Бесплатный автореферат и диссертация по сельскому хозяйству на тему

НАРУШЕНИЕ ПЛОДОРОДИЯ ПОЧВ ПРИ ЗАГРЯЗНЕНИИ НЕФТЕПРОМЫСЛОВЫМИ СТОЧНЫМИ ВОДАМИ И ПРИЕМЫ ИХ РЕКУЛЬТИВАЦИИ

ВАК РФ 06.01.03, Агропочвоведение и агрофизика

Автореферат диссертации по теме "НАРУШЕНИЕ ПЛОДОРОДИЯ ПОЧВ ПРИ ЗАГРЯЗНЕНИИ НЕФТЕПРОМЫСЛОВЫМИ СТОЧНЫМИ ВОДАМИ И ПРИЕМЫ ИХ РЕКУЛЬТИВАЦИИ"

МИНИСТЕРСТВО СЕЛЬСКОГО ХОЗЯЙСТВА СССР

МОСКОВСКАЯ ОРДЕНА ЛЕНИНА И ОРДЕНА ТРУДОВОГО КРАСНОГО ЗНАМЕНИ СЕЛЬСКОХОЗЯЙСТВЕННАЯ АКАДЕМИЯ ммени К. А. ТИМИРЯЗЕВА

На правах рукописи -ГИЛЯЗОВ Мнннегалн Юсупович

УДК 631.618:669.521

НАРУШЕНИЕ ПЛОДОРОДИЯ ПОЧВ ПРИ ЗАГРЯЗНЕНИИ НЕФТЕПРОМЫСЛОВЫМИ СТОЧНЫМИ ВОДАМИ И ПРИЕМЫ ИХ РЕКУЛЬТИВАЦИИ

Специальность 06.01.03 — Почвоведение

Автореферат диссертации на соискание ученой степени кандидата сельскохозяйственных наук

МОСКВА — 1985

Работа выполнена на кафедре агрохимии и почвоведения Казанского ордена «Знак Почета» сельскохозяйственного института имени М. Горького.

Научный руководитель: заслуженный агроном- РСФСР и ,ТАССР, кандидат сельскохозяйственных наук, доцент М. 3. Гайнутдннов.

Официальные оппоненты: доктор сельскохозяйственных наук, старший научный сотрудник В. А. Носин;, кандидат сельскохозяйственных наук, доцент В. П. Гущин,

Ведущее учреждение — Казанский государственный университет имени В. И. Ульянова-Ленина.

Защита состоится « 1986* г. в^ часов

на заседании Специализированного совета КЛ20.35.01 в Московской ордена Ленина и ордена Трудового Красного-Знамени сельскохозяйственной академии имени К. А: Тимирязева по адресу: 127550, г. Москва, И-550, ул. Тимирязевская, 49.

, С диссертацией можно ознакомиться в ЦНБ ТСХА.

■ Автореферат разослан ^1985 г.

Ученый секретарь Специализированного совета — кандидат

сельскохозяйственных наук Н; А. Гончарова

ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫ -Актуальность темы. В комплексе мероприятий, направленных на рациональное использование н охрану почв, сущест* венную роль играет рекультивация земель.- К настоящему времени накоплен значительный опыт по рекультивации зе- * мель, нарушенных горнодобывающей'промышленностью при открытом способе добычи полезных ископаемых, и крайне мало исследований почв, нарушенных при-нефтедобыче. Среди других источников загрязнения нефтепромысловые сточные воды (НСВ) по распространенности и масштабам являются самыми большими на нефтепромыслах и их воздействие на экосистемы превосходит воздействие других техногенных потоков.

Весьма актуальным является изучение и рекультивация земель, загрязненных НСВ, в Татарской АССР,.являющейся -крупным нефтедобывающим районом страны. Высокая степень сельскохозяйственного использования почв автономной республики требует максимальных усилий- скорейшего восстановления загрязненных НСВ почв. Последние совершенно не изучены и неизвестны способы их рекультивации, что и вызвало необходимость наших исследований. • , Цель исследования — изучение изменений свойств; черноземных почв юго-востока Татарской АССР под влиянием загрязнения НСВ и разработка приемов их рекультивации. В связи с этим изучено изменение агрохимических и агрофизических свойств под 'влиянием НСВ, влияние загрязнения почвы НСВ на урожайность растений, в качестве возможного способа рекультивации изучаемых почв испытаны и экономически оценены промывка и химическая мелиорация.

Научная новизна и практическая ценность. Впервые в условиях Татарской АССР изучены свойства загрязненных НСВ почв, выявлен механизм нарушения их плодородия^ доказана принципиальная возможность рекультивации загрязненных НСВ почв путем химической мелиорации и промывания •пресной водой. На основе проведенного исследования разрабатываются рекомендации по рекультивации загрязненных НСВ почв.в умовиргта^^юа^г^^г- -

НАУЧНАЯ БИБ/^ОТСКД ' 1

м©;«. солискохоз. эклдоции кч- К. А, Тнуиразэаа

и но.

