п.г.т. Усть-Кинельский, Самарская область, Россия
п.г.т. Усть-Кинельский, Самарская область, Россия
УДК 63 Сельское хозяйство. Лесное хозяйство. Охота. Рыбное хозяйство
ГРНТИ 68.05 Почвоведение
Цель исследований – восстановление плодородия нефтезагрязнённых кормовых угодий (паст-бищ) для использования в соответствии с целевым назначением в сельскохозяйственном обороте. Де-градация естественных кормовых угодий, происходящая в результате воздействия разлитой нефти и нефтепромысловых вод, дестабилизирует развитие фитоценозов и приводит к уменьшению их про-дуктивности. Аккумуляция почвой нефтепродуктов и пластовых вод приводит к изменению условий питания растений за счет увеличения плотности почвы, ухудшения структурного состояния, умень-шения водопроницаемости, накопления солей. Восстановление нарушенных сельскохозяйственных зе-мель – теоретическая, методологическая и практическая проблема. Исследования проводились в 2019-2021 гг. на нефтезагрязненных черноземах обыкновенных карбонатных слабогумусированных мало-мощных среднесмытых среднещебневатых среднеглинистых и смытых и намытых почвах балок, отно-сящихся к категории естественных кормовых угодий (пастбищ). На исследуемом участке уровень за-грязнения почв нефтепродуктами варьирует от допустимого до очень высокого, повышено содержание ионов Cl- и Na+, что соответствует хлоридному типу засоления, очень сильной степени засоления, по степени солонцеватости почвы участка остаточно и мало натриевые. Содержание органического ве-щества в виде гумуса на загрязненном участке – 3,6-6,2%, на фоновых землях – 2,9%, реакция среды почвенного раствора – от близкой к нейтральной до слабощелочной (рН 6,0-7,1), на фоновой почве – нейтральная (рН 6,1). Содержание подвижных форм тяжелых металлов (Pb, Hg) находится в пределах ПДК. По результатам агрохимических анализов на нарушенном и загрязненном участке площадью 0,875 га принято два спо-соба восстановления почвы: технический и биологический (агротехнические мероприятия по восста-новлению почв и посев многолетних трав) с общей стоимостью затрат 187,65 тыс. рублей.
нефтедобыча, чернозем, пастбище, рекультивация, показатель, оценка
Самарская область относится к освоенным в аграрном отношении регионам, где высока роль естественных ландшафтов, сохранению стабильности и продуктивности которых уже более столетия уделяется пристальное внимание [1, 3, 7, 8, 9].
Деградация естественных кормовых угодий, происходящая в результате воздействия разлитой нефти и нефтепромысловых вод, дестабилизирует развитие фитоценозов и приводит к уменьшению их продуктивности [2]. Аккумуляция почвой нефтепродуктов и пластовых вод приводит к изменению условий питания растений за счет увеличения плотности почвы, ухудшения структурного состояния, уменьшения водопроницаемости, накопления солей. Восстановление нарушенных сельскохозяйственных земель на основе системы необходимых мер является теоретической, методологической и практической проблемой и определяет актуальность исследований.
Цель исследований – восстановление плодородия нефтезагрязненных кормовых угодий (пастбищ) для использования в соответствии с целевым назначением в сельскохозяйственном обороте.
Задачи исследований – оценить влияние нефти и высокоминерализованной пластовой воды на состояние почвенного покрова кормовых угодий (пастбищ); разработать мероприятия по рекультивации земель.
Материал и методы исследований. В 2019-2021 гг. проводилось комплексное агрохимическое обследование земельного участка в районе «Сооружение Напорный нефтепровод» – от дожимной насосной станции (ДНС) «Никольская» Никольско-Спиридоновского месторождения до ДНС «Парфеновская» Бариновско-Лебяжинского месторождения – и «Парфеновский купол» Никольско-Спиридоновского месторождения в границах Кинельского района Самарской области, площадью 0,8075 га. Детальное почвенное обследование проводилось путем отбора смешанных образцов и заложения почвенных разрезов.
Почвенные разрезы закладывались таким образом, чтобы охватить все формы рельефа и участки предполагаемого засоления, загрязнения и нарушения. Координирование земельного участка осуществлялось по внешней границе с помощью прибора GPSmap 60Cx – GARMIN. Отбор смешанных образцов (объединенной пробы) производился методом конверта. На площадке 20х20 м из четырех равноудалённых друг от друга точек из верхнего горизонта (0-30 см) брались почвенные образцы массой до 1 кг, тщательно перемешивались, из чего отбиралась средняя проба массой 300-400 г.
