Бесплатный автореферат и диссертация по сельскому хозяйству на тему

Улучшение свойств закрытого грунта сорбентмелиорантами

ВАК РФ 06.01.02, Мелиорация, рекультивация и охрана земель

Автореферат диссертации по теме "Улучшение свойств закрытого грунта сорбентмелиорантами"

1С-0ИТ» ; РОССИЙСКАЯ АКАДЕМИЯ СЕЛЬСКОХОЗЯЙСТВЕННЫХ НАУК

ВСЕРОССИЙСКИЙ НАУЧНО-ИССЛЕДОВАТЕЛЬСКИЙ ИНСТИТУТ ГИДРОТЕХНИКИ И МЕЛИОРАЦИИ ИМ. А. Н. КОСТИКОВА (ВНИИГиМ)

На правах рукописи

НГУЕН СУАН ХАЙ

УЛУЧШЕНИЕ СВОЙСТВ ЗАКРЫТОГО ГРУНТА СОРБЕНТМЕЛИОРАНТАМИ

06.01.02 - Сельскохозяйственные мелиорации

АВТОРЕФЕРАТ

■ диссертации на соискание ученой степени кандидата сельскохозяйственных наук

Москва - 1996

Работа выполнена в .отделе природоохранных, технологий Всероссийского научно-исследовательского института гидротехники и мелиорации.им А. Й. Костикова.

Научный руководитель: -

доктор технических наук, старший научный сотрудник Кирейчева Л.В.

Официальные оппоненты: -

доктор сельскохозяйственных наук, профессор Шуравилин А. В.

кандидат сельскохозяйственных наук, старший научный сотрудник Наксименко В. П.

Бедующая организация - ИД "Союзводпроект"

Защита состоится " -2-4 " октября 1996 г. в 10 часов на заседании диссертационного совета по присуждению ученой степени кандидата сельскохозяйственных наук К 099.05.01 при Все-российском-н-аучно-исследовательск-ом -институте- гидротехники и мелиорации им. А.Н. Костикова по.адресу: 127550. Москва, ул. Большая Академическая, 44, ВНШГиМ.

С диссертацией можно ознакомиться в библиотеке ВНИИГиМ.

Автореферат разослан " " сентября 1996 г.

Ученый секретарь диссертационного совета, кандидат технических наук

Е.Л. Воронцова

ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫ

Актуальность . В связи с ухудшением общей экологической ситуации в регионах интенсивной антропогенной деятельности актуальной задачей является получение экологически чистой продукции. Академик РАСХН H.H. • Липатов одну из своих последних статей-лекций, посвященных проблеме, продовольствия, озаглавил так: " Людей погубит не.голод, а качество продуктов питания". На конференции ООН по окружающей среде' и развитии в 1992- г. Россия названа в группе самых загрязненных в экологическом отношении стран на планете.

Широко распространенное загрязнение окружающей среды тяжелыми металлами создало серьезные проблемы для безопасного сельскохозяйственного использования почв, находящихся, вблизи крупных промышленных городов, металлургических предприятий и автодорог.

Токсичность тяжелых металлов приводит к деградации почв, ухушает качество сельскохозяйственных продуктов и уменьшает их урожайность. Тякелые металлы накапливаются в почве, растениях и. наконец, в животных и людях по трофической цепи, что приводит к их болезням и гибели. Наиболее загрязненным является закрытый грунт, где выращивается овощная продукция, потребление которой с каждым годом возрастает." Степень загрязнения определяется длительностью эксплуатации закрытого грунта. Поэтому технологией производства плодоовощной продукции в теплицах предусматривается ' замена грунта через определенные периода времени, что требует значительных материальных затрат.

Поэтому снижение токсических свойств закрытого грунта с целью получения экологически чистой продукции и продление срока его эксплуатации является актуальной задачей и имеет большое практическое значение.

Цель и задачи исследований.

Цель® настоящей работы является проверка эффективности нового сорбентмелиоранта, созданного во ВНИИГиМе на основе органических и минеральных веществ (патент РФ И 2049107, авторы Столяров А. И, ц Кирейчева JI. В, Глазунова И. В) и способного сникать токсичности-лочвы и грунта, поглощать и связывать в недоступные для растений формы тяжелые металлы (препятствуя вво-

ду их в биологический круговорот), а такке обоснование эффективной дозы его внесения в тепличный грунт.

