Влияние природных минералов, отходов производства и зернобобовых культур на эколого-геохимическую устойчивость чернозема оподзоленного тема диссертации и автореферата по ВАК РФ 03.00.16, кандидат сельскохозяйственных наук Половитсков, Владимир Александрович

• Половитсков, Владимир Александрович
• кандидат сельскохозяйственных наук
• 2008

Оглавление диссертации кандидат сельскохозяйственных наук Половитсков, Владимир Александрович

Введение

Глава 1 Обзор литературы. Агроэкологическая оценка устойчивости природных и агроландшафтов к техногенезу

1.1. Влияние техногенеза на экологическую устойчивость агроландшафтов

1.2. Устойчивость природных и сельскохозяйственных растений к техногенному загрязнению

1.3. Экологическая оценка отходов производства и направление их использования

Глава 2 Время, место, условия и методы проведения исследований—

2.1 Характеристика почвенных условий

2.2 Агрометеорологические условия в годы исследования

2.3 Объекты исследования

2.4 Программа проведения исследований

2.5 Методика выполнения исследований

Глава 3 Экспериментальная часть

3.1 Агроэкологическая оценка влияния отходов производства, природных минералов и зернобобовых культур на состав и свойства чернозема оподзоленного

3.2 Влияние удобрительных форм на основе шлаковых отходов, природных цеолитов и фосфоритов на содержание тяжелых металлов и их подвижность в пахотном слое чернозема оподзоленного

3.3 Влияние удобрительных форм на микробиологический состав чернозема оподзоленного

3.4 Влияние удобрительных форм на формирование корневой системы зернобобовых культур

3.5 Влияние удобрительных форм на формирование симбиотического аппарата зернобобовых культур

Глава 4 Экологическая оценка различных приемов повышения посевных качеств зернобобовых культур

4.1 Влияние исследуемых удобрительных форм на лабораторную всхожесть и энергию прорастания семян гороха

4.2 Экологическая оценка влияния различных факторов на длину проростков и корней гороха

4.3 Оценка влияния исследуемых удобрительных форм на силу роста гороха в конусных цилиндрах

4.4 Влияние исследуемых удобрительных форм на полевую всхожесть зернобобовых культур

Глава 5 Агроэкологическая эффективность применения природных фосфоритов, цеолитов и шлаковых отходов на зернобобовых культурах—

5.1 Влияние исследуемых удобрительных форм на фотосинтетическую деятельность зернобобовых культур

5.2 Продуктивность зернобобовых культур при использовании отходов производства и природных минералов

Глава 6 Эколого-экономическая эффективность применение исследуемых удобрительных форм на зернобобовых культурах

Выводы

Рекомендации производству

Введение диссертации (часть автореферата) на тему «Влияние природных минералов, отходов производства и зернобобовых культур на эколого-геохимическую устойчивость чернозема оподзоленного»

Актуальность темы. Рассматривая экологическое значение почв на ландшафтном уровне, следует отметить, что они, занимая центральное место в ландшафтных системах, тесно связаны с остальными компонентами ландшафта водными и воздушными геохимическми потоками вещества. Происходящие в почвах процессы контролируют химический состав поверхностных и грунтовых вод, определяют в значительной мере благодаря «дыханию почв», газовый состав приземной атмосферы. Поэтому нормальное функционирование почв как биокосных природных и природно-антропогенных подсистем в ландшафтных системах имеет большое значение для экологической устойчивости ландшафта в целом.

В ряду депонирующих природных сред почвы испытывают наибольший техногенный пресс химических элементов, поступающих с атмосферными осадками, осаждающихся в виде сухих аэрозолей, привносимых с удобрениями, ядохимикатами, различного рода компостами, а также при аварийных ситуациях. Химические загрязняющие вещества поступают в основной массе на поверхность и в верхние, наиболее логически ранимые горизонты почв.

Судьба поступающих в почву техногенных химических веществ различна. Наиболее устойчивые в данных биоклиматических и почвенно-биохимических условиях накапливаются в малоподвижных формах. Другие, претерпевая ряд химических превращений и вступая в реакции с органическими и минеральными соединениями почвы, изменяют ее свойства. Третья группа химических соединений - самая подвижная, образующая истинные или коллоидные растворы, в почвах с промывным или периодически промывным режимом выносятся за пределы почвенной толщи, достигают уровня грунтовых вод и загрязняют последние или выносятся поверхностно-склоновым стоком в местные депрессии и водоемы и образуют в геохимически подчиненных звеньях ландшафтов локальные очаги интенсивного загрязнения.

Устойчивость почв по отношению к различным загрязнителям неодинакова. Для прогноза изменения почвенно-экологической обстановки необходимо учитывать химический состав загрязняющих техногенных веществ, степень буферности и возможные направления ответных реакций почв на данный конкретный тип химического воздействия. Эти обстоятельства вызвали необходимость проведения исследований по эколого-геохимической оценки устойчивости черноземов региона и экспериментального подтверждения возможности восстановления экологического равновесия в результате рационального и безопасного для окружающей среды внесения удобрительных средств на основе природных фосфоритов, цеолитов и шлаковых отходов производства и эколого-стабилизирующего значения зернобобовых культур.

