На сегодняшний день в агрономии существует проблема плодородия почв. Одной из первостепенных задач является их насыщение. Алтайский край располагает своими источниками органоминеральных удобрений — донными отложения водоемов, называемые сапропелем. Его запасы ежегодно растут и на данный момент составляют более 170 млн. тонн. За счет проведения крупномасштабных гидромеханизированных работ по дноуглублению озер можно увеличивать емкость озер, что позволит вести накопление водных ресурсов, а одновременный прямой намыв сапропеля (в определенных дозах) на примыкающие к озерам малопродуктивные земли позволит превратить их в поля высокого плодородия. По определению Х. К. Асарова (1989) в книге «Агрохимия» сапропель — это органические и минеральные донные отложения пресноводных водоемов (прудов и озер), которые сформировались из отмершей водной растительности, остатков живых организмов, населяющих пруд или озеро, а также частиц почвенного перегноя, торфа, глины или песка [5, с. 153]. Верхние слои их (пелагены) сильно увлажнены, и именно в них протекает процесс образования сапропеля из отмершего планктона в результате химико-биологических процессов. По мере утолщения слоя сапропеля биологические процессы в нем затухают, и происходит более сильное его уплотнение. В летний период в основном откладываются слои органические, а в зимний — минерализованные [2, с. 36]. Сапропель имеет коллоидальную структуру и представляет собой однородную желеобразную массу влажностью от 60 до 97 %, с содержанием органического вещества 12–80 % и зольностью 19–88 % в расчете на сухую массу. Наиболее ценные — низкозольные сапропели. По степени зольности сапропели подразделяют на: малозольные (до 30 % золы), среднезольные (30–50 %), повышенно-зольные (50–70 %) и высокозольные (70–85 %). Сапропелевые отложения с зольностью более 85 % называют илом. Цвет сапропелей может быть довольно разнообразный, в зависимости от наличия органических и неорганических веществ. Голубоватый цвет обусловлен присутствием вивианита, серый — известью, розовый — каротином, зеленый — хлорофиллом, черный — восстановленным железом [4, с. 54].
Сапропель добывают земснарядами с намывом пульпы в отстойники, где после промораживания и последующей естественной сушки он превращается в сыпучую массу влажностью около 80 %. Сегодня наиболее распространенными способами добычи сапропеля из-под воды являются: гидравлический, гидромеханический, грейферный, экскаваторный, шнековый и пневмо-шнековый, точечно-вакуумный, всасывающий, скреперно-всасывающий, с помощью запирающего цилиндра [3, с. 138].
Сапропелевый фонд по стране изучен совершенно недостаточно (около 2,0 %) и на основе этого можно констатировать только прогнозные запасы, которые установлены из количества озер, среднестатистических данных по толщине отложений и отношению площади, занимаемой сапропелем, к величине зеркала озера. Наибольшая степень изученности сапропелей отмечается в Центральном экономическом районе — 1,5 млрд. т; Уральском — 1,0 млрд. т; Западно-Сибирском — 0,5 млрд. т. [3, c. 147].
Распоряжением МПР РФ и Администрации Алтайского края от 31 июля 2006 г. N 37-р/382-р «Об утверждении перечня общераспространенных полезных ископаемых по Алтайскому краю» сапропель внесен в список нерудных полезных ископаемых, имеющихся в крае. [8]. В Алтайском крае выявлено 71 месторождение сапропеля с запасом 171,6 млн. т. Сырьё пригодно в качестве удобрения. В настоящее время добыча не ведется [8].
По результатам исследований, проводившихся в течение ряда лет в Белоруссии, Латвии, Ярославской, Ленинградской и Омской областях было практически обосновано, что внесение сапропеля наиболее эффективно на легких, песчаных и каменистых почвах, на землях, перенасыщенных минеральными удобрениями, а также на орошаемых землях. Урожайность культур после внесения в почву сапропеля как натурального биостимулятора роста растений увеличивается на 40–50 % [5, с. 243].
На основе собственных исследований была рассмотрена возможность применения в качестве удобрения сапропель озера Секачи.
В результате анализа данных Славгородской районной агрохимической лаборатории, было выяснено, что почвы данного района относятся к легким суглинистым каштановым почвам. Каштановые почвы богаты калием, но характеризуются низкой обеспеченностью подвижными формами азота и фосфора. На основе исследований дана оценка плодородия почв пахотных земель ООО «Славгородское». Выявлено, что почвенный раствор имеет нейтральную реакцию. Плотность взятых образцов почвы превышает оптимальное значение равное 1,2–1,35 г/см3, что обусловлено низким содержанием органического вещества в пахотном слое. Это подтверждается низкой обеспеченностью почвы гумусом — 2,4 %. Содержание нитрат-ионов в почве среднее, а подвижного фосфора — низкое.
После внесения сапропеля было произведено повторное определение кислотности, влажности и плотности почвы. В результате значение рН не изменилось, влажность повысилась на 31 %, плотность — понизилась. В сосудах с однократной дозой сапропеля (40 г/кг) — на 4,6 % и составила — 1,44 г/см3, в сосудах с двойной дозой (80 г/кг) на — 12,5 % и равна 1,32 г/см3, что соответствует оптимальному значению.
