современные проблемы отрасли

растениеводства и их практические решения». - Мичуринск: Изд-во МичГАУ, 2007.-С. 162-167.

8. Гилязов, М.Ю. Некоторые агрофизические свойства и фитотоксичность нефтезагрязненной серой лесной почвы / М.Ю. Гилязов, И.З. Фарахова (Шарыпова) И Материалы всероссийской научно-практической конференции «Технологические и технические аспекты развития сельского хозяйства». Т. 74, часть 3-4. - Казань: Изд-во КазГАУ, 2007. - С. 25-29.

9. Гилязов М.Ю. Эффективность некоторых агроэкологических приемов рекультивации нефтезагрязненной серой лесной почвы / М.Ю. Гилязов, И.З. Фарахова //Сборник докладов Всероссийской научной конференции «Фундаментальные исследования в области агроэкологии и химизации земледелия». - Казань: Центр инновационных технологий, 2008. - С. 11-14.

Формат 60x84/16 Тираж 100. Подписано к печати ■ 17.04.2069г.

Печать офсетная. Усл.п.л. 1,00. Заказ 58.

Издательство КГАУ/420015 г-Казапь, ул.К.Маркса, д.б5 Лицензия на издательскую деятельность код 221 ИД №06342 от 28.11.2001 г. Отпечатано в типографии КГАУ 420015 г.Казапь, ул.К.Маркса; д.65. Казанский государственный аграрный университет

Содержание диссертации, кандидата сельскохозяйственных наук, Фарахова, Ильсия Закариевна

ВВЕДЕНИЕ

Глава 1. ЗАГРЯЗНЕНИЕ ОКРУЖАЮЩЕЙ СРЕДЫ И ПОЧВЕННОГО ПОКРОВА НЕФТЬЮ И НЕФТЕПРОДУКТАМИ (аналитический обзор литературы)

Глава 2. УСЛОВИЯ И МЕТОДИКА ПРОВЕДЕНИЯ ИССЛЕДОВАНИЯ

2.1 .Почвенно-климатические условия нефтедобывающих районов и Предкамья РТ

2.2.Методика полевого опыта и лабораторных исследований 2.2.Метеорологические условия в годы проведения исследования

Глава 3. РЕЗУЛЬТАТЫ ИССЛЕДОВАНИЯ

3.1 .Распределение нефти по почвенному профилю и оценка темпов самоочищения нефтезагрязненной серой лесной почвы

3.2.Влияние товарной нефти на агрохимические свойства серой лесной почвы

3.3.Динамика изменений свойств нефтезагрязненной почвы во времени

3.4.Нефтяное загрязнение и продуктивность растений

3.4.¡.Влияние нефти на лабораторную и полевую всхожесть семян

3.4.2.Влияние нефтяного загрязнения на урожайность и структуру урожая сельскохозяйственных культур

3.4.3.Химический состав растений на нефтезагрязненной почве 3.4.4.Экономический ущерб от нефтяного загрязнения в растениеводстве

3.5.Эффективность некоторых агроэкологических приемов рекультивации нефтезагрязненной серой лесной почвы

3.5.1.Влияние приемов рекультивации на элиминирование нефти в серой лесной почве

3.5.2.Действие приемов рекультивации на урожайность сельскохозяйственных культур

3.5.3.Изменение содержания основных макроэлементов в растениях под влиянием приемов рекультивации

3.5.4.Экономическая и энергетическая эффективность приемов рекультивации ВЫВОДЫ И ПРЕДЛОЖЕНИЯ ПРОИЗВОДСТВУ СПИСИСОК ЛИТЕРАТУРЫ ПРИЛОЖЕНИЯ

Введение Диссертация по сельскому хозяйству, на тему "Агрохимические свойства и приемы рекультивации нефтезагрязненных серых лесных почв Предкамья Республики Татарстан"

Актуальность темы. Значение нефти, как источника энергии и сырья для нефтехимической промышленности возрастает, в связи с этим год от года возрастают объемы добычи, танкерных перевозок, строятся новые магистральные подводные и подземные нефтепроводы (Гриценко др., 1997).

В районах нефтедобычи в результате нарушений [технологических режимов,' аварий и катастроф происходит загрязнение суши, водоемов, и даже необитаемых ледяных массивов Арктики и Антарктики, нефтью и нефтепродуктами. Экологическая опасность в регионах нефтехимии нарастает в связи с применением высоких давлений, температур, скоростей, новых, в том числе незамкнутых технологий переработки нефти (Мазус, 1999).

По оценкам специалистов в мире ежегодно теряется около 45-50 млн. т. нефти, половина из которой попадает на сушу (Кузяхметов, Миннибаев, Гимаев, 1985). Загрязнение земель нефтью и нефтепродуктами приводит к экологическому и экономическому ущербу - падение урожайности сельскохозяйственных культур, уменьшению продуктивности лесов и лугов, изъятию из хозяйственного землепользования значительных площадей плодородных земель. Они являются постоянным источником канцерогенного и мутагенного загрязнения (Латыпов и др., 2000).