Для реализации указанной цели были поставлены и решены следующие задачи:

- изучить основные свойства естественных и искусственных сорбентов и обосновать'компонентный состав нового сорбентмели-оранта для условий закрытого'грунта; _

- исследовать сорбвдонные свойства и удельную поверхность нового сорбентмелиоранта;

- оценить эффективность его действия для снижения токсических свойств закрытого;грунта;

- обосновать эффективную дозу внесения сорбентмелиоранта -в тепличный грунт.

Методика исследований'.

В лаборатории были изучены основные свойства естественных и искусственных сорбентов и обоснован компонентный состав нового сорбентмелиоранта для тепличного грунта.

На основе теоретических и лабораторных экспериментов исследован механизм действия сорбентмелиоранта. ,

Экспериментальная .часть работы по оценке эффективности . действия аорбентмелиоранта выполнена в 1993 - 1995 гг. в опытно-производственных условиях ТСХА по известным методикам.

Научная новизна и основные положения, выносимые на защиту.

В диссертационной работе на основе лабораторных и натурных экспериментов изучены свойства и исследован механизм действия нового сорбентмелиоранта. а1 также его эффективность при получении экологически чистой овощной продукции в закрытом грунте.

Установлены закономерности поступления тяжелых металлов в растительную продукцию при использовании сорбентмелиоранта и без него.' .

Научно обоснована эффективная доза внесения сорбентмелиоранта в тепличный грунт. ■ ■ ■ • .

Практическая значимость состоит в использовании нового сорбентмелиоранта для получения экологически чистой продукции в закрытом грунте и продлении срока его действия. Разработанные рекомендации по внесению сорбьатмелкоранта могут быть ис-

пользованы в тепличном хозяйстве и при проведении химической ' мелиорации земель.

Апробация работы. Материалы исследований обсуждались на . секциях Ученного Совета ВНЖЖ в 1995 гг. были доложены на научно-технической конференции в ИГУП, а также на Всероссийском совещании по проблеме " Мониторинг тяжелых металлов, радионуклидов и совершенствование методики агрохимических исследований в ландшафтном земледелии". (ВИУА, Май 1995).

Публикация. По теме диссертации опубликовано 4 работы в том числе 2 во Вьетнаме. ' "

Структура и объем работы: Диссертация состоит из введения, четырех глав, выводов и предложений, списка использованной литературы из 121 наименования : изложена на 148 страницах машинописного текста, включая 17 рисунков. 35 таблиц.

В первой главе по литературным источникам осуществлен „ анализ существующих источников загрязнения почв, видов загрязнения, их опасность и предельно-допустимые концентрации.

Вопросами миграции'тяжелых металлов, их влияния на почвы и растения занимались В.-И. Вернадский, Ю.А. Алексеев, Ю.В. Алексеев. Г. А. Гармаш, М.А. Глазовская, В. Б. Ильин,' Н, 3. Мила-щенко;1 М. М. Овчаренко, Б.А. Ягодин, И. А. Шильников, В.Ф. Ладо-нин и многие другие.

^ Почти повсеместно проявляются тенденции ухудшения почвенного покрова в результате антропогенной деятельности. Площади земель в России загрязненные в разной степени выбросами промышленных предприятий достигли 62 млн.га, а сами выбросы составляют ежегодно 30-35 млн.тонн вредных веществ.

По характеру источники загрязнения делятся на:

- промышленное (техногенное) - загрязнение почв и других компонентов биосферы за счет функционирования промышленных прёдприятий; ч - '

- радиоактивное - антропогенное или природное накопление радионуклидов, вызывающее негативные • токсико-экологические последствия; ,

- сельскохозяйственное (агрогенное) - загрязнение окружа-

ющей среда в результате неправильного использования пестицидов, . внесения сверхнормативных доз' минеральных и органических удобрений, поступления отходов и стоков животноводческих ферм и т.д.

Основные пути промышленного загрязнения - через атмосферу при осаждении паров, аэрозолей, пыли или растворенных поллю-тантов с дотаем и снегом. Наиболее сильное загрязнение атмосферы формируется за счет промышленных выбросов.4

Значительная доля загрязняющих веществ попадает в воздух из труб и вентиляционных каналов: большая часть осаждается вблизи. {1-2 км) от предприятий, некоторое количество переносится далеко и выпадает в пределах'3-4 и до 8-10 километров."

