Изобретение относится к области лесного хозяйства и экологии почв и может быть использовано при проведении мероприятий по снижению степени загрязнения и токсичности лесных и (или) иных типов почв и снижению степени повреждения произрастающих на данных почвах насаждений.
В настоящее время наблюдается глобальное загрязнение окружающей среды, в том числе лесных почв. Многочисленными исследованиями установлено, что огромное количество промышленных выбросов затем в виде кислот и других соединений выпадает затем на поверхность почвы с дождями и значительно ухудшает естественное плодородие почв.
Кислоты выщелачивают кальций, магний, калий, увеличивают активную кислотность, мобилизуют алюминий, железо, марганец, связывают фосфор, а также повышают токсичность таких металлов, как ртуть, свинец и медь.
Кислотные дожди и снежный покров при таянии закисляют не только почву, но и повреждают растения, препятствуют биологической азотофиксации, ослабляют устойчивость растений к болезням и вредителям.
Поэтому в настоящее время для улучшения пищевого режима данных почв и снижения степени повреждения лесных насаждений используется в основном внесение минеральных удобрений различного состава и сочетания как мера против увеличения кислотности почв и снижения их плодородия. Эффективность минеральных удобрений зависит от многих факторов, основные из которых: содержание и качественный состав гумуса, структура почвы и ее агрохимические свойства, водно-воздушный, тепловой и микробиологический режимы.
Однако известно также, что питательные вещества из фосфорных удобрений используются растениями только до 40% калийных до 80% и азотных до 90% Значительная часть удобрений (в зависимости от способа внесения) вымывается в нижележащие горизонты или смывается поверхностными водами, остальная часть удобрений закрепляется в почве или переходит в нерастворимые соединения.
Кроме того, существенным недостатком многих минеральных удобрений, а большей степени азотных, является их физиологическая реакция, особенно кислотность, а также наличие остаточной кислотности вследствие несовершенства технологии их производства. Интенсивное применение таких удобрений приводит к заметному подкислению почв, а если они уже были кислыми, (так как в основном лесные почвы), то в таком случае создаются крайне неблагоприятные условия для роста и развития растений.
Длительное применение органических удобрений (навоза, люпина) в количестве 100-200 т/га не дало значительного увеличения запасов органического вещества в почве, при этом наблюдалось только улучшение физико-химических свойств почвы. Однако совместное внесение извести, минеральных и органических удобрений существенно повлияло на улучшение свойств песчаных почв и обеспечило тем самым устойчивое повышение их плодородия.
При этом следует отметить, что ни один из перечисленных приемов и способов удобрения почвы не обеспечил систематического восстановления и повышения содержания в ней гумуса, не улучшил заметно ее физических свойств, а следовательно, не решил задачу прогрессивного повышения плодородия почв.
Все это свидетельствует о слабой эффективности применения минеральных удобрений и дальнейшем загрязнении почв при их использовании.
Известен способ химической мелиорации почвы, который включает внесение в почву силикатов щелочных металлов или их смесей с различными удобрительными (питательными) добавками в виде водного раствора силикатов щелочных металлов.
В настоящее время во многих странах мира широко практикуется использование и внесение минеральных удобрений как способ преодоления "нового типа" повреждения лесов, т.е. против повреждения и усыхания лесов.
Известен способ и препарат для борьбы с повреждениями растений (особенно лесными), возникающими в результате естественного и (или) антропогенного переокисления окружающей среды.
Однако все указанные способы химической мелиорации почв и улучшения пищевого режима почв имеет один и тот же недостаток:
вместе с внесением нейтрализующего средства в почву вносятся вещества или минеральные удобрения и элементы, которые уже содержатся в загрязненной почве, т.е. происходит дальнейшее ее загрязнение.
В данном случае полностью отсутствует экологический эффект от проведенных мероприятий.
Загрязнение окружающей среды, в особенности химическими веществами (металлами и тяжелыми металлами Al, Mn, Fe, Co, Cu, Ni, Zn) один из наиболее сильных факторов разрушения компонентов биосферы. Особенно опасны для окружающей среды тяжелые металлы (Co, Ni, Cu) и Zn. Поведение перечисленных загрязнителей в любой экосистеме очень сложно и поэтому процессы, происходящие при загрязнении перечисленными металлами, следует рассматривать раздельно в воздухе, воде и почве.
Рядом исследований установлена взаимосвязь между содержанием гумусового вещества почвы и содержанием обменного кальция. Известно также, что гуминовые кислоты хорошо закрепляются в почве и приобретают устойчивую форму при соединении их с кальцием (из извести). Данные соединения гуминовых кислот в свернутом (скоагулированном) состоянии очень устойчивы в воде и в значительной степени определяют структуру минеральной части почвы.
В литературе имеются малочисленные сведения по вопросу взаимодействия гуминовых веществ различного состава и происхождения (гуминовых и фульвокислот) с солями различных металлов (12), а также приводятся сведения о положительном влиянии извести на рост сеянцев сосны при загрязнении почвы промышленными отходами.
