Сільське господарство/3. Землеробство, ґрунтознавство та агрохімія

К.с.-г.н., доц. Яковишина Т.Ф.

Державний вищий навчальний заклад

“Придніпровська державна академія будівництва та архітектури”

Перспективи використання органо-мінерального добрива, як меліоранта, для детоксикації важких металів в ґрунті

Проблема забруднення ґрунту важкими металами потребує пошуку нових, ефективних і в той же час відносно дешевих і доступних меліорантів, серед яких для досягнення подвійного екологічного ефекту усунення токсичності ґрунту та утилізації відпрацьованої сировини перевагу надають речовинам, що містять в своєму складі відходи різних виробництв, якто: зола бурого вугілля, осади стічних вод, шлам водоочищення ТЕС, тощо.

Органо-мінеральні добрива пролонгованої дії містять в своєму складі агримус відход гідролізного виробництва Верхньодніпровського крохмалопаточного комбінату. Органічна та мінеральна компоненти, які представлені агримусом та амофосом, співвідносяться як 2:1. Наявність карбоксильних, спиртових гідроксильних та незначна кількість фенольних груп зумовлює кислий характер водної витяжки (рН 3,5-4,5). Із всіх функціональних груп найбільш активним реакційним центром є гідроксильна. Можливі два механізми реакцій з її участю; перший – конденсація з утворенням простих або складних ефірів, а другий – кислотно-відновлювальна взаємодія у випадку, коли гідроксильна група карбонової кислоти реагує з достатньо сильними лугами.

Вміст Р₂О₅ заг становить 22,37 %, а Р₂О₅ засв – 18,48% від маси добрива. На незабруднених ґрунтах за рахунок кислої реакції середовища органо-мінеральне добриво на основі агримусу здатне переводити частину незасвоюваного фосфору в засвоювану форму.

Високий вміст в цих туках засвоюваного фосфору дає можливість спроби використовувати їх як меліоранти для детоксикації важких металів в ґрунті, адже відомо, що з РО₄^-3 катіони важких металів утворюють нерозчинні сполуки.

Перевірка цієї гіпотези була здійснена в агроценозі проса на техногенно забруденому в дозі 5 ГДК по Cd, Pb, Zn в чорноземі звичайному малогумусному важкосуглинковому з наступними агрономічними характеристиками: вміст гумусу (за І.В. Тюріним) 3,5-4,0%, загального азоту 0,20-0,23%, фосфору 0,10-0,12%, валовий вміст калію 2,0-2,3%. Кількість легкогідролізованого азоту (за І.В. Тюріним і М.М. Кононовою) 10,0-11,4 мг на 100 г сухого ґрунту при можливості поповнення його доступних форм за рахунок нітрифікаційної здатності (за Кравковим) - 2,4-2,8 мг на 100 г ґрунту. Вміст рухомих форм фосфору в орному шарі становить 8,8-9,8 мг, калію 14,3-15,4 мг у 100 г ґрунту (метод Ф.В. Чирикова). Валовий вміст мікроелементів наступний: Zn - 38,8-40,4; Mn - 473,0-484,0; Cu - 12,5-14,2; Co - 8,0-8,3; Fe - 835,0-845,0; Pb - 32,4-33,1; Cd - 0,38-0,39 мг/кг ґрунту і відповідно рухомих форм, що складають невеликий відсоток від валових: рухомого Zn - 0,96-1,20; Cu - 0,13-0,15; Co - 0,42-0,48; Mn - 57,5-63,8; Fe - 27,6-28,0; Pb - 0,05-0,10; Cd - 0,10-0,11 мг/кг. Реакція ґрунтового розчину близька до нейтральної (рН 6,75).

Аерогенне забруднення ґрунту здійснювали шляхом обприскування водними розчинами нітратних солей важких металів з наступною заробкою в ґрунт навесні під передпосівну культивацію. Площа забрудненої ділянки складала 1 м², ширина захисних смуг - 0,5 м, повторність досліду чотириразова. Технологія вирощування проса загальноприйнята для зони.

Вміст в ґрунті рухомих форм фосфору визначали за Чириковим; ступінь рухомості фосфатів – за Карпинським і Зам'ятіною; рухомих форм важких металів – у витягу ААБ рН 4,8 на атомно-абсорбційному спектрофотометрі. У рослинних зразках визначали: азот, фосфор, калій за методом Гінзбург – Щегловою – Вульфіус; ВМ на атомно-абсорбційному спектрофотометрі; білок, жир, крохмаль, клейковину з використанням ІЧ експрес-аналізатора "Інфрапід-61".