Реализация результатов исследования. Рекомендуемые в производство приемы рекультивации — промывание и химическая мелиорация — испытаны в производственных услови-' ях в колхозе им. Тукая и в совхозе «Актюбинский» Азнака-евского района Татарской АССР.

Апробация и публикация. Результаты исследования доложены на научных конференциях Казанского сельскохозяйственного института (1978, 1980, 1981, 1983, 1984, 1985 гг.), на республиканских (АССР) научно-практических конференциях по вопросам химизации сельского хозяйства (Казань, 1978, 1982 гг.) и по проблемам охраны окружающей среды .(Альметьевск, 1979 г., Казань, 1982 г.), на IX, X научно-про-нзводственных конференциях почвоведов, агрохимиков и зем-леделов Юж. Урала и Поволжья (Саратов, 1979 г., Уфа, 1982 г.), на региональном совещании «Орошение и мелиорация почв, в Поволжье» (Волгоград, 1980 г.), иа Всесоюзной научно-технической конференции «Проблемы разработки автоматизированных систем наблюдения, контроля и оценки состояния окружающей среды» (Казань, 1979 г.), на Всесоюзном совещании-семинаре по охране окружающей среды . в нефтяной промышленности (Уфа, 1980 г.), на Всесоюзной научно-производственной конференции «Рекультивация земель в СССР» (Москва, 1982 г.), на Всесоюзной конференции, по • проблемам нарушения бногеохимических круговоротов веществ (Пущино, 1982 г.).

" Основные результаты исследования опубликованы в 10 печатных работах.

Структура и объем работы. Диссертация состоит из введения, пяти глав, выводов, предложений производству, списка использованной литературы (261 наименование, из них 12 на .иностранных языках) и приложений. Работа изложена на 138 страницах машинописи, содержит 19 таблиц, 13 рисунков. В приложении 44 таблицы.

ОСНОВНОЕ СОДЕРЖАНИЕ РАБОТЫ

; Объект, методика и условия проведения исследования'

Полевые исследования проводили в Закамье Татарской» АССР, где расположены основные нефтепромысловые объекты производственного объединения «Татнефть».

: Территория Татарской, АССР' характеризуется умеренно-.континентальным климатом с теплым летом и холодной зимой. Средние годовые температуры изменяются, от, 2,0°С до» ЗвС выше нуля. Годовое количество осадков ОКОЛО 440 ММ;.

, Исследования проводились в 1978—1982 гг. на выщелоченных н типичных карбонатных черноземах — преобладаю^

о

щих почвенных разностях юго-восточного Закамья, в условиях лабораторных, вегетационных и полевых опытов. Опыты были заложены как на почвах производственного, так и целевого загрязнения.

Лабораторные опыты проводились в насыпных почвенных колонках (диаметр 56 или 100 мм, высота 120 или 1150 мм). Колонки набивали верхним 0—30 см или 0—100 см слоем почвы, максимально сохраняя естественное сложение. Почву, предварительно увлажненную до полной влагоемкости (ПВ), промывали нормами, равными 0,5; 1,0; 1,5; 2,0; 2,5; 3,0; 4,0 ПВ. Дозы гипса и серной кислоты рассчитали по формуле, ложенной для многонатрневых солонцов нейтрального засоления (Типовые рекомендации по мелиорации солонцовых почв. — М., 1977). Кислоту подавали в виде 1 %-ного раствора, объем которого включался в промывную норму.

Вегетационный опыт с целью выявления влияния степени загрязнения почвы на урожайность ячменя проводили в сосудах Вагнера, вмещающих..4 кг абс. сухой почвы. Техника закладки и проведения вегетационного опыта общепринятая, отличие состояло в том, что посев ячменя (сорт Московский 121) проводили непроращеннымн семенами и после появления всходов не прореживали. Влажность почвы поддерживали на уровне 60% от полной влагоемкости.

Микрополевой опыт ло испытанию приемов химической мелиорации и промывания заложен на среднемощном сред-.несуглинистом выщелоченном черноземе с глубиной залегания грунтовых вод более 10 м. До загрязнения в пахотном слое почвы содержание гумуса было 8,19%, сухого остатка водной вытяжки — 0,05%, емкость поглощения и содержание обменного Na соответственно 51,8 и 1,8 м-экв/100 г почвы. Загрязнение участка произошло в 1977 г. в результате аварийного прорыва трубопровода. Площадь делянок, изолированных полиэтиленовой пленкой до глубины одного метра, 1 кв. м, повторность 4-кратная.

Гипс (16 т/га) и серную кислоту (8 т/га), рассчитанные для рассолонцевання пахотного слоя, вносили в сентябре 1978 года. Норму промывной воды для рассоления метрового слоя (до 0,20% сухого остатка) рассчитали по формуле Волобуева, с учетом осенне-весенних осадков (300 мм). Промывную воду подавали в мае — июне 1979 г. методом затопления в два приема с разовыми нормами 1850 и 1750 м3/га.

Полевой опыт заложен на среднемощном тяжелосугли-ш te том типичном карбонатном черноземе- на плотных породах ио следующей схеме:

1. Контроль — незагрязненная почва.