Промышленные сточные воды непосредственно или через отстойники могут загрязнять реки,' замкнутые бассейны, куда поступает сток. Использование воды из таких источников для полива сельскохозяйственных культур, пастбищ приводит к загрязнению почв. При фильтрации и испарении воды вся масса поллютантов, поступившая с поливной водой, поглощается поверхностным пахотным слоем до глубины 20-30 см. В таких условиях ежегодно повышается содержание загрязняющих веществ в корнеобитаемом слое сельскохозяйственных угодий. _ .

Сельскохозяйственное загрязнение почвы происходит в результате неправильного использования пестицидов, внесения сверхнормативных доз минеральных и органических удобрений, поступления отходов и стоков животноводческих ферм и др. В мире ежегодно производят 100 млн.тонн действующего 'вещества удобрений.

В связи с вредным воздействием тяжелых металлов на свойства почв и сельскохозяйственных растений вводятся юс ограничения по предельно-допустимым количествам (ПДК).

В диссертации приведено влияние отдельных наиболее токсичных элементов в почве-и растительной продукции, . их подвижность и миграция.

• Применяемые в' настоящее время мероприятия по детоксикации. почв, загрязненных тяжелыми меюллами и другими поллютантами,' представлены следующим перечнем:

- удаление загрязненного слоя и его захоронение;

- инактивация или снижение токсического действия поллютантов с помощью иошообменных смол, органически/, веществ, об-

- 5 -

разующих хелатные соединения:

- известкование, внесение органических удобрений, сорбирующих поллютанты. либо снижающих их поступление в растения;

- внесение минеральных удобрений- (например, фосфорные снижают токсическое действие свинца, меди, цинка, кадмия);

- выращивание культур, устойчивых к загрязнению;

- выращивание культур, способных выносить из почвы токсические вещества. ■ . , ч

Во второй главе выполнена разработка оптимального компонентного состава мелиоранта для снижения токсических свойств тепличного грунта и получения экологически чистой продукции.

Выполненный анализ литературных источников о различных способах детоксиклши и механизмах самоочищения почв, а также собственные исследования по разработке и использованию мелиорантов, позволили сформулировать основные требования к компо-■ нентному составу вновь создаваемых сорбентмёлиорантов применительно к тепличному грунту ( Л.В. Кирейчева, И.В. Глазунова):

1. Высокая емкость поглощения композиции.

2. Одновременное присутствие органической, и минеральной составляющих в композиции.

3. Физиологическая нейтральность (рН = 6,0...7,5).

.4, .Способность композиции .сорбировать подвижные формы тяжелых металлов, переводя их в неподвижные формы.

5. Повышенная гидроаккумулирующая способность композиции.

6. Наличие в композиции структурообразователя.

В диссертационной работе детально проанализированы исходные требования на разработку нового сорбентмелиоранта, методика приготовления его композиции в лабораторных условиях, определение емкости катионного обмена (ЕКО) отдельных компонентов и подготовленных смесей, определение удельной поверхности, механизм действия сорбентмелиоранта в почве.

Был выбран новый химмелиорант СОРБЭКС, стоящий из 65% сапропеля, 25% цеолита и 10% сульфата алюминия, который характеризуется высокой . емкостью поглощения <256 иг-экв на 100 г смеси) и физической нейтральностью (рН находится в пределах 6.5 - 7, 0) \

Дополнительные изучения характеристик СОРБЭКСа, выполненные автором совместно с C.B. Захаровым показали, что он обладает значительной удельной поверхность» - 160 j^/r. Механизм

действия сорбентмелиоранта "СОРБЭКС" при внесении его в почву весьма сложен и включает в себя различные процессы : механическое, физическое, химическое, физико-химическое поглощения, обеспечивающие снижение токсичности загрязненного грунта. В диссертации детально проанализированы процессы. . протекающие при взаимодействии СОРБЭКСа с почвой . Предлагаемый сорбентме-лиоранг "СОРБЭКС" удачно сочетает свойства сапропеля как удобрения (содержание органики в сапропеле составляет 28 - 3055) с минеральными добавками - цеолит и химическим веществом (сульфат алюминия). Последний выступает в качестве коагулянта, в результате чего.в цеолите и сапропеле освобождаются .дополнительные емкости и увеличивается сорбционная способность. Это подтверждается тем. что ЕКО у СОРБЭКСа выше, чем суммарная емкость составляющих его компонентов. Аналогичная картина наблюдается и с результатами определения удельной поверхности отдельных составляющих СОРБЭКСа'. (Табл. 1).

