Ивона Петрова Никова



страница1/2
Дата02.03.2017
Размер492.81 Kb.
#16092
ТипАвтореферат
  1   2
СПЕЦИАЛИЗИРАН НАУЧЕН СЪВЕТ ПО ПОЧВОЗНАНИЕ, АГРОХИМИЯ

И ОБЩО ЗЕМЕДЕЛИЕ ПРИ ВАК


Ивона Петрова Никова




Физико-химична оценка и мелиорация на кисели почви

АВТОРЕФЕРАТ
на дисертационен труд за даване на образователна и

научна степен “Доктор”
Научна специалност „Почвознание”, шифър 04.01.02

Научни ръководители:

Ст. н.с. ІІ ст. д-р М. Танева

Ст. н.с. ІІ ст. д-р Н. Динев


София, 2008

СПЕЦИАЛИЗИРАН НАУЧЕН СЪВЕТ ПО ПОЧВОЗНАНИЕ, АГРОХИМИЯ И ОБЩО ЗЕМЕДЕЛИЕ ПРИ ВАК
Ивона Петрова Никова


Физико- химична оценка и мелиорация

на кисели почви

АВТОРЕФЕРАТ

на дисертационен труд за даване на образователна и научна степен

ДОКТОР”


по научна специалност “Почвознание”

шифър 04.01.02.

Научни ръководители: Ст.н.с. ІІ ст. д-р Мария Танева

Ст.н.с. ІІ ст. д-р Николай Динев

Официални рецензенти: Ст.н.с. І ст. д-р Димитранка Стойчева

Ст.н.с. І ст. д-р Димитър Славов


София, 2008г.

Изследванията са проведени през периода март 2005- януари 2008 г. в условията на инкубационни и вегетационни опити. Лабораторните проучвания са проведени в секция „Химия на почвата” към Институт по почвознание „Н.Пушкаров”, София.

Дисертационният труд е написан на 163 страници и включва 36 таблици и 22 фигури. В списъка на използваната литуратура са включени 212 източника, от които 77 на кирилица и 135 на латиница.

Дисертационният труд е обсъден и насочен за защита от разширен научен съвет към секция “Химия на почвата” при Института по почвознание “Никола Пушкаров”, София.


Защитата на дисертационния труд ще се състои на ............... от ...............

часа в зала “Проф. Иван Гърбучев” на ИП “Н. Пушкаров” на заседание на Специализирания Научен Съвет по Почвознание, Агрохимия и Общо земеделие при ВАК. Материалите по защитата са на разположение на интересуващите се в библиотеката на ИП “Н. Пушкаров” , София.

Вашите отзиви и бележки изпращайте на адрес:

СНС по Почвознание, Агрохимия и Общо земеделие при ВАК

ИП “Н. Пушкаров”

1080 София, ул. “Шосе Банкя” №7



Увод
Съгласно Тематичната стратегия за опазване на почвите, приета от Комисията към Съвета на Европа (22.09.2006), почвената деградация е сериозен проблем в Европа. Тя се причинява от човешките дейности, като неправилни земеделски и горски практики, индустриални дейности, туризъм, урбанистични и индустриални разширения и строителни работи. Основните цели са защита и устойчиво използване на земите, основани на принципите: 1)опазване на почвите от по-нататъшна деградация и защита на техните функции; 2)възстановяване на деградираните почви до функционална устойчивост.


    Включването на вкисляването на почвите като важен деградационен процес в Европейската директива за почвите повишава интереса към проучване и оценка на специфичните взаимодействия, протичащи в тях. Същевременно съвременните научни търсения трябва да отговорят и на необходимостта от програми за устойчиво управление на земи с повишена киселинност. Ограниченото прилагане на химични мелиорации на кисели почви в последните години изисква своевременно и адекватно разработване и внедряване на системи за еколого- съобразно земеделие. В тази насока трябва да се обърне повече внимание на деривати и отпадни материали от различни производства, тествани и предложени като подобрители на кисели почви.

    Цел и задачи

    Изхождайки от това, ние си поставихме за цел:


Да се направи физико-химична оценка на кисели почви с дефиниране на токсичната киселинност и киселинния оптимум за растенията и на основата на взаимодействието на класически и алтернативни варови материали с почвения адсорбент да се предложи определена схема и норми на варуване на естествено и антропогенно повлияни почви с ниско рН.

Конкретните задачи за постигане на така формулираната цел са:



  1. Проучване на почвено-химичното поведение на водородните йони, алуминия и мангана, чиято фитотоксичност ги прави лимитиращи за добива фактори в киселите почви.

  2. Установяване на количествена зависимост между състава на обменните катиони върху почвения адсорбент и катионния състав на растенията

  3. Класифициране, физико-химично изпитване и характеризиране за пригодност на отпадъка „сатурачна вар от производството на захар” като подобрител на кисели почви.

  4. Разработване на мониторингова мрежа за екологични наблюдения на кисели и антропогенно повлияни почви с оценка на потенциала за мелиорацията им със сатурачна вар.