2. Загрязненная НСВ почва (ЗП).

3. ЗП+промывание на фоне кротования (ПК).

з

- 4. ЗП + ПК+гипсование.

- 5. ЗП + ПК+кислованпе.

„ 6. ЗП + гипсование+промывание без кроговання.

В пахотном слое незагрязненной почвы: содержание гумуса — 6,82%; сухого остатка — 0,07%, обменного На и емкости поглощения соответственно 0,6 и 53,5 м-экв/100 г. Почва загрязнена в начале сентябри 1979 г. Химические мелиоранты (гипс — 22.т/га, серная кислота — 12,5 т/га) в почвы вносили в конце октября 1979 г. Промывную воду, определенную по Волобуеву, дали в три приема разовыми дозами 3000, 2000, 2000 м3/га в июне —шоле 1980 г. Глубина кротовин — 70 см, диаметр — 50 мм. Общая площадь делянок — 28; учетная — 10 мг, размещение делянок рендомизирован-ное. Ширина защитных полос 3 м. В 1981 году вегетировала вико-овсяная смесь на сено, в 1982 г, — яровой ячмень (сорт Московский 121). Агротехника полевых культур общепринятая для Закамской зоны ТАССР.

В почве определяли: гумус — по Тюрину в модификации Симакова, емкость поглощения катнонов — по Бобко и Аски-назн в модификации Алешина, Са и М^ — комплексометри-чески, Иа и К — пламенно-фотометрически но Шолленберге-ру, гидролитическую кислотность — по Каппену, рН — по-теншюметрически, легкогидролнзуемый N — по Тюрнну — Кононовой, нитратный N — снектрофотометрическн с реактивом. Нессдера, подвижные формы фосфора и. калия — по •Чирикову иди Кирсанову на выщелоченном и по Мачигину— .типичном карбонатном черноземах, ннтрнфикашюнную спо-.собность — по Кравкову, механический и микроагрегатный • .состав — по Качнискому, агрегатный анализ — по Саввинову, ■максимальную гигроскопичность — по Николеву, водопроницаемость— с помощью прибора Васильева—Доспехова и по ■ Качинскому. Полный анализ водной вытяжки, влажность, полная и капиллярная влагоемкость « объемная масса, почвы — по общепринятым методам (Агрохимические методы исследования почв. — М„ 1975). Удельный вес НОВ, содер-. жанне нефти, общего железа, ЬЬЭ и количество взвешенных •частиц в НОВ согласно отраслевой методике (Банков У. М... . Еферов Л. В., 1968). В растительных'пробах определили: ■общий азот — по Кьельдалю, фосфор — колориметрически, Ма и К — иламеннофотометрнчески, Са и М^ — комплексомет-.-рнчески.,

. ■ Статистическую обработку урожайных данных и резуль-• татов агрохимических анализов провели по Доспехову Б. А. (1979) и «Методическим указаниям по статистической обработке экспериментальных данных в мелнораццн и почвоведении» (1977). Экономическая эфефктивность приемов рекультивации оценивалась „ но типовой методике (Методика

определения экономической эффективности использования п сельском хозяйстве результатов научно-исследовательских и опытно-конструкторских работ, новой техники, изобретений -и рационализаторских предложений, — М., 1980).

Годы исследования характеризовались сильным отклонением метеорологических условий от среднемноголетних значений. По положительному влиянию метеорологических условий на урожайность полевых культур годы исследования можно было разместить в следующий убывающий ряд: -1982>(1979, 1980) >1981.

Характеристика нефтепромысловых сточных вод

НСВ образуются при добыче, подготовке нефти и включают в себя пластовые и производственные .сточные. воды. Основной объем НСВ составляет сопутствующие ц добываемые с нефтью пластовые воды и, прежде всего, они определяют физико-химические свойства НСВ, iVlинepaлнэaШIя НСВ в условиях Татарской АССР колеблется в пределах от 100 и до 300 г/л. От общего содержания ионов (мэкв/л) на долю С1 приходится примерно 50%, Ыа — 30—35%, Са и М{».(в сумме) — 5—15%. На долю Э04 и НСОз приходится менее 1%. Кроме того, в составе НСВ содержатся многие микроэлементы (Матусевнч В. М., 1976; Миронов Е. Л;, ■ 1976). Основной причиной загрязнения почв НСВ являются -аварийные прорывы трубопроводов из-за высокой коррозионной активности НСВ.