Для определения глубины проникновения загрязнения закладывался разрез, из которого послойно отбирались образцы почвы.
Всего на исследованной территории были заложены 2 пробные площадки, 1 разрез на глубину 50 см, из которого было отобрано 2 почвенных образца. На фоновой почве был отобран 1 образец с глубины 0-
Лабораторные анализы выполнялись в лаборатории ФГБУ «Станция агрохимической
службы «Самарская», имеющей «Аттестат аккредитации испытательной лаборатории (центра) в системе аккредитации аналитических лабораторий (центров)» (№РОСС RU.0001.510565, выдан 10.08.2016 г., дата внесения сведений в реестр аккредитованных лиц 22.04.2015 г.).
Результаты лабораторных анализов образцов почв из разрезов и смешанных образцов почв, взятых на нарушенных и загрязненных почвах, сравнивались с показателями фоновой почвы. Химизм и степень засоления почв определялись по данным анализа водной вытяжки. Тип засоления определяется составом анионов и катионов в характеризуемом слое или горизонте по классификации Н. И. Базилевича и Е. И. Панковой [5, 6].
Результаты исследований. Исследуемые почвы относятся к переходной степной полосе Заволжья (междуречье рек Большой Кинель и Самара), представлены черноземом обыкновенным карбонатным слабогумусированным маломощным среднесмытым среднещебневатым среднеглинистым и смытыми и намытыми почвами балок. Содержание гумуса в верхнем горизонте описанных почв составляет 2,8-3,2%, мощность гумусового горизонта – 25-
Таблица 1
Агрохимические фоновые показатели почвы, подвергшейся нефтяному загрязнению
|
Почва |
Содержание гумуса, % |
Мощность гумусового горизонта, см |
рН солевой вытяжки |
Физическая глина, % |
Емкость поглощения, мг/экв на 100 г почвы |
Подвижные формы, |
|
|
Р2О5 |
К2О |
||||||
|
Чернозем обыкновенный карбонатный |
2,8 |
35 |
7,4 |
73,0 |
37,9 |
58 |
144 |
|
Смытые и намытые почвы балок |
3,2 |
25 |
6,9 |
22,0 |
- |
137 |
186 |
Реакция почвенной среды верхнего горизонта нейтральная и слабощелочная. Обеспеченность пахотного слоя для зерновых культур подвижными формами фосфора средняя и повышенная (58-137 мг/кг почвы), обменным калием – высокая и очень высокая (144-186 мг/кг почвы).
Основываясь на полученной картине солевого режима почв (табл. 2), можно сделать вывод, что на исследуемом участке в формировании солевого режима почвы принимают участие анионы: Cl-, SO42-, HCO3-, и катионы: Na+, Мg2+ и Са2+. На глубине 0-20 см величина плотного остатка – 1,024%, на глубине 40-50 см – 0,80%, в смешанном образце – 1,1%. По классификации почв по степени засоления и в зависимости от химизма солей почвы участка отнесены к очень сильнозасоленным.
Таблица 2
Классификация почв участка по степени засоления в зависимости от состава солей
|
Глубина взятия образца, см |
Степень засоления |
Разделение засоленных почв Cl- : SO42->1) |
Тип (химизм) засоления, |
||||
|
порог токсичности (незасоленные |
слабозасоленные |
среднезасоленные |
сильнозасоленные |
очень сильнозасоленные |
|||
|
*Градация |
|||||||
|
менее 0,1 менее 0,3 |
0,1-0,2 0,3-0,9 |
0,2-0,4 0,9-2,8 |
0,4-0,8 2,8-6,5 |
более 0,8 более 6,5 |
|||
|
10-20 |
|
|
|
|
1,024 13,64 |
13,64:0,10=136,4 |
Хлоридный, остаточно-натриевые (содержание Na от емкости поглощения 7%) |
|
40-50 |
|
|
|
|
0,8 9,54 |
9,54:0,12=79,5 |
Хлоридный |
|
3 с** |
|
|
|
|
1,1 14,09 |
14,09:0,66=21,3 |
Хлоридный, малонатриевые (содержание Na от емкости поглощения 20%) |
Примечание: * – в числителе величина плотного остатка (%), в знаменателе – содержание анионов Cl-
(ммоль на 100 г почвы); ** – «с» – смешанный образец.
По соотношению анионов Cl- и SO42- (более единицы) тип (химизм) засоления – хлоридный. Для хлоридного типа засоления минимальный порог токсичности (величина плотного остатка), при котором почва считается не засоленной, менее 0,1%. По содержанию аниона Cl- в водной вытяжке почвы участка отнесены к очень сильнозасоленным. Допустимое содержание Cl- в незасоленных почвах менее 0,3 ммоль на 100 г. Преобладающей в растворе водной вытяжки является соль NaCl – самая токсичная по воздействию на растительность. При длительном испытании почвы наличием данных солей происходит процесс осолонцевания.