Материал и методи



  1. Почви

С оглед на поставените задачи в настоящата разработка са изведени опити с почви от четири обекта. Три от тях са от райони с генетично кисели почви без изявено техногенно замърсяване- с. Душево- светлосива горска почва (псевдоподзолиста)-, с. Секирово (канелена псевдопозолиста почва) и гр. Приморско (канелено подзолиста (псевдоподзолиста) почва). В изследването е включен район с преобладаващо кисели почви и дифузно техногенно замърсяване – землищата на селата Челопеч и Чавдар (Софийска област). Преди, по време и след приключването на опитите, почвите от съдовете бяха анализирани по различни физико-химични показатели.


  1. Групи експерименти

За изпълнение на поставените задачи бяха изведени две групи експерименти:

  • Инкубационни (микровегетационни)

  • Вегетационни- във Вегетационна къща на ИП „Н.Пушкаров”




  1. Мелиоративни материали

За изпълнение на поставените задачи в дисертационния труд са използвани различни мелиоранти за постигане на киселинно-алкалното равновесие в изпитваните почви и създаване на благоприятни условия за вегетация на изпитваните от нас култури.

  • Калциев карбонат- Ca CO3, като най често срещан варов материал, е използван като мелиорант в два съдови опита. Неутрализиращата му способност е 2000 mequ/ 100g материал.

  • Калциев хидроокис Ca(ОН)2 – неутрализираща способност 2702 mequ/100g

  • Течен тор „Хумусил”. Съставен е предимно от хуминови киселини, като химичните форми на макроелементите са: N, P, S, K, Ca, Mg (N-NO3, N-NH4, P2O5, K2 O, CaO, MgO).

  • Сух (угнил) оборски тор с агрохимичен състав: рН-7,3(КCl), P2O5- 316mg/kg, K2O-500mg/100g, NH4-N-638mg/100g, NO3-N- 135 mg/100g, органично вещество- 21 %.

  • Сатурачна вар. Отпаден продукт от производството на захар в Захарни заводи АД- Горна Оряховица.




  1. Методи

Използваните методи са по ISO и приети в Института по почвознание” Н.Пушкаров” методики.

  • Предварителна подготовка на почвата за анализ (по ISO 11464).

  • Определяне на общо съдържание на тежки метали в почвата по ISO 11466 ”Extraction of trace elements soluble in agua regia”.

  • Определяне на общо съдържание на тежки метали в растителната биомаса-пробите се обработват по изискванията на ISO, чрез киселинно разлагане.

  • Метод за определяне на водоразтворимите и обменно адсорбирани йони в листата на растенията (по Ганев Ст., А. Арсова, 1982), който включва измерване на следните величини:

~ водоразтворима киселинност (Н8,2), която характеризира общото количество на адсорбираните върху листните биоколоидни киселинни катиони

~ водоразтворим калций

~ водоразтворим магнезий

~ водоразтворим калий

~ десорбируема киселинност до рН 8,2(обм.Н8,2)

~ обменно адсорбиран калций

~ обменно адсорбиран магнезий

~ обменно адсорбиран калий




  • Сорбционните киселинни свойства на почвата са определени по метода на Ганев и Арсова (по Ганев и Арсова, 1980), който включва измерването на следните величини:

  • актуална киселинност (рН) в почвено- водна суспензия (1:2,5) w/v;

  • катионно обменен капацитет (Т8,2), представляващ сума от обменните катиони върху почвения адсорбент

  • капацитет на съставните силно (ТСА) и слабо(ТА) киселинни дялове на Т8,2

  • обща киселинност на почвата (Н8,2), която измерва сумата от обменните киселинни катиони на адсорбента

  • обменна киселинност – съставната сума от обм. АІ и други киселинни катиони върху силно киселинните позиции (ТСА) на почвения адсорбент (Т8.2)

  • обменни форми на калция и магнезия, съставящи преобладаващата част от силно базичните катиони върху почвения адсорбент;

  • степен на наситеност с бази (% V), която изразява относителния дял на обменните базични катиони (в %) от катионообменния капацитет на почвата.




  1. Тестови култури

Като тестови култури във вегетационните опити са използвани зимен (фуражен) ечемик Hordeum vulgare L. и люцерна (Medicago sativa L.). Изборът на двете култури е съобразен с предварителната информация от литературни източници и от практиката на експерименталната дейност в работната група за изява на толерантността (на ечемика) и чувствителността (на люцерната) към почвената киселинност.


  1. Статистическа обработка на резултатите

Извършен е дисперсионен анализ на данните за добивите от люцерна и ечемик за качествена оценка на влиянието на факторите почвено различие и варуване със статистическия пакет SPSS. Регресионните зависимости между добива и почвената реакция, а също и между рН и съдържанието на елементи в растителната маса, са установени с помощта на програмния пакет TableCurve.
Резултати и обсъждане

Фиг. 1 Блок-схема на групите експерименти и взаимовръзките им
при реализацията на проучванията

І. Проучване на механизмите на токсичностите на водородните йони, алуминия и мангана като лимитиращи фактори в киселите почви.

За изпълнение на поставената задача беше проведена серия вегетационни експерименти.

При първата серия от опити, почви от трите почвени различия бяха мелиорирани с класически материал - калциев карбонат, в четири варианта по три повторения на вариант. Варовата норма е изчисявана по Ганев (1987).

Изходните параметри на необходимите за изчисленията показатели на изследваната почва са: обм. Аl, сума Ca+Mg, ncaco3=0.05, % хумус. Схемата на опита е представена в следващата таблица: Получените резултати от изчисленията са представени в Таблица І.1.