Проблема нефтезагрязненных почв актуальна и для Республики Татарстан (РТ), на территории которой более 60 лет ведется интенсивная нефтедобыча. Под производственную деятельность ОАО «Татнефть» отчуждено более 34 тыс. га земель, на которых размещено около 21 тыс. скважин, 54 тыс. км различных трубопроводов, сотни установок по первичной переработки нефти, тысячи километров дорог и других объектов (Галеев и др., 1995).

В условиях Татарстана исследования нефтезагрязненных земель раньше проводились на черноземных почвах Закамья, где расположена большая часть нефтепромысловых объектов ОАО «Татнефть» (Гайнутдинов и др., 1988;

Гилязов, Гайсин, 2003). В последние годы зона нефтедобычи сместилась на предкамскую и заволжскую части Татарстана, где преобладают нечерноземные почвы, и, прежде всего, серые лесные. Данное обстоятельство делает актуальным изучение воздействие нефти именно на эти типы почв и разработки новых, и усовершенствование существующих технологий рекультивации.

Цель и задачи исследований: Целью данной работы явилась агрохимическая характеристика, оценка темпов самоочищения нефтезагрязненных серых лесных почв и изыскание агроэкологических приемов их рекультивации.

Исходя из указанной цели, были поставлены следующие задачи:

1.Описать распределение нефти по почвенному профилю и темпы самоочищения нефтезагрязненной серой лесной почвы в условиях Предкамья РТ;

2.Установить действие товарной нефти на агрохимические свойства серой лесной почвы;

3.Оценить действие товарной нефти на урожайность сельскохозяйственных культур и химический состав урожая;

4.Рассчитать экономический ущерб от нефтяного загрязнения в растениеводстве;

5.Разработать и испытать агроэкологические приемы рекультивации нефтезагрязненных серых лесных почв;

6. Дать оценку экономической и энергетической эффективности испытанных приемов рекультивации.

Научная новизна. Впервые в условиях Республики Татарстан дана агрохимическая характеристика нефтезагрязненным серым лесным почвам и установлены темпы самоочищения их от нефти. Получена информация о продуктивности сельскохозяйственных культур на нефтезагрязненной почве и химическом составе растений. Разработаны, испытаны и выявлены наиболее эффективные с агрономической, экономической и энергетической точек зрения приемы рекультивации нефтезагрязненных серых лесных почв.

Практическая значимость. Полученные результаты экспериментов позволяют прогнозировать темпы самоочищения нефтезагрязненных серых лесных почв, оценить ориентировочные размеры экономического ущерба от загрязнения, что, позволить более справедливо регулировать взаимоотношение землепользователя с виновником загрязнения.

Результаты испытания приемов рекультивации будут использованы для усовершенствования существующих руководящих документов по рекультивации нефтезагрязненных почв.

Научная информация об изменениях свойств серых лесных почв под действием нефти и эффективности испытанных приемов рекультивации может быть использована в учебном процессе в рамках дисциплин «Рекультивация нарушенных земель», «Агрохимия», «Почвоведение».

Основные положения, выносимые на защиту.

1 .Ухудшение агрохимических свойств серых лесных почв под действием нефтяного загрязнения обуславливается уровнем и давностью загрязнения.

2.Темпы самоочищения серых лесных почв от нефти определяются уровнем исходного загрязнения и характером распределения поллютанта по почвенному профилю.

3.Среди испытанных агроэкологических приемов рекультивации нефтезагрязненных серых лесных почв наиболее эффективными являются интенсивное рыхление почвы и внесение полного минерального удобрения.

Апробация работы и публикации. Основные результаты исследований представлены на Международных конференциях и симпозиумах «Роль почвы в формировании естественных и антропогенных ландшафтов» (Казань, 2003), «Роль почв в сохранении ландшафтов и ресурсосберегающее земледелие» (Пенза, 2005), «Агроэкологическая безопасность в условиях техногенеза» (Казань, 2006), «Актуальные вопросы совершенствования технологии о производства и переработки продукции сельского хозяйства» (Йошкар-Ола, 2007); на Всесоюзных конференциях и совещаниях «Инновационное развитие агропромышленного комплекса и лесного хозяйства» (Казань, 2007), «Современные проблемы агропромышленного комплекса, лесного хозяйства и экологии» (Казань, 2008); на региональной научно-практической конференции «Современные проблемы отрасли растениеводства и практические решения» (Мичуринск, 2007); на 6-ой республиканской научной конференции «Актуальные экологические проблемы Республики Татарстан» (Казань, 2004); на ежегодных научных конференциях профессорско-преподавательского состава Казанского государственного аграрного университета (2004-2007).

По теме диссертации опубликовано 9 работ, в том числе в издании, рекомендованном ВАК РФ.

Объем и структура работы. Диссертация изложена на 20. страницах машинописного текста, содержит 33 таблицы, 15 рисунков, 20 приложений. Работа состоит из введения, обзора литературы, экспериментальной части, содержащей методы и результаты исследования, общих выводов и рекомендации производству. Список цитируемой литературы включает 275 наименования, из них 50 на иностранных языках.