Влияние НСВ на свойства'почвы и урожайность растении

Агрохимические свойства. Обследование производственно загрязненных участков показало, что в последних наблюдается резкое увеличение содержания сухого остатка водной вытяжки. Пользуясь известной классификацией, разработан? ной для природных засоленных почв, обследованные участки могут быть отнесены к среднезасоленным почвам и солончакам, а по характеру распределения солей по профилю к глубокоирофнльным солончакам. Одновременно в загрязненных почвах увеличилось содержание обменного N8 и их можно было отнести к слабосолонцеватым, сильносолонце* ватым и солонцам. В условиях целевого (искусственного) загрязнения было установлено, что засоленность и солонцева-тость почв находятся в очень тесной прямолинейной зависимости от степени загрязнения почв НСВ (соответственно Г|=0,99±0,03 и Гг=0,99—0,04). Обследованные загрязненные почвы по аннонам соответствовали хлор идиому и сульфатно-хлоридному типам засоления, а по катионам — натриевому, магниево-кальиневому и кальциево-натрневому (рис. 1)и

Тип. засоления обусловливался как составом НСВ и типом исходной незагрязненной почвы, так и степенью н давностью загрязнения.

Под влиянием НСВ изменилось содержание в почве макро- и -микроэлементов: увеличилось количество обменного КгО, подвижных форм Мл, Си, Со, Ъп\ уменьшилось легко-гндролизуемого азота и подвижного РзО^ Ннтрнфнкацпон-ная. способность выщелоченного чернозема при сравнительно слабом его загрязнении (=£25 мл НСВ на I кг почвы) увеличилось по сравнению с контролем, на 2/з и подавлялось примерно на при сильном загрязнении (60—140 мл ИСВ на I кг почвы), В полевых условиях в загрязненной НСВ почве наблюдалось вымывание органических веществ из 0—20 см слоя и накопление их в нижележащих горизонтах, хотя в целом в слое 0—60 см содержание гумуса изменилось незначительно.

Агрофизические свойства. В тяжелосуглинистом типичном карбонатном черноземе под влиянием НСВ повышалась глы-бистость и уменьшилось содержание агрономически ценных агрегатов размером 0,25—3 мм. Коэффициент структурности под влиянием НСВ непосредственно после загрязнения изменился незначительно, но по истечении 11 месяцев с момента загрязнения этот показатель пахотного слоя снизился почти в 2 раза. В механическом составе почвы под влиянием загрязнения ее НСВ заметных изменений не наблюдалось, однако резко возросла дисперсность и снизился показатель микроструктурностн. Ухудшение макро- и микроструктурности загрязненных почв в свою очередь привело к снижению водопроницаемости. Последнее особенно сильно проявилось при загрязнении сред несу глинистого выщелоченного чернозема.

Устойчивость новообразованных свойств. В гумидных условиях освобождение загрязненных почв от основной массы солей при благоприятных условиях происходит в течение первого года (Солнцева Н. П., 1981). В наших условиях за 3 года из метрового слоя выщелоченного чернозема было вынесено только чуть больше половины (54,%) солей. На тяжелосуглинистом типичном карбонатном черноземе было вымыто несколько больше солен в связи с более высоким коэффициентом увлажнения (осадки; испарение), чем на выщелоченном черноземе. Корреляционный анализ показал наличие тесной криволинейной зависимости между коэффициентом увлажнения и рассолением (или засолением) метрового слоя в течение первых 2—3-х лет <%* <=0,85^:0,48),

Динамика обменного Ма заметно отличалась от солевого режима прежде всего тем, что если соли наиболее интенсивно вымывались в первый период, то содержание Ма за это

? 0

M

s га

*•

Тч АО

Ч

и If

to

« го

ч

M too

Ï 0

ч »

-4 so

- f ' , Q . to

6 « ■

eo

'S.

« AO

t

100

t íí d « <t -At tKi/ІОО г^гіот/»!

«о о ю « зо о го : ад

■/•Л*

. . Ь-1 : ' -;;,- :.;- Ç-з 'V. V ■:■■

Рос* I. ^B^tuAMue J/CÔ - /¿et , ^Vy^o^^^'/.

Ш. V:' Ш so* 11 . И щ: ГЦ ^ СИ л /"

время или уменьшалось незначительно, или даже увеличилось. Заметное снижение содержания поглощенного Ыа обнаружилось примерно через 2 года с начала наблюдения. К этому времени'количество поглощенного N3 в слое 0—60 см уменьшилось примерно на '/з от исходного содержания. ;

В неблагоприятных для рассоления почвы условиях, восстановление нарушенных почв продолжается, видимо, десятилетиями. Как показали экспедиционные обследования, на некоторых ста роза грязненных участках растительность отсутствует в течение 7—15 лет.

Урожайность полевых культур. Урожаи 'зерна и соломы ячменя в условиях вегетационного опыта находились в тесной криволинейной зависимости от степени загрязнения выщелоченного чернозема. До определенного уровня загрязнения почвы (0,37% водорастворимых солей) урожаи зёрна ячменя повышались, и лишь затем началось постепенное, а впоследствии и резкое снижение урожая вплоть до полной гибели растений. ,

В полевых условиях корреляция между засоленностью почв и урожайностью носит сложный характер, хотя в общих чертах и здесь наблюдается некоторое положительное влияние на урожайность слабого и угнетающее — сильного загрязнения почвы. Главное отличие состояло в том, что кор-' реляция «степень загрязнения — урожайность» в полевых условиях была менее тесной, угнетение растений наблюдалось при меньших значениях засоленности п стимулирующее влияние слабого загрязнения не всегда было стабильным. Урожаи более тесно коррелировали с весенними, нежели осел-.ними содержаниями солей.