Таблица І.1. Вегетационен опит с мелиорант CaCO3-,

Култура-ечемик



Вариант

Внесен CaCO3 в g на 2kg почва (nCaCO3=0,05)



Обект

Душево

Секирово

Приморско

контрола

0

0

0

екв. на 1/2 обм.Al

0,86

0,8

0,44

екв. на Ганев

3,56

3,32

1,806

екв. на Н8,2

11,2

7,9

7,9

*При всички таблици, за краткост се използват наименованията на опитните полета, като Душево- светлосива горска почва, Секирово- канелено псевдоподзолиста почва, Приморско- канелено подзолиста (псевдоподзолиста) почва.
Приложените норми на варуване целят достигане на различни степени, до пълна неутрализация на общата киселинност на почвения адсорбент, което се отразява на формирането на цялата вегетативна маса на отглежданите растения. В хода на експеримента са определяни актуалните физико-химични параметри на избраните почвени образци, добива от надземната биомаса, съдържанието на тежки метали, на алуминий, както и на фосфор, калий, калций и др. в растителната тъкан на първата отглеждана култура-ечемик.









Фиг.І.2 Зависимост рН/добив g FW

Фиг.І.3 Зависимост рН/добив g FW















Фиг.І.4 Зависимост рН/добив g FW





Резултатите са показани като графични зависимости (Фиг. І.2, І.3 и І.4)

Кривите демонстрират известна специфика в хода на неутрализацията, която е повлияна от различията между почвите и различията в съдържанието на обменен алуминий.

В псевдоподзолистата канелена горска почва не се забелязват големи разлики в добива по варианти, което може да се обясни с наличието на по-малко обменен алуминий в изходната почва, откъдето и по-слабо проявена ответна реакция от растенията. Независимо от почвените различия максималният добив от ечемик се очертава в границите рН 6-6,5.

Особен интерес при проведения експеримент представлява поведението на значимите фактори за изява на почвената киселинност каквито са водородните, алуминиевите и мангановите йони.

Изменението в добива от ечемик спрямо промените в киселинното състояние на почвата е идентично при трите почвени различия. Представените на Фигура І.5. стойности са осреднени за трите типа почви и показват ясно тенденциите на изменение на съдържанието на съответния елемент в растителната тъкан при различна реакция на почвата. Забелязва се, че при нито един от изследваните елементи стойностите по варианти на варуване не се запазват постоянни (изключение прави концентрацията на медта).




Фиг. І.5 Зависимост на добива от ечемик (g/10 раст.) от pH (H2O)

на почвата: y=-13,67+5,025x-0,417x2; R=0,67; F=5

Формирането на добива от ечемичените растения става при изграден градиент на почвената киселинност. Внесените като мелиоративни добавки варови материали създават различна среда за блокирането и за подвижността на елементите в почвения разтвор. Това се отнася особено за потенциално токсичните за растенията алуминий и манган. Селективността на кореновото усвояване на тези елементи дава експресия в акумулирането им в биомасата.

След направените анализи на растителната маса от ечемик за оценка на причините за наблюдаваната токсичност при контролните варианти и подобрената вегетация на ечемика при мелиорираните варианти особен акцент заслужават два от елементите - алуминий и манган.

Резултатите за стойностите на алуминия показват леко колебание и едва забележима тенденция към намаляване в растителната тъкан при мелиорираните варианти на опита. На Фиг.І.6. е представена регресионната зависимост между съдържанието на алуминия и добива, която е крива с максимум при х=67,24mg/kg, след която стойност добивът започва да намалява. Следователно, до указаната стойност за съдържанието на алуминий в растителната маса при изследваните почвени различия и приложените нива на мелиориране, не е установена фитотоксичност на алуминия. Нашите данни потвърждават докладваната и от други автори (Aniol, 1984; Dinev, 1998) стимулираща роля на алуминия върху развитието на зърнено-житни култури при ниски концентрации, което се отчита чрез повишаване на добива от тестовата култура- ечемик.





Фиг.І.6 Зависимост на добива от ечемик (g/10 раст. суха маса) от съдържанието на
Al (mg/kg) в растителната маса: y=-38,10-0,59x+9,68x0,5; R=0,94; F=46

Редица автори застъпват идеята за алуминиевата токсичност като фактор, лимитиращ добива. Проверявайки хипотезите за изява на токсичност на водещите фактори при киселите почви и разглеждайки паралелно двата елемента-алуминий и манган, в проведения от нас опит се наблюдава по-плавно намаление на концентрацията на алуминий (Фиг. І.7) в сравнение със стръмното намаление на концентрацията на мангана при еднакви условия на средата (фиг.ІІІ.1.9). Това ни дава основание да обобщим, че в изследваните почви при проведените експерименти алуминият играе по- слаба роля като лимитиращ добива фактор.





Фиг. І.7 Зависимост на съдържанието на Al в растенията (mg/kg) от pH на почвата: y0,5 =7,15+255,92e-x; R=0,89; F=51
Манган

В зависимост от концентрацията на подвижните си форми в почвата манганът може да проявява двуяко въздействие върху развитието на растенията. За своите нужди растенията могат да усвояват само водоразтворимия манган в равновесие с мангана в обменна форма върху почвените колоиди. В киселите почви обаче мангановите йони проявяват токсичност върху растенията чрез непосредствено блокиращо действие върху ензимните системи от дихателния метаболизъм.