Техногенне забруднення ґрунту важкими металами сприяло зниженню рухомого фосфору з 8,7-10,8 мг/100 г ґрунту на 14,0-15,0% і ступеня рухомості фосфатів з 0,0674-0,0793 мг/1 л на 10,6-16,2%, що зумовлюється утворенням нерозчинних і слабко розчинних фосфатів важких металів. При внесенні органо-мінерального добрива, як меліоранту спостерігалася тенденція збільшення рухомих форм фосфору до 11,4% і ступеня рухомості фосфатів до 11,0%.

Токсикоз у рослин проса відмічався з початкових етапів онтогенезу і до збирання урожаю та полягав у появі хлорозів, некрозів, затримці етапів органогенезу в середньому на 3-5 днів, інгібуванні показників росту вегетативних і генеративних органів рослин, невиповненості зерна. При забрудненні ґрунту Cd, Pb та Zn висота рослин зменшувалась у середньому в 1,3 рази, а за умов застосування органо-мінерального добрива перевищувала незабруднений варіант. Крім того, застосування нового меліоранту призводило до збільшення підгону і підсіду рослин проса в 3,5-4 рази. Кількість листків та їх довжина у рослин, вирощених на забруднених варіантах, були меншими на 27,4-31,3% і 28,8-31,9% від даних показників на контролі. Кількість листків у рослин проса становила на варіантах з внесенням органо-мінерального добрива - 5,73-6,47 шт. на одну рослину. На варіантах, забруднених важкими металами, висота волоті зменшувалась на 13,8-25,7%, кількість гілочок – майже в два рази в порівнянні з контрольним варіантом. До оптимальних варіантів, з найбільшою висотою волоті при максимально можливій кількості на ній гілочок, відносились рослини, вирощені на варіантах з внесенням органо-мінерального добрива. Забруднення ґрунту важкими металами призводило до утворення недозрілих зерен 14-15% від їх загальної кількості, яка припадає на одну рослину. Маса 1000 виповнених зерен, отриманих з забруднених варіантів, була менша на 1,5-3,8% за контроль. Застосування меліоранту сприяло збільшенню маси зерен на 4,5-15,4%.

Урожайність проса сорту знижувалася під токсичним впливом важких металів на 15,3-28,2%. Внесення меліоранту сприяло підвищенню урожайності зерна на 2,3-2,8 ц/га порівняно до забруднених варіантів. Ефективність від внесення засвоюваного фосфору органо-мінерального добрива нівелювалась його підкислюючою дією, яка сприяла вивільненню катіонів важких металів з ҐВК.

Формування в орному шарі забруднення в 5 ГДК сприяло збільшенню в зерні вмісту Zn в 8,1 рази, Pb - 11,8 рази, Cd - 22,5 рази у порівнянні з контрольним варіантом та не відповідало нормам ГДК і МДР. Накопичення важких металів у зерні зумовлювалось захисними механізмами з боку рослин проса і хімічною природою самих металів, серед яких найбільш токсичним є кадмій. Внесення меліоранту сприяло зниженню вмісту важких металів у товарній частині проса до норм ГДК. Як наслідок зміни елементного складу рослин на забруднених варіантах відмічено підвищення вмісту нітратів на 6,8-12,0%, білку – 6,0-11,7%, Р₂О₅ – 3,2-6,3%, К₂О – 0,3-10,5%.

Підсумовуючи вище викладене, слід зазначити, що використання органо-мінерального добрива на основі агримусу, як меліоранту для детоксикації важких металів в ґрунті має подвійний екологічний ефект, бо, по-перше, вирішує проблему відновлення родючості, а, по-друге, сприяє утилізації відходу гідролізного виробництва крохмалопаточного комбінату – агримусу.

Литература:

1. Крамарев С.М. Физико-механические свойства нового вида органо-минерального удобрения пролонгированного действия / С.М.Крамарев, А.С.Матросов, Т.Ф.Яковишина // Агрохимия. – 2003. – № 2. – С. 37-44.

2. Яковишина Т.Ф. Детоксикация загрязненных тяжелыми металлами черноземов обыкновенных северной Степи Украины: дис. … кандидата с.-х. наук : 03.00.16 / Яковишина Татьяна Федоровна. – Днепропетровск, – 2006. – 226 с.