Содержание нефтепродуктов (табл. 3) на участке на глубине 0-
Таблица 3
Степень загрязнения нефтепродуктами
|
Глубина взятия образца, см |
Нефтепродукты, мг/кг |
Уровень загрязнения почв нефтепродуктами |
|
0-20 |
691 |
допустимый |
|
40-50 |
498 |
допустимый |
|
3 с* (0-20) |
5048 |
очень высокий |
|
4 с (0-20) |
3330 |
высокий |
|
2 ф** |
89 |
фоновый |
Примечание: * – «с» – смешанный образец; ** – «ф» – образец взят на фоновой ненарушенной почве.
Результаты анализов агрохимических показателей почв показали, что содержание органического вещества в виде гумуса на загрязненном участке на глубине 0-20 см превышает значение на фоновых землях в 2,14 раза (табл. 4). Значительное увеличение содержания органического углерода в почвах связано с поступлением углерода нефти [4].
Реакция среды почвенного раствора на обследованном участке нейтральная и слабощелочная (рН 6,0-7,1), на фоновой почве – нейтральная (рН 6,0).
Содержание валовых форм тяжелых металлов: Pb – 11,1 мг/кг, Hg – 0,015 мг/кг. Значения находятся в пределах ПДК (ОДК).
Рекультивация почв при ликвидации последствий нарушения почвенного покрова на площади 8075 м2 состоит из технических и биологических мероприятий. Технический этап рекультивации на загрязненном участке предусматривает следующие мероприятия: дискование земель на площади 0,8075 га; зачистка загрязнений механизированным и ручным способом; откачка 4 м3 жидкости при помощи автоматизированной канализационной насосной станции (АКНС) (место утилизации – нефтеналивная станция переработки (ННСП)); вывоз 632 м3 загрязненного грунта (место утилизации – пункт переработки нефтяных отходов (ППНО) «Кулешовская»); завоз 70 м3 чистого грунта. Противоэрозионные мероприятия: создание кольматирующих насаждений (илофильтров); строительство водоотводной вал-канавы.
Таблица 4
Агрохимические показатели нарушенных и загрязненных почв
|
Номер |
Нарушенные загрязненные почвы |
Ненарушенные почвы |
||||
|
Глубина отбора, см |
рН солевой вытяжки |
Содержание гумуса, % |
Номер |
рН солевой вытяжки |
Гумус, % |
|
|
1 р* |
0-20 |
6,0 |
3,6 |
|
|
|
|
3 с** |
0-20 |
7,0 |
6,2 |
|
|
|
|
4 с |
0-20 |
7,1 |
4,3 |
2 ф*** |
6,1 |
2,9 |
Примечание: * – «р» – почвенный образец взят с разреза; ** – «с» – смешанный образец; *** – «ф» – образец взят на фоновой ненарушенной почве.
Биологический этап направлен на закрепление поверхностного слоя почвы корневой системой растений, создание сомкнутого травостоя и предотвращение развития эрозии почв на загрязненных и нарушенных землях. Разработаны два этапа биологической рекультивации земель. Агротехнический этап направлен на улучшение химических и физических свойств загрязненных земель, включает комплекс мероприятий механической мелиорации загрязненного участка: внесение органических удобрений (80 т/га) на участке площадью 0,8075 га. За счет проведения интенсивного рыхления удается резко снизить количество углеводородов. Это свидетельствует о достаточно большом потенциале почв к самовосстановлению и о высокой эффективности рыхления в первый период после загрязнения. Все мероприятия по механической мелиорации должны быть проведены поконтурно (поперек склона) с целью соблюдения природоохранных мероприятий. Фитомелиоративный этап рекультивации включает внесение минеральных удобрений (табл. 5) с нормой внесения 4,5 ц/га с одновременным посевом многолетних трав, прикатывание почв до и после посева.
Таблица 5
Расчет потребности в материалах для проведения мероприятий по рекультивации
нефтезагрязненных почв
|
Норма внесения и высева |
Потребность |
||||||||
|
Органические удобрения, т/га |
Минеральные удобрения, ц |
Семена многолетних |
Органические |
Минеральные удобрения, ц |
Семена многолетних |
||||
|
нитрофоска |
пырей |
житняк |
донник |
нитрофоска |
пырей |
житняк |
донник |
||
|
80 |
4,5 |
10 |
10 |
10 |
64,6 |
3,63 |
8,075 |
8,075 |
8,075 |
На основании полученных результатов проведен расчёт стоимости затрат на проведение рекультивации и природоохранных мероприятий (табл. 6). Средняя кадастровая стоимость сельскохозяйственных угодий в составе земель сельскохозяйственного назначения муниципального района Кинельский составляет 27,7 тыс. руб. за один гектар.