Анализът на получените резултати в условията на вегетационния опит показват специфично поведение на растенията както по отношение на натрупването на манган в тъканите, така и в получения добив от надземна биомаса. По отношение на съдържанието на манган в растителната маса се наблюдава рязко намаляване на тези стойности по достигнато рН в зависимост от степените на варуване (фиг. І.8). Тези различия са особено добре изразени при светлосива горска почва от Душево и канелено подзолиста от Секирово.

.



Фиг. І. 8. Зависимост на съдържанието на Mn в растенията (mg/kg) от pH на почвата: y0,5=3,33+2988,46e-x; R=0,65; F=10
Регресионната зависимост между добива от ечемик и съдържанието на манган в растителната маса показва, че максимален добив се отчита при стойности на мангана до 150 mg/kg суха маса (фиг І.9.). С увеличаване на стойностите на почвената киселинност (т.е. липсата или недостатъчните норми на варови материали), способстващи нарастване на концентрацията му в растителните тъкани, манганът лимитира растежа и по тази причина се формира незначително количество биомаса.



Фиг. І.9. Зависимост на добива от ечемик (g/10 раст.) от съдържанието на Mn (mg/kg) в растителната маса: y=0.17+10.21/x0,5; R=0,83; F=29

От тук можем да заключим, че манганът отговаря на всички условия за доминиращ, токсичен и лимитиращ добива фактор в изследваните от нас кисели почви.

За да отчетем наличието на синергизъм или антагонизъм между постъпилите в надземната маса макро и микроелементи, растенията са изследвани и за съдържание на калций, магнезий, фосфор и калий. Данните са представени в проценти. От Фиг. І.10 се вижда, че концентрацията им растенията не зависи от рН на почвата (и стойностите се колебаят около прави успоредни на абсцисната ос).


Фиг. І. 10 Съдържание на калций, магнезий, фосфор и калий (%) в
растителната маса на ечемик в зависимост от рН (Н
2О) на почвата
Само при калция се наблюдава леко покачване на съдържанието му в растителната тъкан на ечемика в зависимост от внесените варови норми, което може да се обясни с внасянето в почвата на калциев карбонат.
ІІ. Проучване на последействието на мелиоранта върху вегетацията на втора тест култура чрез баланс на водоразтворими и обменни катиони в растителните тъкани.
За разширяване на знанията по поведение на токсичните йони при използване на мелиоранти и за да се проследи промяната на вътрешното неутрализационно равновесие в растителния организъм чрез използване на баланса на водоразтворимите катиони в листната биомаса, бе заложен втори вегетационен опит.

По схемата, използвана за вегетация на ечемик, беше отгледана втора тест култура- люцерна, от която бяха прибрани три откоса.

Изявени разлики в хабитуса и добивите между отделните варианти са получени при третия откос.

Наличието на достатъчно биомаса позволи анализ на растенията за водоразтворими и обменно адсорбирани катиони по метода на Ганев и Арсова (1982).



Регресионните зависимости между актуалната киселинност рН на почвата и водоразтворимата и десорбируемата киселинност в растителната тъкан са представени на Фиг. ІІ.1 и Фиг. ІІ.2. Това, което прави впечатление при сравнение на двете графики е, че ходът на кривата, описваща водоразтворимата киселинност е по-плавен в сравнение с хода на кривата, описваща десорбируемата киселинност. Този факт също е в подтвърждение на мнението (Арсова, 1990), че промяната в метаболитните параметри в растението настъпва първо с ясно изразена промяна в количеството на катионите във водоразтворима форма, а количеството на йонообменните катиони, чиято сума формира адсорбционния капацитет на растителните тъкани, намалява по-плавно по варианти на варуване.



Фиг. ІІ.1 Зависимост между рН на почвата и водоразтворим Н8,2 (mequ/100 g суха листна маса): y0,5=3,84+227,08e-x; R=0,78; F=14



Фиг. ІІ.2 Зависимост между рН на почвата и съдържанието на обменен Н8,2
(mequ/100 g суха листна маса): y=-143,35+92,06x-16,70x2+0,97x3; R=0,94; F=21
На фигурите ІІ.3 и ІІ.4 се демонстрират регресионните зависимости между съдържанието на калций във водоразтворимо и обменно състояние. Отново наблюдаваме по- стръмния ход на покачване на водоразтворимия калций по варианти на варуване, особено при опита със канелено псевдоподзолиста почва.


Фиг. ІІ.3 Зависимост между рН на почвата и съдържанието на обм. Ca
(mequ/100 g суха листна маса): y2=912,89+0,40ex; R=0,81; F=19



Фиг. ІІ.4 Зависимост между рН на почвата и водоразтворим Са (mequ/100 g суха листна маса):
y=83,75+0,05ex; R=0,98, F=49 – Секирово;
y=43,15+0,07ex; R=0,97; F=106 – Душево, Приморско

От данните, които получихме в настоящото изследване, можем да направим съпоставка как намалява киселинността по варианти на варуване- този път в почвата от същия опит (табл. ІІ.1).
Таблица ІІ.1. Стойности на обменния водород по варианти на варуване в растителната маса и в почва (в mequ/100g)


Душево

Секирово

Приморско

Вариант

обм.H8,2 в раст.

обм.H8,2 в почва

Вариант

обм.H8,2 в раст.