Таблица 1.

Значения удельной поверхности и емкость поглощения сорбентов.

1 | Компонент. 1 - ■ - ■ 1 1 Удельная .поверхность! 1 Емкость поглощения!

1 1 1 г/м2 1 1 г мг-экв/100 г 1

1 IСОРБЭКС 1 160 | 256 I

I Цеолит 1 139 I 31 1

I Сапропель 1 66 I I 1 190 I Г

Для оценки поглотительной способности нового сорбентмели-оранта И. В. Глазуновой были проведены лабораторные эксперименты в почвенных сосудах (колонки <3=150мм . Ь=180мм). Почва для опытов была выбрана путем экологического обследования местности для Московской области, как наиболее.нуждающейся в детокси-кации (легкосуглинистая почва Люберецких шлей фильтрации из • совхоза им.Моссовета). ' -•,'.."•

В лабораторных условиях .в- качестве экспериментального растения был выбран овес, как сельскохозяйственная культура-мелиорант. поглощающая из почвы наибольшее количество тяжелых металлов.

Применение СОРБЭКСа позволило получить экологически чистую продукцию на почве, .в которую был внесен этот- сорбентмели-орант. Внесение сорбентмелиоранта в почву позволило не только снизить вынос тяжелых металлов растениями овса из почвы: по Ш - в 7.5 раза. Си - в 1.5, 2п - в 1.9, РЬ - в 2.4. Ре - в 4.4, по Мп - в 5 раз. но . и .повысить урожай на 33. - 39%. .

Разработка нового эффективного органоминерального сорбентмелиоранта потребовала проведение широкой опытно-производственной проверки.

Третья глава посвящена исследованию эффективности действия нового сорбентмелиоранта в условиях закрытого грунта.

Для теплиц, как правило, в качестве субстрата используется грунт, основанный на торфе. ■ - Торф характеризуется высокой адсорбционной способностью. Это создает благоприятные условия для загрязнения"торфов в естественном сложении за счет поступления загрязнителей атмосферным путем (сухое и мокрое осавде-ние). Торфяники, располагаясь в понижениях рельефа, являются аккумуляторами вод поверхностного стока, которые приносят с собой загрязнители особенно в паводковый период. В условиях напорного, питания источниками загрязнения могут стать и подземные воды.

'В процессе эксплуатации теплиц источниками поступления тяжелых металлов в закрытый грунт могут"быть: поливная вода, минеральные и органические удобрения, агрохимикаты. в широком спектре применяемые в технологиях производства продукции в теплицах для борьбы с вредителями и болезнями сельскохозяйственных растений; выхлопные газы двигателей тракторов и других машин, материалы1 элементов конструкции теплиц.

Автором совместно с В. М., Яшиным была исследована эффективность сорбентмелиоранта в теплицах ТСХА N5 и нового блока. Предварительно были изучены общие характеристики грунта : мощность слоя, плотность. рН и послойное содержание тяжелых металлов по профилю почвы.

Определение содержания тяжелых металлов в образцах грунта и растительно^ продукций выполнено в лаборатории института ЦИ-НАО атомно-абсорбционным методом на атомно-абсорбционном спектрофотометре .ААБ - 30 в. пламени ацетилен-воздух. ■ ■

Результаты содержания тяжелых металлов показаны в табл.2. В наибольшей степени тепличный грунт загрязнен следующими хи-

ыическими элементами lin, Zn, Си. Cr, Pb. M. Содержание меди и цинка превышает ПДК в два и более раза.

Таблица 2 Валовое содержание тяжелых металлов в грунте .. мг/кг (для слоев 0 - 20 и 20 -. 40 см)х

1 1 Теплица 5 i > Новый блок 1..... 1 лд

! Наимено-

i 1

вание Грядка 30 ] Грядка 32 1 Грядка 5 1 Грядка 8

Элемента 1

1

1 1 0-20 20-40 | 0-20 20-40 | 0-20 20-40 I 0-20 t 20-40

1 1 Си . . 112 100 | 106 93 1 122 118 1 I 100 96 I 55

1 Ni 12 14 I 18 20 1 19 24 ! 16 20 1 85

|РЬ 19 22 | 31 23 ! 54 33 I 18 22 ! 30

! Zn 230 243 | 226 ' 240 1 279 263 1 238 249 |100

|Cd - - | - - | - ! 0.5 - | -

1er 35 38 | 36 38 | 72 60 | ,35 37 | -

iHg 0.2 - | - - | | 0.2 - ¡2.1

|Co- . -10 -12 | ■ -8 • .6. 1 -И . 9 | .12 • • 10 | -

IMo i 6 4 1 i 4 3 I- 8 i 7 1 з | 8 |

Внесение сорвзкса рассчитывалось в зависимости от степени загрязнения к осуществлялось непосредственно перед посадкой культур,после завершения необходимого комплекса агротехнических работ по следующей схеме:

- тщательно выравнивали поверхность грядки;

- равномерно рассыпали порошок по поверхности грядки на каждый квадратный метр отдельно;

- тщательно перекапывали грядки на глубину 15-20 см;

- дополнительно перемешивали верхний слой граблями и выполняли планировку грядки. После этого производилась посадка растений. ' .Опыт на .огурцах (при норме внесения 1.0 и 2.0 кг/кв.м)

проводился в тешмце нового блока на , одной грядке К 5. Контрольной грядкой была N 8 . Рассада была высажена 22 - 23 февраля. а окончание вегеташя 18 кола 1994г. До высадки рассады

20 февраля в почву был внесен сорбентмелиорант норной 1 и 2 кг на квадратный метр. В течений вегетационного периода рН в слое грунта 0 - 20 см на опытной грядке изменялся в пределах 6.2 -■ 6.4 .. на контрольной.-. 5.7. -.6.1. Влажность слоя изменялась от 80 до 110 % от веса абсолютно сухого грунта.

Пробы огурцов для определения содержания в них тяжелых металлов отобраны на 44-ый день после высадки рассады в грунт. Содержание тянелых металлов в продукции представлено в табл. 3

- Таблица з

Содержание тяжелых металлов в пробах огурца (среднее из 3 повторностей),'иг/кг. (*)

г 1 ■ - —1 -т I Вариант опыта 1 1 1_ Наименование тяжелых металлов . 1

1 1 1 1 гп Си ' РЬ са N1 1

1 1 I Контрольная | 2. А 1.92 ' 0.06 0. 0014 2.49 i

1 почва 1

1 Почва + 1кг/м2 | 1.3 0.21 0.06 0. 0011 0.11 i

1 СОРБЭКСа |

1 Почва + гкг/м2 1 1.5 0.22 0.07 0.0012 0.12 |

I СОРБЭКСа _ ]

|ПДК для продукции 1 1 10.0 ■ 5.0 0.5 0.03 1

*) на сырой вес

Анализируя результаты, можно отметить следупщее:

- в растительной продукции наблюдается 'повышенное содержание а и Си, также как и в исходном грунте;

- в вариантах, где был внесен СОРБЭКС содержание тяжелых металлов в зеленцах значительно ниже., чем на контроле. Так, содержание . гп меньше в 1.8 раза, меди в 9.1 раз,"' никеля в 22.6;

- норма 1 кг/мг сорбента оказалось достаточной для снижения поступления тяжелых металлов в биологический круговорот.

Испытание сорбентмелиоранта' СОРБЭКС при выращивании слад-' кого перца на семена проводилось в теплице К 5 с 25 апреля по 15 шля. 1994г. на двух грядках: опытной (Й 30) и контрольной '(И 32). При выращивании культуры сладкого перца (сорт ТСХА 25) сорбентмелиорант вносился в дозе 2.5 кг/м2 . В процессе веге-

- 10 -

ч

тации поливы проводились 1-2 раза в неделю, влажность грунта поддерживалась в пределах 90 - 115% (от веса абсолютно сухого грунта), величина рН составляла 6.5 - 6.7. Определение качества продукции проведено на 75 день после высадки перца в грунт. На анализ отбирались средние пробы перца технической и биологической спелости; Результаты содержания, тяжелых1 металлов в перце даны в табл. 4

Т а б4 л и ц а '4 4 ^ Содержание тяжелых металлов в пробах перца (среднее из 3-х повторностей), мг/кг (*)

Вариант опыта } I 21 1 1 Си 1 " РЬ .| 1 оса | N1

Контроль 29.3 9.2 0.06 0.003 0.19

Почва + 2.5 кг/м2 3.8 2.1 0.08 0.002 0.12

СОРБЭКСа

ПДК 10.0 5.0 0.5 0.03 -

Снижения по

сравнению

с контролем (2) 87 77 - 25 33 37

Примечание *) на сырой вес

Полученные результаты указывают на тесную связь концент- -рации тяжелых металлов в продукции со степенью загрязненности грунта. Данные таблицы 4 свидетельствуют о высокой эффективности применения сорбентмелиоранта для улучшения качества продукции. По всем определяемым элементам содержание их в продукции. выращенной на опытной грядке, ниже ПДК. Снижение концентраций ' по сравнений с контролем произошло по цинку в 7.7 раз, по меди в 4.4 раз, по никелю в 1.6 раз.