Обоснование приемов рекультивации загрязненной НСВ почвы'

Отсутствие исследований по рекультивации изучаемых почв и в то же время определенное их сходство с природными солонцами и солончаками вызывали необходимость обратиться к материалам, посвященным освоению и окультуриванию последних. Как известно, наиболее радикальными приемами освоения природных солонцов и солончаков являются их промывание и химическая мелиорация, в 'связи с чем последние испытаны в качестве способа рекультивации изучаемых почв.

Влияние промывания и химической мелиорации на свойства загрязненной почвы. Результаты лабораторного опыта по изучению ионного состава фильтратов из загрязненного НСВ выщелоченного чернозема, показали, что вымывание большинства ионов — Са, К, N3, С1 во .многом сходны и носят затухающий характер. Статистическая обработка ре-'

vw. täva і

» tf Є о /Л»»*.«» О • »V& • ПОТ / * . rCiy'-t •» " '%

■ 4': и .4 j, ■ в u - •. • ь • ft u г її/';

V. «TS*

.- р ', ' tO ' ■ 1J : ■ '. . ■,. : у. - J . Г". . ' ^

—f/P/-. ■.

(if)

іп+г+п •••

Püft S. J&JVAHUÍ хшч-UfftJaoù лглиоріции и rtfioxtuiittui мл {tytfimmut с&шчмою J&' 4 мімікемтяе J/Sâ tç/Hvtf&Wx ;

AMirtWM J«*J»!¿»It4*№«f Ж»»-(MOryíJj/tл««я (Л^ и А ^

■ ■ ■ --- ; .".'■/V: H

' * ыкс*их. тттмыаи*

€ ж. 1979t J ta*t»M>tt*o*f -tx. іУ?8 «; »foitgtMt С üftotftow *t&?ttt.

зультатов серии модельных опытов показала, что зависимость' между нормой промывания и интенсивностью рассоления (засоленность до промывки: засоленность после промывки) описывается чаше всего логарифмическим уравнением. Следовательно, формула Волобуева В. Р., описывающая зависимость содержания солей от промывных норм логарифмическим уравнением, может быть использована и для изучаемых почв.

Промывание почвы в колонках без внесения ' мелиорантов'заметно увеличило содержание обменного Ма, особенно в подпахотных слоях. Снижение солонцеватости почв под влиянием гипса и серной кислоты обнаружилось главным образом в слое 0—20 см, хотя оно отмечалось и в слое 20—40 см.

Промывание без химической мелиорации не привело к заметному рассолониеванню загрязненных почв н в полевых условиях (рис. 2). Положительное влияние внесенных с осени гипса и серной кислоты проявилось уже к весне следующего года. На выщелоченном черноземе в эквивалентных дозах более сильное рассолонцевающее действие оказал гипс. В то же время в условиях типичного карбонатного чернозема существенной разницы между мелиорантами во влиянии на содержание обменного Ыа не было и расчетное рассолонцева-ние было достигнуто примерно через 20 месяцев после внесения мелиорантов.

Промывание выщелоченного чернозема водой из расчета 3600 м3/га без внесения мелиорантов снизило содержание сухого остатка, но не обеспечило расчетного рассоления (0,2%). Необходимое рассоление в течение одного вегетационного периода было достигнуто лишь при сочетании промывания с химической мелиорацией. Показатель солеотдачн (а), рассчитанный на основании фактических данных но формуле Волобуева, при внесении гипса пли кислоты были близкими к значениям, рекомендуемым для суглинистой ночвы хлоридного типа засоления (Указания по проведению промывок засоленных земель. — М„ 1973). Следовательно, в условия,^ выщелоченного чернозема в первом приближении для определения норм промывания, при сочетании последнего с химической мелиорацией, могут быть использованы подходы и показатели, рекомендуемые для природных засоленных почв.

Контроль рассоления загрязненного НСВ типичного карбонатного чернозема при промывании в сочетании с химической мелиорацией по общему содержанию водорастворимых солей оказался весьма затруднительным, так как после промывания химически мелиорированных почв содержание солей в них не только не уменьшилось, а даже несколько увеличилось, хотя урожаи культур но этим вариантам были а

наиболее близкими к уровню контроля. Корреляционный анализ показал,что наиболее тесными были зависимости урожаев испытанных культур от содержания водорастворимого N3 н'01. Корреляция урожаев от общего содержания водорастворимых солей, суммы токсичных солей, рассчитанных согласно указаниям Базнлевнч Н. И., Панковой Е. И. (1972) и по номограмме Мннашнной Н. Г. (1978), оказались менее тесными, чем от содержания этих ионов. Таким образом, при химической мелиорации загрязненных НОВ почв, особенно карбонатных, степень их рассоления надежнее контролировать но содержанию С1 и N3 в волной вытяжке.