обм.H8,2 в почва

Вариант

обм.H8,2 в раст.

обм.H8,2 в почва

Са 0

21,1

11,2

Са 0

20,6

8,6

Са 0

21,4

7,7

Са 1

20,4

10,2

Са 1

18,9

7,5

Са 1

20,3

5,2

Са 2

18,5

8,3

Са 2

16,9

5,9

Са 2

17,4

4

Са 3

17,2

6,2

Са 3

14,9

3,8

Са 3

15,3

2,3

След мелиорация при трите почвени различия наблюдаваме почти двойно намаление на показателя, характеризиращ почвената киселинност (т.е. обменния Н8.2), докато в растителния организъм това намаление се отчита при вегетация на растения върху светлосива почва с 3,9mequ/100g, за канелено подзолиста – 5,7mequ/100g, за канелено псевдоподзолиста -6,1mequ/100g. Това е индикация, че растението, стараейки се да поддържа своите метаболитни параметри сравнително постоянни, оказва съпротивление на вредните за развитието му фактори, каквато е и почвената киселинност.

Йонообменният анализ на растителните тъкани показа постоянство на величината на катионообменния капацитет /сумата от адсорбирани катиони/, което индиректно отразява постоянството на органични структури, които изграждат тъканите на даден растителен вид.

Промяната на катионния състав в растителния адсорбент е по-слабо изразена в сравнение с измененията в почвата, което може да се обясни с физиологичната реакция на растителния метаболизъм при стресовите условия на висока почвена киселинност.



ІІІ. Изпитване пригодността на отпадък от производството на захар- сатурачна вар, като мелиориращо средство за кисели почви

Опитно изведените почвено-химични доказателства на отстраняване на токсичната киселинност от почвата, посредством строго регулиране на нейните сорбционни параметри, би следвало да намери и своето естествено продължение на изпитване в практически план. Последният е свързан с определяне на пригодността на отпадък от прозводството на захар. Като такъв отпадък е използвана сатурачната вар от «Захарни заводи - Горна Оряховица». Позната е като хидролитично- алкален варов материал с висок неутрализационен потенциал.


ІІІ.1. Предварително характеризиране в микроинкубационен опит.

За целта е заложен инкубационен опит в съдове от 200g с почва от Душево. Добавени са мелиориращи материали, като са разиграни шест нива на варуване със сатурачна вар и шест нива – с калциев карбонат (преципитат, използван като контрола). Целта на опита бе да се проследи през определени периоди от време (15, 30, 45 дни) промяната в рН на почвата и нейните сорбцинни параметри (установявани по Ганев 1980), а от тук да се направи сравнителна оценка на продукта и изводи за пригодността му според времето на реагирането му с почвения адсорбент.

Предварителното изследване характеризира материала с неутрализираща способност 2820 mequ и доказано пригоден за варуване на кисели почви. Главното свойство на сатурачната вар е нейното отнасяне на силна основа и способността й да участвува в последователни неутрализационни взаимодействия с киселинните системи на почвения адсорбент, като при това те реагират най – напред с токсичните обменни форми на силнокиселинната система на адсорбента , а след това, ако има бази в излишък, започва тяхното взаимодействие и с обменния водород на слабокиселинната система (Ганев, 1977).

Получените резултати показват, че контролата (СаСО3) и сатурачната вар в крайна сметка постигат почти еднакъв ефект като мелиоранти, което позволи разширяване на експеримента в посока на практическа реализация на сатурачната вар в мелиориране на кисели почви.


ІІІ.2. Проучване на потенциала на сатурачната вар за мелиориране на кисели почви

Бяха заложени два вегетационни опита с тест култури ечемик и люцерна на светлосива горска почва от Душево и канелено подзолиста от Секирово. Изборът на тези почви бе съобразен с предварителните резултати от първата серия експерименти. Схемата на опита е с четири нива на варуване със сатурачна вар и един сравнителен вариант с калциев карбонат. Получената растителна маса бе анализирана за проследяване на влиянието на отпадния продукт върху формираната биомаса.


Таблица ІІІ. 2.1. Съдържание на водоразтворимите и обменно адсорбирани катиони в листата на ечемик