Проведенными исследованиями установлено, что внесение порошкообразного сорбента в количестве 1-2.5 кг/кв.м.оказалось достаточным для снияения-поступления тяжелых металлов в овощную продукцию. Однако, переизбыток сорбентмелиоранта может негативно повлиять на урожайность из*-за возможной сорбции питательных веществ и микроэлементов. Поэтому на следующем этапе нами была поставлена задача - обосновать эффективную дозу внесения СОРБЭКСа.

В четвертой главе приводятся исследования по обосноьаяию

эффективной дозы внесения СОРБЭКСа для тепличного грунта и рекомендация по снижению токсического действия закрытого грунта новым ссрбентмелиорантом.

Исследования проводились в опытном хозяйстве.. Московской сельскохозяйственной академии им. Тимирязева в теплице N9. Теплица'была рекомендована специалистами хозяйства.

Для проведения опытов была выбрана культура салата берлинского, характеризующаяся быстрой скоростью нарастания зеленой массы. Исследования проведены на двух грядках - опытной и контрольной.

На опытную грядку, равномерно разделенную на 4 части, " вносили по вариантам 1-4,' соответственно 0.5, 1.0," 1.5 и 2.0 кгУкв.м сорбентмелиоранта.. В качестве контрольной принималась соседняя грядка и на ней использовалась принятая в хозяйстве технология. Процедура внесения химмелиоранта осуществлялась также как для огурца и перца.

Посев салата по поперечной схеме расположения рядков был осуществлен 24 марта 1995г. В последующем периоде вегетации поливы проводились 1-2 раза в неделю.1 Уборка проведена 12 мая. Исходная загрязненность грунта в теплице показана з

табл.- 5 • •• ■..........

Таблица 5 Загрязненость грунта тяжелыми металлами (мг/кг)

1 1 Варианты | Наименование Си 2п - химических N1 элементов Cd т РЬ J

1 m 1 I 1 исходный ! ) конечный 1 1 1 41.2 41.5V 112.0 100.0 12.0 14.0 - < 0.1 < 0.1. 22.3 | 25.8 !

I N3 1 1 1 исходный 1 1 конечный | 48.0 42.8 93.8 102.5 10.3 11.0 < 0.1 <0.1 24.8 | 22.8 |

1 N5 | KOHT. 1 исходный | 1 конечный-1 1 | 34.0 35.5 • 65.3 . 65,0 11.1 11.0 < 0.1 <0.1 20.5 I 24.5 |

1 ПДК | 1 55 100 85 30 1 1

- 12 -

По достижении технической зрелости салат был полностью убран с грядок и взвешен для определения урожайности и содержания тяжелых металлов по вариантам опыта (табл. 6)

Т а .6 л и ц а ■ и ^ Урожайность салата по вариантам в опыте с сорбентмелиорантами '

1 ■ ■ 1 ! N вариант 1 Лоза"внесения т..... - - -- " п 1 Урожайность 1 Отклонения от |

1. 1 1 1 кг/кв.м 1 кг/кв.м максимальной, 551

1 1 1 1 1 0.5 1 1.95 - 31.5 |

1 2 ' 1 1.0 Г " 2.85 0 ' ' |

! з | 1.5 1 2.35 - 10.0 |

1 .4 1 2.0 1 2.6 ' - - 7.7 I

I N 5 (контроль) I 1 - 1 2.69 I - 5.6 | |

Наибольшая урожайность 2.85 кг/кв.м получена в варианте с внесением сорбентмелиоранта в количестве 1.0 кг/кв.м. а наибольшее отклонение от максимальной (- 31.5%) отмечается в варианте с внесением 0.5 кг/кв.м сорбентмелиоранта. В остальных случаях процент отклонения находится в пределах десяти единиц.

Наибольший ннтер.ес представляют .результаты анализов содержания тяжелых металлов в растительной продукции (салат в естественном состоянии), (табл. 7).