Под влиянием промывания и химической мелиорации первоначальный тип засоления загрязненных почв претерпел существенные изменения. Хлоридно-кальциево-натрневый тип засоления под воздействием промывок без химической мелиорации превратился в хлоридио-натриевый, а в случае внесения гипса и серной кислоты наблюдался переход соответственно в сульфатно-хлоридный и хлоридно-сульфатный типы засоления.

Через полгода после внесения мелиорантов, особенно кислоты, в пахотном слое типичного карбонатного чернозема наблюдалось увеличение количества агрономически ценных водопрочных агрегатов и снижение глыбистости. Промывание химически мелиорированных почв, особенно с внесением кислоты, повысило глыбистость и уменьшило количество водопрочных агрегатов размером >-0,25 мм, хотя по сравнению с загрязненной мелиорированные ночпы по этим показателям выглядел]! лучше. Водопроницаемость загрязненного типичного карбонатного чернозема от кислованни не улучшилась, а от гипсования — увеличилась на 25%.

Химическая мелиорация и промывание загрязненной НОВ почвы повысили также содержание в ней подвижных форм МРК. Гипсование способствовало значительному закреплению гумуса в верхнем слое, хотя и не устраняло полностью миграцию органических веществ.

Влияние промывания и химической мелиорации на величину и химический состав урожаев некоторых сельскохозяйственных культур. Изменения в агрохимических и агрофизических свойствах под влиянием испытанных приемов рекультивации отразились на урожайности нолевых культур (таблица). Особенно эффективными были испытанные приемы рекультивации на выщелоченном черноземе. На типичном карбонатном черноземе промывание без внесения мелиорантов не оказало существенного влияния на урожай сена. Лишь сочетание промывки с химической мелиорацией позволило получить урожаи, близкие к контрольному уровню. Последействие внесенных осенью 1979 г. химических мелиорантов на урожай

о

ячменя проявилось достаточно четко, в то время как на промытой {без химической мелиорации) почве повышения урожая зерна не наблюдалось. '

Положительное влияние кротования на урожайность ви-ко-овсяной смеси и ярового ячменя не обнаружилось. Отмеченное объясняется, видимо, как хорошей дренирован костью подстилающей материнской породы опытного участка, так и "глубоким залеганием грунтовых вод (>10 м) и небольшим размером промываемых делянок и в целом опытного участка. Ведь, по данным ряда исследований (Мелиорация засоленных'и солонцовых почв. —тлМ., 1967; Минашина Н. Г., 1978; Азанов Ж. У- и др., 1980), при наличии вышеназванных условий промывание может быть достаточно эффективным и без строительства искусственного дренажа.

'Таблица

Влияние химической мелиорации и промывания водой' загрязненных НСВ почв на урожайность некоторых культур ;

1091**,

1960*, Ш1КО- '19Й2**,

Варианты опыта озимая рожь о вея на я- яровой ячмень

смеси

зерно | солома сено зерно солома.

Контроль—

незагрязненная почва ■ зз,о' 43,7 •М.9 40,9

Загрязненная почва (ЗП) 1,2 .1,8' ■ 19,1 16.3 48 <7 '

ЗП + промывание (П) 165 21,6 '19,3 17.8 39Й

ЗП + гипсование + П . 20.4 "24,7 30,1 22,6

ЗП + кислованнс.+ П 23.6 ■30,1 зб;4 23,3 45,6

НСРц 2,0 3,5 5,7 7,2

* Среднегумусниіі среднее углшшстый выщелоченный чернозем. ** Среанегумусный тяжелосуглинистый типичный карбонатный чернозем, проживание проведено на фокє'кротоваїшя. -

Испытанные приемы рекультивации оказали заметное влияние на химический состав растений. На загрязненных почвах содержание N. Р, К, как правило, выше, чем на «чистой» и рекультивированной почвах. Более сильному изменению подвержен химический состав соломы, нежели зерна", Промывание'без'химической мелиорации, если оно при* водило к заметному повышению-урожая' (озимая рожь на выщелоченном черноземе), сопровождается, чаще всего, снижением содержания макроэлементов^ особенно в вегетативной части. Гипсование привело к повышению содержания Са в сене внко-овсяной смеси и снижению N3 в соломе ржи' и ярового ячменя.. •

Экономическая эффективность приемов рекультивации

Ежегодно прямые потерн (ущерб) от загрязнения в растениеводстве в пнде снижения прибыли составили в зависимости от конкретных условии (степень и возраст загрязнения, почвенная разность, возделываемые культуры, погодные условия и т. д.) от 75,29 до 380,62 руб/га. Под влиянием хн-• мнческой мелиорации и промывания ущерб от загрязнения земель НОВ резко снизился и тем самым обеспечилась экономическая эффективность испытанных приемов рекультивации. Испытанные приемы обеспечили получение годового экономического эффекта с каждого гектара 25,66 — 145,19 руб. •Особенно эффективным было сочетание промывания с кис-лованнем. Экономически оправданным было также промывание без химической мелиорации, хотя выход продукции по этому варианту был примерно на 25% ниже, чем на химически мелиорированных участках. Наиболее эффективным оказались испытанные приемы в условиях среднесуглинистого выщелоченного чернозема, где затраты на рекультивацию окупаются за 3 года. На типичном карбонатном черноземе этот показатель равнялся 5—6 годам. Испытанные приемы на обеих почвенных разностях являются рентабельными и в зависимости от вариантов опыта каждый рубль затрат на рекультивацию приносит 1,32—2,96 руб. прибыли.