Варианти

на опита


Водоразтворими форми

mequ/100 g



Обменни форми

mequ/100 g



Н

Ca

Mg

K

сума

H

Ca

Mg

K

сума

Душево

0 Н8.2

38.4

31.0

2.8

136.1

208.3

15.3

12.5

1.5

2.8

32.1

0.5 Н8.2

36.0

34.0

2.6

115.2

187.8

14.8

14.0

1.3

2.5

32.6

1.0 Н8.2

33.6

41.0

2.7

100.1

177.4

14.0

15.3

1.5

2.4

33.2

2.0 Н8.2

31.7

49.0

2.8

96.4

173.9

13.2

16.0

1.3

2.0

32.5

0.5 Н8.2 СаСО3

33.1

38.0

2.7

100.2

174.0

14.5

14.0

1.3

2.4

32.2

Секирово

0 Н8.2

38.8

30.0

2.6

135.4

206.8

15.0

13.0

1.5

2.9

32.4

0.5 Н8.2

34.1

38.0

2.8

130.1

205.0

14.5

14.5

1.3

2.3

32.6

1.0 Н8.2

33.8

42.5

2.7

115.5

194.5

14.0

15.5

1.5

2.2

33.2

2.0 Н8.2

32.0

48.0

2.6

106.3

188.9

13.5

16.0

1.7

2.1

33.3

0.5 Н8.2 СаСО3

32.9

39.0

2.7

120.4

195.0

14.8

15.0

1.5

2.5

33.8

Въпреки, че ечемикът е сравнително толерантна култура към почвената киселинност, от получените резултати (Таблица ІІІ.2.1) се вижда, че той реагира закономерно и очаквано при заложените от нас варианти на варуване. Сравнявайки получените резултати при варианта с неутрализиране на ½ от обменната киселиност със сатурачна вар и калциев карбонат, прави впечатление, че калциевият карбонат е успял да реагира по-бързо с почвения адсорбент и това е ясно забележимо, особено от данните за промяна в съдържанието на водоразтворимите катиони в растителната тъкан.


За да се разгледат някои по-важни аспекти на вътрешното неутрализационно равновесие в растителния организъм в зависимост от неутрализацията на почвената киселинност със сатурачна вар, беше проведен втори вегетационен опит с тест култура люцерна (Таблица ІІІ.2.2. и Таблица ІІІ.2.3).
Таблица ІІІ.2.2 Добив и съдържание на водоразтворими и обменно адсорбирани катиони в люцерна върху почва от Душево



откос

Вариант

рН/

Н2О

Добив суха маса за 10р., g

Водно разтворими катиони

mequ/100g раст. маса

Обменни катиони

mequ/100g раст. маса

H8,2

Ca

Mg

К

сума

H8,2

Ca

Mg

К

сума

1

І

Контрола

5

0,84

28

116

2,8

55,9

203

12,8

30

1,5

0,8

45,1

ІІ

Контрола

5,1

0,83

28

116,8

3

53,4

200,7

12,8

29,5

1,7

1

45

2

І

0.5 от Н8.2

6,3

1,34

26,2

124,5

3

54,4

208,1

10,5

32,1

1,3

1

44,9

ІІ

0.5 от Н8.2

6,4

1,31

25,8

125,1

2,8

51,6

205,3

10

32,4

1,2

0,9

44,5

3

І

По Н8.2

6,8

1,56

25,4

128,4

2,8

53,6

210,2

10

32,6

1,3

1,2

45,1

ІІ

По Н8.2

6,95

1,78

24,7

136,2

2,9

48,4

212,2

8,2

35,2

1,5

0,8

45,8

4

І

2 х Н8.2

7,2

1,26

24,4

131,1

2,8

53

211,3

9,8

32,8

1,4

1,1

45,1

ІІ

2 х Н8.2

7,4

1,30

22

141,5

3

42,4

208,9

8,1

35,8

1,5

0,7

46,1

5

І

0.5СаСО3

6,9

1,16

25,8

128,8

2,8

54,2

211,6

10,7

32

1,3

1

45

ІІ

0.5СаСО3

6,7

1,18

26,2

126

3

53,5

208,7

10,8

31,2

1,2

1,1

44,3

Получените резултати за добива от растителната маса потвърждават факта, че рН интервала от 6-6,8 на почвата е най- благоприятен за развитието на растенията. В нашия опит такова рН на почвата се постига във вариантите на пълна неутрализация на общата киселинност (Н8,2) на почвата с внесения мелиорант.

При проследяване на изменението на киселинността в тъканите в зависимост от варуването на почвата, се наблюдава намаление, по-значимо във втория откос (6 mequ/100g суха маса). Това потвърждава установеното досега от други автори (Ганев и Арсова.1984, Арсова, 1990).

По отношение на калция в течната фаза на надземната маса прави впечатление по- стръмното му нарастване във втория откос (около 35 mequ/100g раст. маса), което може да се обясни или с по-бавното реагиране на материала с почвения адсорбент или със забавената адаптация (реакция) на люцерната към условията на средата. Съдържанието на калиеви йони в течната фаза на тъканите показва по-малки колебания в зависимост от приложените мелиоранти, но имайки предвид съществуващия антагонизъм между калциевите и калиевите йони в растителната тъкан (Арсова, 1977) е обяснимо намалението на калия по варианти.

Количеството на магнезиевите йони се влияе слабо от вида и количеството на мелиорантите. Сумата на катионите във водноразтворимо състояние в надземната маса, която изразява електролитното съдържание в течната фаза, е най-голяма във варианта, при който сме неутрализирали хидролитичната киселинност (Н8,2), поради високото съдържание на калциеви и калиеви йони. Нарастването на сумата е свързано главно с увеличаване на количеството на калция.

При проследяване на изменението на количеството на обменно адсорбираните катиони върху биополимерите под влияние на изследвания мелиорант, се наблюдават същите тенденции, както в течната фаза, но по- слабо изразени, тъй като по принцип адсорбционната фаза на тъканите е по-устойчива на влиянието на външни фактори. Киселинността върху биополимерите (обм. Н+) е минимална при варианти 3 и 4, а съдържанието на калций (обм. Са2+) се изменя обратно , като при вариант 3 и 4 е най- голямо.

Калиевите и магнезиевите в адсорбционната фаза са с ниски количества. Забелязва се леко намаление на съдържанието на калий по варианти на варуване.

Изменението в съдържанието на обменно адсорбираните катиони се отразява върху катионообменния адсорбционен капацитет на надземната маса, който се изразява чрез тяхната сума. Капацитетът е най-висок при вариант три (варуване по Н8,2 ) от приложената схема на опита.

