Способ определения экологической безопасности и биологической эффективности почвогрунтов на основе осадков сточных вод в полевых условиях

Изобретение относится к экологии и может быть использовано при комплексном определении экологической безопасности и биологической эффективности почвогрунтов, создаваемых на основе осадка городских сточных вод в полевых условиях. Для этого на опытном участке с естественным почвенным покровом создают неглубокие траншеи площадью не менее 10 м² в трехкратной повторности, перемежая их с участками естественной почвы такой же площади. Траншеи заполняют исследуемым почвогрунтом слоем 0-20 см, отвечающим по содержанию тяжелых металлов и санитарно-гигиеническим показателям требованиям СанПиН 2.1.7.573-96. После допосевной обработки опытного участка высевается тестовая культура, причем в качестве тестовой культуры используют овес на зеленую массу. Далее, при достижении растениями уборочной фазы развития проводят поделяночное определение надземной биомассы и статистическую оценку достоверности разницы в надземной биомассе между делянками с почвогрунтом и естественной почвой. Хорошее состояние стеблестоя овса и высокий уровень надземной биомассы в вариантах с почвогрунтом свидетельствуют об отсутствии негативного его влияния на рост и развитие растений. Изобретение обеспечивает определение биологических свойств почвогрунтов на основе осадков сточных вод. 2 табл., 1 пр.

 

Изобретение относится к методам определения экологической безопасности и биологической эффективности почвогрунтов, создаваемых на основе осадков городских сточных вод и используемых для применения в дорожном строительстве, городском озеленении, в лесных и декоративных питомниках, при восстановлении нарушенных земель, полигонов твердых бытовых и промышленных отходов при условии соблюдения природоохранных норм и регламентов.

Известен способ сравнения экологической безопасности почвогрунтов путем их химического анализа и сравнения полученных данных с нормативами экологической безопасности грунтов.

Однако известный способ не учитывает комплексной биоэкологической характеристики почвогрунтов из-за невозможности определения их интегрированного воздействия на растения, выращиваемые на объектах рекультивации.

Существует также способ определения плодородия грунтов путем проведения вегетационных опытов, когда в вегетационных сосудах закладываются различные почвогрунты с высевом тестовых культур. Но вегетационные опыты могут служить только для предварительной, рекогносцировочной оценки свойств почвогрунтов. Проведенные нами лабораторные и вегетационные опыты с осадками сточных вод и почвогрунтами показали, что осадки при содержании в них тяжелых металлов, не превышающем нормативные показатели по Санитарным правилам и нормам СанПиН 2.1.7.573-96. Гигиенические требования к использованию сточных вод и их осадков для орошения и удобрения. М.: Минздрав России, - 54 с., не оказывали негативного влияния на рост и развитие тестовых растений, что показано в статье: Г.Е. Мерзлой, Г.А. Зябкиной, И.А. Нестерович, Т.П. Фомкиной. «Агроэкологическая оценка использования осадка сточных вод» // Агрохимия. 1995. №5. - С. 102-108.

С методической точки зрения главным для определения эффективности приемов выращивания растений считается полевой опыт, который завершает поисковые исследования, т.к. только полевой опыт позволяет количественно оценивать комплексный эффект нового способа или технологии возделывания растений и дает объективные основания для внедрения научного достижения в производство. Это методологическое положение изложено в работе (Б.А. Доспехов. «Методика полевого опыта (с основами статистической обработки результатов исследований)». Изд 4-е, перераб. и доп. М.: Колос, 1979. - 415 с.).

Способ определения экологической безопасности и биологической эффективности почвогрунтов на основе осадков сточных вод в полевых условиях до настоящего времени не разработан. Наши исследования показали, что наиболее рациональным методологическим решением проблемы является определение экологичности почвогрунтов, содаваемых на основе осадков городских сточных вод, путем сравнения биомассы тестовых растений, выращенных на исследуемом почвогрунте и незагрязненной почве в условиях полевого опыта.

Предлагаемый способ осуществляется следующим образом.

Исследуемый почвогрунт на опытном участке помещается в неглубокие, около 20 см, специально вырытые с помощью бульдозера траншеи (делянки) общим количеством не менее трех, площадью каждой не менее 10 м², чередующиеся с участками (делянками) ненарушенной почвы такой же площади, которые являются контрольными по сравнению с делянками с почвогрунтом. После предпосевной обработки делянок по общепринятой технологии они засеваются тестовой культурой, а при достижении растениями уборочной готовности поделяночно определяется их надземная биомасса. Результаты определения надземной биомассы подвергаются статистической обработке методом дисперсионного анализа для выявления комплексного воздействия почвогрунта на тестовую культуру в сравнении с естественной почвой.