Выводы

1. На предприятиях производственного объединения «Татнефть» нефтепромысловые сточные воды представлены хло-ридно-натриевыми рассолами. Загрязнение ими выщелоченного и типичного карбонатного черноземов приводит к существенному изменению солевого режима почв, превращению их в техногенные солонцы — солончаки различного типа засоления. Степень и характер засоления и солонцеватостн загрязненных почв могут быть весьма различными.

2. В качестве агрохимических*) тестов для установления границ загрязненных территорий и оценки их уровня загрязнения могут быть использованы степень солонцеватостн почвы, содержание сухого остатка водной вытяжки, водорастворимого N3 и хлор-нона. Прн химической мелиорации и промывании загрязненных почв, особенно карбонатных, уропень рассоления надежнее контролировать двумя последними показателями.

3. Загрязнение типичного карбонатного и выщелоченного черноземов нефтепромысловой сточной водой ухудшает их водно-физические свойства: уменьшается количество агрономически ценных макро- и мпкроагрегатов, возрастает коли-

И

чество недоступной влаги,-дисперсность и глыбистость- почвы. Ухудшение структурности загрязненных почв, в свою очередь, резко снижает их водопроницаемость.* .

- • 4. Под влиянием НСВ в содержании подвижных форм

- макро- и микроэлементов в изучаемых почвах происходили существенные изменения: увеличилось количество обменного

• К;0, N—М03, Мп, Си, Мо, Со, 2п; уменьшилось,— содержание подвижного Р2О3 и легкогидролизуемого азота. Ннтри-. фицируюшая способность в зависимости от степени загряз- нения, выщелоченного чернозема либо возрастает (слабое за. грязненне), либо подавляется {сильное загрязнение).

5. В условиях Закамьн Татарской ЛССР новообразованные свойства почв, вызванные загрязнением НСВ, достаточно устойчивы. В некоторых случаях высокая засоленность и.

солониева гость загрязненных почв сохраняется в течение -7—15 лег. . . '

6. Естественное рассоление метрового слоя типичного карбонатного и.выгцелоченого черноземов за первые Згода наблюдалось при глубоком залегании грунтовых вод (>•10 м), хорошей дренированности подстилающих пород н заметном превышении осадков над испарением. Интенсивность естественного; рассолонцевания изучаемых почв была примерно в 2 раза ниже таковой рассоления и в течение 1— 2 лет после загрязнения рассолонцевание практически не наблюдалось.

7. Урожайность сельскохозяйственных культур находилась в тесной криволинейной зависимости от степени загрязнения почвы НСВ: снижалась при сильном и несколько повышалась при слабом загрязнении. Последнее заметнее появлялось в реакции солеустойчнвой культуры (яровой ячмень) и при нормальном снабжении растений влагой. Уро: жаи теснее коррелировали с !весенним( "нежели осенним содержанием солей, и на засоление более чутко реагировали генеративные органы.

8. Вымывание Са, М^, Ыа, К, С1 и рассоление загрязненной почвы (выщелоченный чернозем) в целом носят затухающий характер. Для описания зависимости между нормой промывания и интенсивностью рассоления лучше подходило логарифмическое уравнение. Основная масса солей загрязнен; ной почвы вымывается в виде хлоридов Са, Мв, Иа.

9.' Рекультивация почв, загрязненных НСВ, возможна путем их промывания и химической мелиорации. Промывные нормы могут быть рассчитаны по уравнению В. Р. Волобуе-ва, дозы химических мелиорантов по формуле, предложенной для многонатриевых солонцов нейтрального засоления. При глубоком залегании грунтовых вод (~>10 м) н хорошей дренированности подстилающих пород, эти приемы.-могут быть

достаточно эффективными II * без искусственного дренажа (кротование),

10. В условиях типичного карбонатного чернозема, загрязненного, НСВ, серная кислота была примерно равноценной эквивалентной дозе гипса по рассолонцевающему действию и уступила ей по влиянию иа структуру и водопроницаемость. На выщелоченном черноземе действие химических мелиорантов на эти свойства было примерно одинаковым, хотя более заметный рассолонцеваюшдй эффект проявил гнпс.

11. Внесение расчетных доз гипса и серной кислоты существенно снижает показатели солеотдачн изучаемых почв и повышает эффективность промывок, фактические показатели солеотдачн загрязненных почв не всегда соответствовали показателям, рекомендованным для природных солончаков.

12. Испытанные приемы рекультивации загрязненного ■,НСВ выщелоченного среднегумусного чернозема способствовали повышению в нем подвижных форм N. Р, К, сниже-.нню легкорастворимых, соединений некоторых микроэлементов и существенно не уменьшали содержание гумуса в слое 0—60 см. .