Таблица 6
Показатели общей экономической эффективности капитальных вложений
на проведение рекультивации (в ценах
|
№ |
Показатель |
Единицы |
Количественное значение |
|
1 |
Рекультивируемая площадь (почвы пастбищ), всего |
га |
0,8075 |
|
2 |
Эколого-экономический результат |
тыс. руб. |
22,37 |
|
3 |
Капитальные вложения (К. В.) на рекультивацию: - технический этап - биологический этап |
|
|
|
тыс. руб. |
3,74 |
||
|
тыс. руб. |
183,91 |
||
|
4 |
Общие затраты на рекультивацию, всего |
тыс. руб. |
187,65 |
|
5 |
Эффективность капиталовложений на рекультивацию |
|
0,12 |
Заключение. Почвенный покров кормовых угодий в разной степени загрязнен нефтепродуктами, содержание органического вещества на нефтезагрязненных почвах увеличивается за счет углерода нефти, реакция среды почвенного раствора сдвигается в щелочную сторону, почвы засолены в сильной степени, тип засоления хлоридный.
Содержание подвижных форм тяжелых металлов (Pb, Hg) находится в пределах ПДК. На основании агрохимических исследований на загрязненном участке кормовых угодий (пастбищ) площадью 0,8075 га рекомендовано два способа восстановления земель: технический – дискование (улучшается аэрация почвы, что снижает содержание нефтепродуктов и улучшает агрофизические свойства), зачистка загрязнений механизированным и(или) ручным способом, откачка жидкой фракции нефти (при проведении данных мероприятий значительно снижается токсическое действие нефти и пластовой воды); биологический – агротехнические мероприятия по восстановлению почв (направлены на улучшение химических и физических свойств загрязненных земель), посев многолетних трав. Кроме того, противоэрозионные мероприятия: создание кольматирующих насаждений (илофильтров) для сдерживания развития процессов эрозии на смытых почвах; строительство водоотводной вал-канавы для отвода от участка кормовых угодий засоленных и загрязненных вод.
1. Горшкова, О. В. Рекультивация нефтезагрязненных черноземов Среднего Поволжья : монография / О. В. Горшкова, Н. М. Троц, Г. И. Чернякова [и др.]. - Кинель : РИО Самарского ГАУ, 2020. - 149 с.
2. Искакова, Е. А. Особенности воздействия нефти и нефтепродуктов на почвенную биоту / Е. А. Искакова // Colloguium-journal. - 2019. - № 12 (36). - С. 7-10.
3. Миронова, А. Ю. Сравнительный анализ структуры землепользования и перспективы ее совершен-ствования в хозяйствах муниципального района Борский Самарской области / А. Ю. Миронова // Известия Оренбургского государственного университета. - 2013. - №3(41). - С. 27-30.
4. Околелова, А. А. Оценка содержания нефтепродуктов в почвах / А. А. Околелова, В. Н. Капля, А. Г. Лап-ченков // Научные ведомости Белгородского государственного университета. - 2019. - №1(43). - С. 76-86. - (Серия «Естественные науки»).
5. Панкова, Е. И. Вклад Н. И. Базелевич в развитие почвенной науки / Е. И. Панкова, Т. В. Турсина, А. А. Тишков // Почвоведение. - 2019. - № 11. - С. 1283-1295.
6. Панкова, Е. И. О проблеме оценки засоленности почв и методике крупномасштабного цифрового кар-тографирования засоленных почв / Е. И. Панкова, М. В. Конюшкова, И. Н. Горохова // Экосистемы: экология и динамика. - 2017. - №1. - С. 26-54.
7. Троц, Н. М. Рекультивация черноземов Сыртового Заволжья, нарушенных процессами нефтедобычи / Н. М. Троц, О. В. Горшкова // Известия Самарской государственной сельскохозяйственной академии. - 2019. - № 3. - С. 16-22.
8. Троц, Н. М. Оценка состояния земель сельскохозяйственного назначения Самарской области, находя-щихся в зоне нефтедобычи / Н. М. Троц, О. В. Горшкова // Аграрная Россия. - 2018. - № 4. - С. 10-13.
9. Чекмарев, П. А. Мониторинг плодородия почв Самарской области / П. А. Чекмарев, С. В. Обущенко // Земледелие - 2016. - № 8. - С. 12-15.