При оценка на данните прави впечатление, че при вариантите, при които сме мелиорирали с промишления отпадък, стойностите за Н8,2 в растителната тъкан от втория откос са по- ниски от съответните в първи откос люцерна. При варианта с калциев карбонат се наблюдава леко покачване във ІІ откос, т.е. обратната тенденция. Оттук можем да заключим, че изследвания промишлен отпадък е реагирал по-бавно с почвените колоиди.

Данните за добива и съдържанието на водоразтворими и обменно адсорбирани катиони в растенията за почвата от Секирово са представени на таблица ІІІ.2.3.


Таблица ІІІ.2.3 Добив и съдържание на водоразтворими и обменно адсорбирани катиони в люцерна за почвата от Секирово.



откос

Вариант

рН/Н2О

Добив суха маса за 10р.

Водно разтворими катиони

mequ/100g

Обменни катиони

mequ/100g


H8,2

Ca

Mg

К

сума

H8,2

Ca

Mg

К

сума

6

І

Контрола

5

1,008

29

105,7

2,5

65,4

203

11,5

28,4

1,3

1,1

42,3

ІІ

Контрола

5,5

0,959

28

107

2,7

62,7

172,4

11

28

1,5

1,3

41,8

7

І

0.5 от Н8.2

6,1

1,141

28

107,1

2,4

63,5

201

11

28,6

1,3

1

41,9

ІІ

0.5 от Н8.2

6,2

1,257

27,4

108,6

2,5

60,4

198,9

10

28,5

1,5

1,1

41,1

8

І

По Н8.2

6,6

1,522

27,4

109

2,5

62,1

201

11

29,2

1,5

1,2

42,9

ІІ

По Н8.2

6,8

1,679

26,2

113,6

2,4

57,6

199,8

8,8

29,8

1,6

0,7

40,9

9

І

2 х Н8.2

7,1

1,179

26,4

121,2

2,5

60,8

210,9

10,6

29,8

1,4

1,1

42,9

ІІ

2 х Н8.2

7,4

1,137

23,6

127,4

2,7

54,9

208,6

7,2

30,5

1,4

0,5

39,6

10

І

0.5СаСО3

6,9

1,032

27,6

111

2,5

62,9

403,7

11,2

28,8

1,3

1,2

42,5

ІІ

0.5СаСО3

6,9

1,125

28

113

2,4

56,3

199,7

10,6

29

1,4

1

42

Анализът на данните, направен по-горе, се отнася и за резултатите от опита върху канелено псевдоподзолиста почва от Секирово. Забелязват се две отлики, произтичащи най-вероятно от типови различия между почвите: (i) добивът от растителна маса при този опит е по-висок дори и в контролния вариант, и (ii) отчетената разлика между резултатите на двата откоса не е толкова забележима, както при опита върху светлосива почва от Душево. Намалението на Н8,2 е 5 mequ/100g суха фитомаса, а увеличението на калциевите йони е с 20 mequ/100g суха фитомаса. Тези стойности са близки до резултатите, получени при първия опит с ечемик, растителен вид, който е по- слабо чувствителен към почвената киселинност. Обяснение за различията в стойностите между контролата и мелиорираните варианти, който се отчита при люцерната, може да бъде фактът, че рН на изходната почва т.е на контролата е 5 и почвите спадат към средно киселите. Също трябва да отбележим, че при този почвен тип калциевият карбонат и сатурачната вар реагират с почвата по подобен начин, което е видно от получените резултати.

На фигура ІІІ.2.1 е представена количествената зависимост между съдържанието на калций в почвата и съдържанието му във водоразтворима и обменна форма в растителната тъкан. Забелязва се, че с повишение на стойностите на калция в почвата по нива на варуване се покачват стойностите му и в растителната тъкан, като по-стръмно покачване на кривата забелязваме за стойностите във водоразтворима форма.

Представената регресионна зависимост на Фиг. ІІІ.2.2 също много ясно показва тенденцията за намаляване на киселинността в растителния организъм с намаляване на йонообменната (десорбируемата) киселинност в почвата.




Фиг. ІІІ.2.1 Количествена зависимост между съдържанието на обменен калций в светлосива горска почва и съдържанието на водоразтворим и обменен калций в растителната тъкан.


Фиг. ІІІ.2.2 Количествена зависимост между съдържанието на десорбируемата киселинност Н8.2 в светлосива горска почва и съдържанието й във водоразтворима и обменна форма
в растителната тъкан.

Като резултат от проведената серия експерименти за сравнително изпитване на сатурачната вар като мелиоративно средство за кисели почви е потвърдена количествената зависимост между състава на обменните катиони върху почвения адсорбент и катионния състав на растенията. Очевидно сатурачната вар се очертава равностоен мелиорант по качество, т.е. практически няма да отстъпва на калциевия карбонат и е препоръчително използването й в земеделската практика.
Направените изследвания на киселите почви, данните за приложимостта на сатурачната вар и необходимостта от въвеждането на ремедиационни решения при доказано съществуващи „горещи точки” от националната мониторингова мрежа позволи разширяване на проучването върху реални обекти, характеризирани като критични зони.
ІV. Мониторинг, екологична оценка и мелиоративни решения на кисели и техногенно натоварени почви

Основната цел на направеното настоящо мониторингово проучване бе да се направи предварителен преглед на състоянието на района в землищата на селата Челопеч и Чавдар по отношение на екологичния статус на почвите. Изготвена е мониторингова мрежа за оценка на дифузни замърсявания на землищата на с. Челопеч и с.Чавдар с обща площ около 25000 дка.