13. Химическая мелиорация изучаемых иочв в сочетании с промывкой обеспечила получение урожаев испытанных ио--левых культур, близких по количеству и качеству (содержание М, Р, К, Са, Ыа) к урожаям на незагрязненной почве,

14. Разработанные приемы рекультивации загрязненных НОВ типичного карбонатного и выщелоченного черноземов ■в условиях Закамья Татарской АССР являются рентабельными и обеспечивают получение годового экономического эффекта с каждого гектара в размере от 25,66 до 145,19 р>'С.

Предложения производству

1. Для установления границ загрязненных НСВ территории н оценки их уровня загрязнения следует использовать следующие агрохимические показатели: степень солонцева--тости почвы, содержание сухого остатка водной вытяжки, водорастворимого N3 и хлор-нона. При химической мелиорации и промывании загрязненных почв, особенно карбонатных, ■степень их рассоления надежнее контролировать двумя последними показателями,

2. Рекультивация почв, загрязненных НСВ, возможна пу-(Тем их промывания и химической мелиорации. В нервом . приближении промывные нормы могут быть рассчитаны по

уравнению Волобуева В. Р., а дозы химических мелиорантов по формуле, предложенной для мпогонатрневых солон-

цов нейтрального засоления. В качестве химического мелиоранта наряду с гипсом может быть использована серная кислота. При глубоком залегании грунтовых вод (>>10 м) и хорошей дренированности подстилающих пород промывание в сочетании с химической мелиорацией может быть достаточ-ло эффективным и без искусственного дренажа.

IПо материалам диссертации опубликованы следующие работы::

]. Гилязов М. Ю. К вопросу о химической мелиорации* почв, загрязненных сточными водами нефтяных месторождений ТАССР.;— Тезисы докл. IV респ. науч.-прак, конф. по -вопросам химизации сельского хозяйства. — Казань, 1978, с. 40—41.

2. Гайнутдинов М, 3., Гайсин И. А., Храмов И. Т., Гнля-зов М. Ю. Загрязнение почв нефтепромысловыми сточными лводамн. — Тезисы докл. Всес. науч.-техн, конф. «Проблемы разработки автоматизированных систем наблюдения, контроля it оценки состояния окружающей среды». — Казань, ',1979, с. 128—129.

3. Саттаров У. Г.'и др. Влияние засоления почв нефтепромысловыми сточными водами (НСВ) на агрохимические

-свойства и подходы к их рекультивации. — Тезисы докл. tBcec. совещания-семинара по охране окружающей среды в лефтяной промышленности. — Уфа, 1980, с. 24—26.

4. Гайнутдинов М, 3., Храмов И. Т„ Гилязов М, Ю„ Гайсин И. А. Агрохимические свойства засоленных почв в районах нефтедобычи и возможности их рекультивации. — Тезисы докл. науч.-техн. конф. «Охрана природы в нефтяной промышленности Татарии». — Альметьевск, 1980, с. 37—40.

5. Саттаров У. Г, и др.* Некоторые результаты комплексных исследований по рекультивации земель в объединении «Татнефть». — Реферативный науч.-техн. сб. «Коррозия и оащита в нефтегазовой промышленности», 1982, вып. 3, с. 29—31.

.. 6. Гайнутдинов М. 3., Гилязов М..Ю., Храмов И. Т. Изменение агрохимических свойств выщелоченных черноземов под влиянием нефтепромысловых сточных вод и их рекультивация. — Агрохимия, 1982, Кг 7, с. 111—116.

7. Гайнутдинов М. 3., Храмов'!-!. Т., Гилязов М. Ю. Рекультивация техногенно-засоленных земель на нефтепромыслах Татарской АССР. — Тезисы докл. респ. науч.-прак. конф. «Проблемы охраны окружающей среды и подготовка специалистов в высших учебных заведениях». — Казань, 1982, с. 84—85.

8. Гайнутдинов М. 3., Храмов И, Т., Гилязов М. Ю. К во-■ 14

просу рекультивации земель, нарушенных нефтяной промышленностью.— Тезисы докл. Всес. науч.-пронз. конф. «Рекультивация земель в СССР», том 2. — М., 1982, с. 188—189.

9. Даутов Р. К. и др. Нарушения бногеохнмнческого круговорота веществ, вызванные загрязнением почвы нефтью и нефтепромысловыми сточными водами (НСВ). — Тезисы докл. Всес. конф. «Биогеохнмическнй круговорот веществ».— М., Наука, 1982, с. 162—163.

10. Гайнутдинов М. 3., Храмов И. Т., Гилязов М. Ю. Загрязнение почв нефтепромысловыми сточными водами. — Химия в с.-х. 1985, .Уэ 3, с. 68—70.

Л 54549 15/УИ—85 г. Объем 1 п. л. Заказ 1935, Тираж 100

Типография Московской с.-х. академии им. К. А. Тимирязева 127550, Москва И-550, Тимирязевская ул., 44