Сапропели вещества биогенного происхождения, образующиеся на дне пресноводных озер из растительных и животных остатков в результате микробиологических процессов, протекающих при недостатке кислорода.
В зависимости от химического состава различают следующие типы сапропелей: органический, кремнеземистый, карбонатный и смешанный.
Для указанных целей наиболее целесообразно применение карбонатных сапропелей. Данный тип сапропелей обычно имеет рН 7,3-8,3. Основной минеральный компонент карбонатных сапронелей кальций. В прокаленной золе карбонатных сапропелей содержание окиси кальция (СаО) достигает 90% Они также отличаются от других типов повышенным содержанием карбонатов кальция и магния (30-75%). Карбонатные сапропели являются более эффективным известковым материалом, чем доломитовая мука и мел.
Особый интерес представляют содержащиеся в сапропелях гуминовые кислоты, т. е. компоненты, содержащиеся в почвах. Данный тип сапропелей характеризуется повышенным содержанием гуминовых веществ (37,8-42,8%), в том числе гуминовых кислот 28,2-30,9%
Продолжающееся увеличение загрязнения окружающей среды, в том числе почв выбросами промышленных предприятий в ряде регионов планеты ввиду активной человеческой деятельности требует разработки и проведения мероприятий по снижению степени загрязнения и токсичности почв, прекращения их дальнейшей деградации.
В настоящее время сапропели применяются в основном в сельском хозяйстве как удобрение и нейтрализующее средство для снижения кислотности почв и усиления эффективности вносимых минеральных удобрений.
Целью изобретения является применение известного вещества (карбонатных сапропелей) для снижения степени загрязнения и токсичности почв и соответственно снижения степени повреждения произрастающих на данной почве насаждений.
Способ основан на применении карбонатных сапропелей в качестве препарата, разбрасываемого по поверхности почвы. Взаимодействие между почвой и карбонатным сапропелем идет преимущественно по следующей формуле:
Для получения наибольшего экологического эффекта определяющим является расчет массы карбонатного сапропеля, необходимого для данного типа почв. Поэтому предлагается использовать следующую формулу для определения необходимой массы карбонатного сапропеля:
Hф
где Нф масса сапропелевого удобрения, необходимая для внесения на 1 га;
Но доза СаСО3, необходимая для известкования данного типа почвы и определяемая по ее гидролитической кислотности;
М содержание СаО в карбонатных сапропелях в расчете на абсолютно сухой вес;
В влажность карбонатных сапропелей.
Наиболее оптимальными сроками внесения карбонатных сапропелей являются ранняя весна (март апрель) и поздняя осень (октябрь ноябрь).
При использовании карбонатных сапропелей в качестве препарата для снижения степени загрязнения и токсичности почв и соответственно степени повреждения лесных насаждений также происходит ускоренное разложение растительных и древесных остатков (лесной подстилки) и увеличение отношения Сгк Сфк одного из основных показателей гумусового состояния почвы.
Применение карбонатных сапропелей в качестве препарата для снижения степени загрязнения и токсичности почв и степени повреждения лесных насаждений стало возможным благодаря установленной зависимости между содержанием карбонатов в почве и содержанием гумусовых веществ; наличием подвижных гуминовых и фульвокислот и их способностью образовывать комплексные соединения с содержащимися в почве солями металлов.
Таким образом, применение карбонатных сапропелей для снижения степени загрязнения и токсичности почв и соответственно степени повреждения лесных насаждений является безвредным для окружающей среды, благоприятно сказывается на гумусовом состоянии почв и предотвращает дальнейшую их деградацию.
Применение карбонатных сапропелей в качестве препарата для снижения степени загрязнения и токсичности почв и степени повреждения лесных насаждений очень просто в практической реализации, не требует значительных трудовых и материальных затрат (по сравнению с прототипом) и значительно превосходит последний в плане экологического эффекта.
Использование карбонатных сапропелей для снижения степени загрязнения и токсичности почв даст значительный экономический эффект в плане прекращения их дальнейшей деградации, снижении экономического ущерба от повреждения лесных насаждений и будет иметь большой социальный эффект в плане оздоровления окружающей среды.
Использование: в сельском хозяйстве, в частности при способах снижения степени токсичности загрязненных металлами, в том числе и тяжелыми, лесных и с/х почв. Сущность изобретения: способ предусматривает разбрасывание по поверхности почвы карбонатного сапропеля. Оптимальные сроки внесения средства ранняя весна или поздняя осень. В этом случае увеличивается содержание и активизируется реакционная способность гумусовых веществ почвы и их способность восстанавливать естественное плодородие.
Применение карбонатного сапропеля в качестве средства для снижения степени токсичности загрязненных металлами, в том числе тяжелыми, лесных и сельскохозяйственных почв.
| Кадастр сапропелевых отложений Белорусской ССР | |||
| Витебская область | |||
| Минск: Наука и техника, 1981, с.15. |