Фигура ІV.1. Google-карта на района Фигура ІV.2. Схема на мониторинговата мрежа


При започване на проучването бе направена справка с наличната информация за предишни изследвания. Документирано бе разположението на комбината, населените места и хвостохранилището (Фигура ІV.1). Въз основа на това бе изградена мрежата за мониторинг на почвите (Фигура ІV.2).

Значителен интерес предизвиква разширяването на изследването в посока екотоксикологична оценка на почвата в двете землища. За целта е проследено разпределението на почвените характеристики- катионен обменен капацитет (Т8,2), силно киселинни (ТСА), слабо киселинни (ТА) позиции на почвения адсорбент, обща киселинност (Н8,2), обменна киселинност (Al) и състав на по-важните обменно адсорбирани катиони на почви от региона на Челопеч и Чавдар.

Във връзка с многогодишната експлоатация на рудните находища в района и развитието на минната индустрия бе оценено замърсяването на почвата в изследваните землища. За нуждите на екологичния мониторинг бе направено пробонабиране от точки с фиксирани координати, като се оценяват две дълбочини 0-20 и 20-40 сm. Данните показват, че в определени точки има превишаване на максимално допустимите стойности по отношение на мед, арсен, олово (Таблица ІV.1.).
Таблица ІV.1. Концентрация на тежки метали и металоиди в почви от землищата на селата Челопеч и Чавдар (осреднено за дълбочини 0-20 и 20-40 cm)





As

Cd

Co

Cu

Pb

Zn




(mg/kg)

(mg/kg)

(mg/kg)

(mg/kg)

(mg/kg)

(mg/kg)

средно




0,617

13,229

118,515

39,502

98,118

медиана




0,562

13,7

80,8

27,9

77,9

максимум

128

1,33

22,63

1361

159

332

минимум

10,3

0,413

5,48

28,8

7,65

48,6

За оценка на потенциала на почвите и възможните мелиоративни решения бе необходима информация за почвените характеристики. Установено бе групирането на почвите от мониторинговата мрежа, представено на Фигура ІV.3.

Изчислено бе разпределението на почвите по киселинност, като данните са представени на Фигура ІV.4.

Резултатите показват значително превишаване на силно киселите почви (рН под 5.5.- общо 83 % от пробите). Незначителен е броят на неутралните почвени проби- 15 % от изследваните мониторингови точки, Фигура ІІІ.4.4. Тези резултати потвърждават необходимостта от предприемане на мелиоративни мерки в района. Те донякъде обясняват и изразеното от местните фермери и кооперации мнение за ниските добиви от основни земеделски култури.

Фиг.ІV.3. Фиг.ІV.4.

За нуждата на практиката ние разработихме предварителен разчет за необходимото количество сатурачна вар, нужна за коригиране на почвената киселинност. На Фигура ІV.5. са представени върху картен материал данни за необходимата варова норма за оптимизиране на почвената реакция по уравнението на Ганев (до рН 6.0). Общото количество на сатурачната вар, внесена като подобрител на почвата, изчислено по това уравнение и отчитайки площта на полетата и почви с различна киселинност, е 9368 t.

Практически, отчитайки необходимостта от блокиране на тежките метали, както и състоянието на района като засегнат от дифузно замърсяване и податлив на вторично вкисляване на почвите, по-удачно е да се отчете възможността за пълна неутрализация на киселинните позиции, т.е. неутрализация по Н8.2.(Фигура ІV.6.). Данните показват, че необходимото количество сатурачна вар за осъществяване на това мероприятие е 19865 t, като разпределението по зони е указано на картата.

Фиг. ІV.5. Фиг. ІV.6.


Следователно, реализирането на мониторинговия проект в частта за физико-химично обследване на почвите дава възможност за реално характиризиране на почвата и в аспект на предстоящи мелиоративни дейности.



Каталог: uploaded files
uploaded files -> Магистърска програма „Глобалистика" Дисциплина „Политическият преход в България" Доц д-р П. Симеонов политическа система и политически партии на българския преход студент: Гергана Цветкова Цветкова Факултетен номер: 9079
uploaded files -> Конкурс за научно звание „професор" по научна специалност 05. 02. 18 „Икономика и управление" (Стопанска логистика) при унсс, обявен в дв бр. 4/ 15. 01. 2010
uploaded files -> Автобиография Лична информация
uploaded files -> Стопански факултет – катедра „стопанско управление” специализиран научен съвет по икономическа
uploaded files -> Утвърдил весела неделчева
uploaded files -> Конкурс за проект, при реализирането на проекти, финансирани със средства от европейските фондове, по реда на зоп
uploaded files -> Христо Смирненски
uploaded files -> I. Описание на клиентския терминал Общи положения на работата на системата
uploaded files -> Специализиран научен съвет по отраслова и фирмена икономика при вак на република българия
uploaded files -> О б я в я в а м к о н к у р с: За длъжността “младши експерт


Сподели с приятели:
  1   2




©obuch.info 2022
отнасят до администрацията

    Начална страница