Проведено исследование физико-химических свойств сапропеля. Он имел вид однородной желеобразной массы мягкой консистенции влажностью около 87 %, черного цвета с включениями песка и остатков растительности. Определено содержание золы — 32 %, содержание органического вещества — 70 %. Кислотность сапропеля рН составила 6,8. Запах грязи болотный, с примесью сероводородного, интенсивность запаха очень сильная — 5 баллов. В результате исследования выяснено, что данный сапропель имеет нейтральную реакцию. Это благоприятно для почв, так как не изменяется уровень их кислотности. Высокая влажность, объясняется содержанием большого количества органического вещества, ведь органическое вещество способно связывать больше воды, чем минерализованное. В сапропеле озера Секачи выявлены макро- и микроэлементы, необходимые для малоплодородных почв исследуемых пахотных земель сухой степи. По классификации А. Я. Рубинштейна изучаемый сапропель можно отнести к группе среднезольных органоминеральных сапропелей, которые используются в качестве удобрений.
По заключению химической лаборатории Госэпиднадзора по г. Славгороду данная проба сапропеля по определяемым показателям соответствует нормам МУ 2.6.1.715–98, НРБ-99, свободен от загрязнений тяжелыми металлами и нефтепродуктами. Таким образом, можно сделать вывод, что данный сапропель является экологически чистым. Полученные результаты подтвердили предположение о пригодности использования исследуемого сапропеля для повышения плодородия почвы.
Для изучения эффективности сапропеля вегетационным методом было выбрано сельскохозяйственное растение — кукуруза, так как она является ведущей кормовой силосной культурой Славгородского района и ежегодно занимает площади более 1000 га.
По результатам фенологических наблюдений, сделан вывод, что темпы роста и развития в сосудах с сапропелем опережали контроль на всех стадиях развития: начало всходов на 16–22 %, полные всходы на 20–22 %, появление 3-го листа на 17–34 %, появление 5-го листа на 17–33 %, кущение на 34 %, выход в трубку на 17–33 % и т. д. Исходя из этого, можно говорить о том, что сапропель ускоряет процессы роста и развития кукурузы. Полученные после взвешивания данные по зеленой и сухой массе кукурузы статистически обработаны по методике Б. А. Доспехова. Выяснено, что сапропель в обоих случаях обеспечивает статистически значимый на 5 %-ном уровне эффект по сравнению с контролем. Внесение в почву сапропеля существенно повышает урожай зеленой массы и сухой массы кукурузы.
Рассчитав экономическую эффективность применения сапропеля в сравнении с минеральными удобрениями, пришли к заключению: рентабельность применения сапропеля превышает рентабельность применения минеральных удобрений на 5,4 %. Если учесть длительность действия сапропеля от 5 и более лет и минеральных удобрений 2–3 года, экономический эффект от внесения сапропеля возрастает вдвое.
В соответствии с имеющимися данными делаем следующие выводы:
1. Озеро Секачи является значимым водным объектом, оказывающим влияние на климат и природу в условиях сухой степи. Озеро нуждается в очистке и охране.
2. Исследуемый сапропель относится к среднезольным органо-минеральным сапропелям. Он содержит 70 % органического и 32 % зольного вещества, макроэлементы: азот — 2,2 %, фосфор — 0,15 %, ряд микроэлементов, свободен от радиоактивного загрязнения, что позволяет использовать данный сапропель в качестве экологически чистого удобрения.
3. Согласно исследованиям внесение сапропеля в почву не только насыщает её органикой и микроэлементами, но улучшает её структуру и свойства: плотность почвы понизилась на 12,5 %, влажность повысилась на 31 %.
4. Интенсивность роста кукурузы на стадиях всходов, кущения, вымётывания метелок превысила контроль на 30 %. Урожай зеленой массы отношению к контролю выше на 29 %, сухой массы — на 63 %.
Добыча и использование сапропеля, прежде всего, должны преследовать цель очистки озера от заиления и восстановления экосистемы. Практическое использование сапропеля может обеспечить замкнутый экологический цикл в системе почва — вода — растение — животное — человек с поддержанием круговорота веществ.
Переработка сапропеля — перспективная отрасль развития сельского хозяйства, которая соответствует стратегии развития аграрного направления нашего края.
Литература:
1. Антонов В. Г. Технология возделывания кукурузы в Алтайском крае: методические рекомендации / В. Г. Антонов, П. Г. Алиновский, И. И. Деркач, Ю. И. Заруднев, В. Ф. Стрельцов, В. А. Олифер, В. П. Олешко, А. И. Кайгородов, Л. А. Агеенко,И. И. Селин. — Барнаул: Полиграфист,1994. — 322 с.
2. Ашихмина Т. Я. Школьный экологический мониторинг: Учебно-методическое пособие / Т. Я. Ашихмина. — М.: АГАР, 2000. — 180 с.
3. Васильев В. А. Справочник органическим удобрениям / В. А. Васильев, Н. В. Филатова. — 2-е изд. перераб. и доп. — М.: Росагропромиздат, 1998. — 368 с.
4. Доспехов Б. А. Методика полевого опыта (с основами статистической обработки результатов исследований). 3-е изд. перераб. и доп. М., 1985. — 250 с.
5. Ефимов В. Н. Пособие к учебной практике по агрохимии / В. Н. Ефимов, В. Г. Калиниченко, М. Л. Горлова.- Л.: Колос. Ленингр. отд-ние, 1990. — 341 с.
6. Как применять сапропель. — Электрон. дан. — Режим доступа: http//www.fasenda.box.ru. ru /htm, свободный (сентябрь 2013).
7. Материалы к ежегодному изданию доклада «О состоянии и об охране окружающей среды в Алтайском крае в 2013 году». — Барнаул, 2009. 150 с.
8. Методика ГОСТ по химическому анализу почв для агрохимических лабораторий.
9. Панова З. Н. Опыты по полеводству / З. Н. Панова, В. И. Панов.- М.: Росагропромиздат, 1998. — 156 с.