Таблица 7 Результаты анализов содержания тяжелых металлов в образцах салата (мг/кг)

I-1—г--^-;-!-1

I | Номера вариантов • | .... |

|Элемент 1 1 | 3 2 3 4 5 (конт.) 1 ПЦК I 1

г ■ 1 |Медь | 0.35 0.50 0. 37 0.38 1 2.74 | 1 5.0 I

|Цинк 1 2.13 2. 35; 1. 30 1.65 5.71 | 10.0 1

1Никель 1 0.30 - 0. 25 0. 18 0.19 0.43 1 - 1

I Кадмий 1 0.007 0. 006 0. 003 0.002 0.002 | о:оз|

I Свинец | 0.1С о: 009 0 009 0.19- 0.13 | 0.50!

1_I___ I_I

По данным таблицы видно, что растительная продукция со-

- 13 - .

дернит тяжелые металлы, но концентрация их ни в одном из вариантов не превышает 1ЩК. Во всех вариантах внесения сорбентме-лиоранта содержание меди, цинка, никеля и (в трех вариантах) свинца в значительной степени меньше, чем 'на контроле. Количественно процент снижения содержания загрязнителей показан в табл. 8.

Таблица 8.

Снижение содержания тяжелых металлов в растительной продукции по вариантам внесения сорбентмелиоранта по сравнению с

контролем

1 - | Вариант 1 Дозы внесе-| ния кг/кв. м 1 | Си , . 1 Процент снижения от контроля I Ш N1 РЬ ' са |

1 1 1 0.5 - | 37.2 62.7 30.2. - 1 .23.0 +-25.01

1 2 1.0 | 31:8 58.8 41-,9.-' . ..92.3 " + 20.0)

1 3 1.5 I 86.5 77.1 58,1 ' 92.3 +.5.01

1 4 I 2.0 I I 86.1 71.1 55.8 ■ 46:2 0 | |

Данные таблицы 8 показывают, что наибольшее снижение про- • изошло -по меди (устойчиво -по всем вариантам на- 82 - 87 X) и по •• свинцу (в вариантах 2 и 3 на 92%). Наблюдается приращение содержания Сй на О - 25%, хотя его концентрации находятся намного ниже ПДК. Вопрос- с кадмием требует дополнительного рассмотрения и изучения, поскольку его ЩЩ находится на низком уровне и требуется высокая точность проведения анализов.

Полученные -результаты опыта по дозированному внесению сорбентмелиоранта показали, что наибольший эффект достигается при внесений дозы 1.5 кг/кв. м. Это наглядно иллюстрирует график (рис. 1), где показана степень снижения содержания тяжелых металлов в культуре салата. Все линии" графика ('за исключением Сй) имеют максимум в окрестности данного варианта. На рис. -2 показаны сравнительные данные с контрольным вариантом.

В этой не'главе на основе проведенных исследований приведены рёкомендавди по внесению нового .сорбентмелиоранта СОРБЭКС . в тепличный грунт.

1: В том случае, когда почвенный' слой в теплицах загряз-' нен тяжелыми металлами, рекомендуется повысить емкость катион-ного обмена почвенной смеси до 200 мг. экв/100 г. Для этого

Снижение, % -100 *

-00 ..

-60

-40' ••

-20 ■•

20

2п—' -

. ч

0.5

СЛ

1,0

Норма

2,0 внесения сорбента, кг/кв.и

10'

Повышение,^' ,

Рис.4 График снижения содержания тяжелых металлов в культуре салата

-л

I

ю,го 5 еро

3

5 е.оо-

I 4р0

3 2.00 0.00

У У /

/ у

л

Рис,2 Содержание тяжелых металлов в продукции.

' Опыт с салатом. Вар/ант внесетя сорбектмелиоранта в доза 1,5 кг/кв.м. 1 - опытные данные,

2-юнтропь,

3-ПДК

следует добавить не менее 1 кг/кв.м по'весу сухого вещества сорбентмелиоранта в слой 0,20 м.

2. В случае снижения рН в корнеобитаемом слое ниже 5.0 следует.внести в этот слой сорбентмелиорант в количестве не менее 5 г на 1 кг абсолютно сухой почвы.

3. Для обеспечения структурообразования в почве следует внести сорбентмелиорант во весь слой почвы ниже 20 см дозой 5-10 г на 1 кг абсолютно сухой почвы с последующим перемешиванием.