Пример

Почвогрунт создавался из термофильно сброженных механически обезвоженных осадков сточных вод, согласно СанПиН 2.1.7.573-96, путем смешивания с песком и торфом в соотношении 1:1:1 и компостирования в течение месяца. Агрохимические, токсикологические и санитарно-гигиенические показатели почвогрунта приведены в таблице 1. Почвогрунт представлял собой однородную массу темно-коричневого цвета, имел благоприятный химический состав.

По фактическому содержанию токсикантов, активности естественных и техногенных радионуклидов, бактериальным и паразитарным показателям почвогрунт не превышал соответствующих экологических норм.

Испытание почвогрунта проводили общепринятыми методами в Раменском районе Московской области в полевом опыте.

Схема полевого опыта включала два варианта: 1. Контроль, естественный грунт. 2. Почвогрунт.

Площадь опытной делянки 15 м² (3×5 м). Повторность вариантов - трехкратная. Почвогрунт насыпался слоем по 20 см в траншеи на подпахотный горизонт, т.е. вместо пахотного горизонта (рисунок 1). Почва контрольного варианта - естественный грунт - дерново-подзолистая суглинистая, характеризовалась слабой обеспеченностью питательными веществами, содержала 0,79% органического углерода (1,36% гумуса по Тюрину), 0,09% общего азота, 70 мг/кг подвижного фосфора (Р₂О₅), 60 мг/кг калия (K₂O) (по Кирсанову) при pH_kcl 4,6.

Предпосевная обработка во всех вариантах опыта состояла в проведении фрезерования и боронования.

В качестве тестовой культуры на всех делянках был высеян овес на зеленую массу. Норма высева семян 200 кг/га. Посев овса проводили в июне 2016 г.

К моменту учета надземной биомассы овес находился в фазе выхода в трубку (рисунок 2). При этом почвогрунт, как выявили исследования, оказал положительное влияние на надземную биомассу растений, о чем свидетельствуют данные таблицы 2.

Статистически от применения почвогрунта получена достоверная прибавка надземной биомассы овса. Сбор надземной биомассы овса в варианте с почвогрунтом составил 24,0 т/га, что на 18,8 т/га больше чем на контроле.

Таким образом, применение грунта на основе осадков городских сточных вод при смешивании их с песком и торфом в соотношении 1:1:1 и компостировании в течение месяца явилось эффективным приемом, обеспечивающим достоверное повышение сбора надземной биомассы растений по сравнению с естественной почвой. Хорошее состояние стеблестоя овса и высокий уровень надземной биомассы в вариантах с почвогрунтом свидетельствуют об отсутствии негативного его влияния на рост и развитие растений, что подтверждает экологическую безопасность и биологическую эффективность заявленного способа, а также возможность его использования в целях комплексной оценки биологических свойств почвогрунта на основе осадков сточных вод.

Способ комплексного определения экологической безопасности и биологической эффективности почвогрунтов на основе осадков сточных вод в полевых условиях, включающий их сравнение по надземной биомассе высеянной тестовой культуры с естественной почвой не менее чем в трехкратной повторности вариантов сравнения, отличающийся тем, что почвогрунт создают смешиванием обезвоженных осадков сточных вод с песком и торфом в соотношении 1:1:1 и компостированием в течение месяца, затем производят внесение полученного почвогрунта слоем мощностью 20 см на опытном участке с однородным почвенным покровом на делянки площадью не менее 10 м², представляющие собой траншеи глубиной 0-20 см, перемежающиеся контрольными делянками такой же площади с естественной почвой, с последующей допосевной подготовкой всего участка к посеву, высевом тестовой культуры, причем в качестве тестовой культуры используют овес на зеленую массу, с последующим поделяночным определением ее надземной биомассы при достижении растениями уборочной фазы развития и статистической оценкой достоверности разницы в надземной биомассе между делянками с почвогрунтом и естественной почвой; при этом хорошее состояние стеблестоя овса и высокий уровень надземной биомассы в вариантах с почвогрунтом свидетельствуют об отсутствии его негативного влияния на рост и развитие растений, что подтверждает экологическую безопасность и биологическую эффективность почвогрунтов на основе осадков сточных вод.