Цель наших исследований — оценить эколого-геохимическую устойчивость чернозема оподзоленного и эколого-стабилизирующую роль зернобобовых культур (горох, соя, люпин), при воздействии различных видов геохимических стартеров (шлаковые отходы производства, природные фосфориты и цеолиты).

Задачи исследований:

1. Изучить влияние фосфоритной муки, цеолита, шлаковых отходов и их сочетаний на агрофизические, физико-химические и биологические свойства чернозема оподзоленного.

2. Исследовать влияние изучаемых геохимических стартеров на валовое содержание тяжелых металлов и образование их подвижных форм в пахотном слое чернозема оподзоленного.

3. Определить формирование симбиотического аппарата различных видов зернобобовых культур (горох, соя, люпин) в зависимости от применения природных минералов и шлаковых отходов.

4. Установить влияние удобрительных свойств фосфоритной муки, цеолита и шлаковых отходов на посевные качества зернобобовых культур.

5. Выявить влияние различных доз фосфоритной муки, цеолита, шлаковых отходов и их сочетаний на ростовые процессы и фотосинтетическую деятельность, продуктивность и качество продукции зернобобовых культур.

6. Эколого-экономическая оценка продуктивности различных видов зернобобовых культур и устойчивости чернозема оподзоленного, под воздействием природных минералов и шлаковых отходов.

Научная новизна исследований. Впервые в условиях черноземов лесостепной зоны европейской части России проведены комплексные исследования экологической устойчивости и плодородия черноземов оподзолен-ных и продуктивности зернобобовых культур к воздействию различных видов химических соединений. В приоритетном порядке решены следующие вопросы:

1. Показана эколого-геохимическая устойчивость чернозема оподзоленного среднесуглинистого к химическим воздействиям нетрадиционных удобрительных форм на основе природных фосфоритов, цеолитов и шлаковых отходов производства;

2. Определены величины накопления и степени подвижности тяжелых металлов в пахотном слое почвы. Доказано, что внесение фосфоритной муки и шлаковых отходов в высоких дозах (1-1,5 т/га) обуславливает техногенную консервацию таких тяжелых металлов, как свинец, кадмий, никель, марганец - для фосфоритной муки, свинец, кобальт — для шлаков;

3. Разработан и апробирован способ предпосевной обработки семян гороха шлаком и цеолитом в дозе 50 кг на 1 т семян;

4. Установлена эколого-стабилизирующая роль зернобобовых культур в воспроизводстве плодородия чернозема оподзоленного к техногенным воздействиям;

5. Дана оценка экономической эффективности использования удобрительных свойств шлаковых отходов производства, природных цеолитов и фосфоритов.

Практическая значимость. Для практического использования разработан способ повышения посевных качеств гороха, позволяющий повышать урожайность и экологическую устойчивость растений к экстремальным погодным условиям. Разработаны приемы эффективного и экологически безопасного применения природных фосфоритов, цеолитов и шлаковых отходов при возделывании гороха, сои, люпина на черноземах оподзоленных.

Результаты исследований служат теоретической и практической основой регламентирования использования эколого-стабилизирующих и фито-мелиоративных свойств люпина узколистного Кристалл и гороха Орловча-нин и удобрительных свойств природных фосфоритов, цеолитов и шлаковых отходов для воспроизводства плодородия деградированных черноземов лесо-степей и повышения продуктивности культур.

Результаты исследований используются в учебном процессе при подготовке агрономов, экологов, зоотехников, ветеринаров, инженеров-механиков в Орловском государственном аграрном университете.

Реализация работы. Изучения эколого-геохимической устойчивости чернозема оподзоленного и эколого-стабилизирующей роли зернобобовых культур прошли производственную проверку в ЗАО «Куракинское», Свердловского района и ОАО «Агрофирма Мценская» Мценского района Орловской области и подтвердили выводы, изложенные в диссертационной работе. Они предложены для внедрения и в других сельскохозяйственных предприятиях Орловской области и региона в целом, с целью создания приемов воспроизводства плодородия деградированного чернозема оподзоленного.

Апробация работы. Исследования были выполнены в соответствии с тематическим планом научно-исследовательских работ ФГОУ ВПО «Орловский государственный аграрный университет». Основные положения диссертации докладывались и получили положительную оценку на Всероссийском конкурсе на лучшую работу среди аспирантов и молодых ученых г. Воронеж ВГАУ имени К.Д. Глинки (2007 г.), на базе РГАУ-МСХА имени К.А. Тимирязева стал Лауреатом «Всероссийского конкурса на лучшую научную работу среди студентов, аспирантов и молодых ученых сельскохозяйственных вузов» г. Москва (2007 г.), научно-практических конференциях ОрелГАУ (2005, 2006, 2007, 2008 гг.), научных конференциях «неделя науки» ОГУ (2005, 2006, 2007 гг.).

Публикации. По материалам диссертации опубликованы семь работ, из них четыре в журналах реферируемых ВАК. Приоритетность научных изысканий подтверждена одним патентом.

Структура и объем диссертации. Диссертация состоит из введения, шести глав, заключения, списка использованной литературы, включающего 239 наименования, в том числе 27 на иностранном языке, общий объем диссертации составляет 207 страниц, включая 33 таблицы, 26 рисунков и 52 приложения.