4. Для снижения токсического действия тяжелых металлов и получения экологически чистой продукции в закрытом грунте рекомендуется под культуру огурец вносить сорбентмелиорант в количестве 1 кг/кв.м, под зеленные 1.5 кг/кв.м, под перец и томаты -2.5 кг/кв.м.

Рекомендуется следующая технология внесения сорбента в закрытый грунт:

- перед началом нового вегетационного периода после про-паривания или дезинфекции грунта производится равномерное распределение порошкообразного сорбента по всей площади, затем производится вспашка грунта и нарезание грядок. Далее выполняются технологические операции согласно•технологической карте.

.Технология внесения сорбента в почву на сельскохозяйсу-твенные поля выполняется так же как и для других мелиорантов (гипс., известь и пр.).

Эффективность действия, сорбентов проявляется в течение 3

- 4 лет, поэтому вносить их можно одноразово, сезонно (весна, осень), регулярно.

ВЫВОДЫ И РЕКОМЕНДАЦИИ

1. На основе литературных- источников и исследований изучены основные пути загрязнения почв и грунтов тяжелыми металлами, их влияние на свойства почвы и сельскохозяйственные растения. Для детоксикации почв от тяжелых металлов во ВНИИГиМ создан новый сорбентмелиорант "СОРБЭКС", состоящий из 65% сапропеля. 25% цеолита и 10% сульфата алюминия. СОРБЭКС имеет высокую емкость поглощения (достигает 256.мг-экв/100 г), большую удельную поверхность (160 ¡^/г) и нейтральную реакцию. (рН = 6

- 6.5).

2. Изучены свойства нового сорбентмелиоранта и механизм его взаимодействия с почвой, который состоит из механического, физического, химического, физико-химического поглощения. Сульфат алюминия, входящий в состав 'СОРБЭКСа. способствует проте-

' канию'в почвенном растворе ряда химических реакций, благодаря которым освобождаются дополнительные емкости в ^сорбенте. Это обеспечивает поглощение тяжелых металлов сорбентом и их переход в водонерастворимые соединения, что приводит к снижению их концентрации в почвенном растворе и, как.следствие, препятствует их'поступлении в растительную .продукцию.

3. Выполнена оценка эффективности действия нового сорбентмелиоранта в лабораторных условиях, которая подтвердила, что СОРБЭКС снижает концентрацию подвижных форм тяжелых металлов- и препятствует поступлению некоторых тяжелых металлов в растения, что создает условия для получения экологически чистой продукций на загрязненных землях.

4. Для оценки эффективности действия нового сорбентмелио-•ранта СОРБЭКС- был выбран тепличный грунт,- как наиболее интен--сивно используемый-в сельскохозяйственном производстве для получения овощной продукции круглый год.

Установлено, что применение СОРБЭКС в количестве 1 - 2 кг/м2 под культуру огурец обеспечило снижение в зеленцах цинка в 1.8 раз. меда в 9.1 раз, никеля в 22.6 раз по сравнению с контролем.

Применение сорбентмелиоранта в количестве- 2.5 кг/м2 под сладкий перец обеспечило снижение цинка в 7.7 раз. меди в '4.4 раз по сравнению с контролем.

5. На основании экспериментального исследования обоснована оптимальная доза внесения сорбентмелиоранта "СОРБЭКС" в количестве 1-1.5 кг/м2 для тепличного грунта . которая оказывается достаточной для закрепления.тяжелых металлов в почве, получения чистой продукции и повышения урожайности.

6. Разработаны рекомендации по детоксикавди закрытого грунта с применением нового сорбентмелиоранта "СОРБЭКС". обес-

печиванвде улучшение водно-физических и химических свойств почв и получение экологически чистой продукции.

Публикации автора по теме диссертации •

1.- Детоксикация закрытого грунта. Ж. Земледелие, 4. 1995

(в соавторстве).

2. The utilization of the "soil - reconstruction" in greenhouse to grow clean vegetable. Journal "Agriculture and foodstuff industry". N5, 1995. (Viet nam)(в соавторстве).

• 3. To determine surface area of soil detoxlcant "SORBEKS". Journal "Agriculture and foodstuff industry". N4. 1996. (Viet nam)(в соавторстве).

4. Разработка и испытание, нового сорбентмелиоранта для детокеикации почв. I. Агрохимия (в соавторстве, в. печати).