Отчет за 2014/2015

Влияние биосубстрата из твердых
отходов целлюлозно-бумажной
промышленности на плодородие
почв и рост лесных культур
Научные руководители :
к.с.х.н. Ю.Н.Гагарин
д.б.н Н.В. Лукина
Актуальность
2
• В настоящее время наблюдается истощение экономически доступных и удобных для
использования природных ресурсов, снижение объемов и качества лесовосстановления. За
последние 20 лет площадь лесовосстановления в стране сократилась почти в 2 раза, при этом
активными мерами путем создания лесных культур - в 2,5 раза.
•
Снижение объемов лесовосстановления (прежде всего искусственного) и, особенно, его
качества несут реальную угрозу продукционному потенциалу лесов будущего, восстановлению
экологической обстановки в регионах с интенсивными лесозаготовками прошлых лет.
• Предложены различные методы интенсификации выращивания древесных пород начиная
от самых простых (специальная подготовка почвы при посадке/посеве), заканчивая сложными,
высокотехнологичными методами (ДНК-маркирование, микроклональное размножение).
Интенсификация лесовыращивания помимо улучшения состояния лесных культур должна
обеспечить динамическое равновесие элементов питания на лесокультурной площади, для
успешного ее использования в следующую ротацию.
• Поддержание баланса элементов питания в экосистеме возможно с помощью внесения
удобрений. Наилучшим видом удобрения могут стать биоорганические удобрения, т.к. они, в
отличие от минеральных удобрений, не загрязняют окружающую среду и содержат в
сбалансированном виде комплекс элементов питания, которые высвобождаются постепенно.
• Целесообразно использовать отходы ЦБП как наиболее дешевое, невостребованное,
многотонажное сырье с высокими показателями потенциального плодородия.
• Изучен метод двухстадийной переработки отходов ЦБП грибами и червями,
обеспечивающий детоксификацию отходов и повышение его питательного потенциала, но нет
сведений о влиянии полученного биосубстрата на плодородие почв и рост лесных культур.
3
Цель исследования
Оценка влияния биосубстратов из твердых
отходов ЦБП, полученных на основе
двухстадийной переработки грибами и
червями, на плодородие почв и рост лесных
культур сосны и ели .
4
Задачи исследования
1.
Анализ зарубежного и отечественного опыта интенсификации
лесовыращивания, в том числе использование отходов ЦБП, как
источника соединений элементов питания
2.
Подбор участков лесных культур ели обыкновенной
обыкновенной с закладкой пробных площадей
3.
Проведение эксперимента с внесением в почву биосубстрата из отходов
ЦБП, полученного двухстадийной переработкой, для оценки его влияния
на показатели плодородия почвы и рост лесных культур
4.
Оценка изменения содержания элементов питания в почве и в древесных
растениях, измерение биометрических показателей сосны обыкновенной
и ели обыкновенной под влиянием биосубстратов из отходов ЦБП
5.
Обоснование научно-методических подходов к использованию
биосубстратов из отходов ЦБП, полученных двухстадийной переработкой,
для повышения плодородия лесных почв и интенсификации
выращивания лесных культур сосны обыкновенной и ели обыкновенной
и
сосны
5
Объекты исследования
• Лесные культуры первого года
• Лесные культуры после осветления (5-7 лет)
• Лесные культуры после прочистки (15-20 лет)
Проведение эксперимента в лесных культурах
сосны обыкновенной и ели обыкновенной
Объекты расположены на арендованных лесных
участках Семеновского районного лесничества
Нижегородской области
Сценарий эксперимента
7
Сценарий эксперимента
20 м.
1. В каждой возрастной группе закладывается по 3 ПП для внесения биоудобрения +
3 ПП контрольные
2. На ПП отбираются по 21 модельному дереву и под каждое вносится одинаковое
количество биосубстрата мощностью, иммитирующей создание органогенного
горизонта
25 м.
8
Измерение показателей
На ПП измеряются показатели/отбираются пробы до внесения
биосубстрата и после внесения:
1. Биометрические показатели модельных деревьев:
• Диаметр корневой шейки,
• Высота деревьев,
• Текущий прирост,
• Масса хвоинок,
• Длина хвоинок.
2. Отбор хвои для анализа содержания в ней элементов питания.
3. Отбор почвенных образцов для анализа содержания в них
доступных соединений элементов питания
Методы исследования
Методы исследования
биометрических показателей
Отбор хвои будет производится с верхней трети части кроны
Содержание элементов питания будет определятся в хвое текущего года,
однолетней хвое и в хвое последних лет жизни
Параметр
Инструмент
Диаметр корневой шейки
электронный штангенциркуль
Высота сеянца
рулетка
Текущий прирост
линейка
Масса 1000 хвоинок
аналитические весы
Длина хвоинок
линейка
10
Методы отбора и анализа
почвенных образцов
12
* - модельное дерево
7 деревьев
7 деревьев
7 деревьев
-
Прикопка для образцов из горизонтов L,
F, H, E, B
-
почвенный разрез для отбора
образцов из горизонта С
13
3 повторности формируются из
прикопок под 21 деревом
в рамках 1 ПП для каждого
горизонта
На 1 возрастную группу за 1
отбор будет сформировано:
1. 90 образцов горизонтов L, F, H,
E, B
(45 с опытных , 45 с контрольных).
2. 6 образцов горизонта С (3 с
опытных , 3 с контрольных)
14
Методы исследования
Параметр
Метод
рH
потенциометрически в водной вытяжке
Углерод
метод Тюрина
Азот
метод Къельдаля
N-NO3, N-NH4, P, S
колориметрически
Металлы (Ca, Mg, K,
Na, Al, Fe, Mn, Cu, Ni,
Zn)
метод атомно-абсорбционной спектрометрии в
вытяжке 1 М СН3СООNH4
Математическая
обработка данных
программный продукт STATISTICA 11.0 и MS Excel
(Microsoft Office 2007).
Для выявления достоверности различий планируем
использовать непараметрический тест КраскалУоллиса (Kruskal-Wallis ANOVA)
или автоматическим
анализатором
15
Ожидаемые результаты
• Оценка динамики ростовых процессов лесных культур
ели обыкновенной и сосны обыкновенной под
влиянием биосубстратов из твердых отходов ЦБП
• Оценка динамики изменения плодородия почв на
основе лабильных характеристик под влиянием
биосубстратов из твердых отходов ЦБП
• Оценка удобрительной ценности биосубстратов из
твердых отходов ЦБП на основе анализа содержания
элементов питания в хвое (фолиарная диагностика)
• Практические рекомендации по внесению
биосубстратов из твёрдых отходов ЦБП для
интенсивного лесовыращивания
Ожидаемая научная новизна
1. Впервые будет апробирован биосубстрат из
твердых отходов ЦБП, полученный на основе
двухстадийной биотехнологической переработки на
примере лесных культур сосны и ели разного
возраста
2. Будет дана оценка динамики питательного статуса
деревьев на основе фолиарной диагностики
3. Дана оценка ростовым процессам на основе
биометрических показателей
4. Дана оценка плодородия лесных почв под
влиянием биосубстрата из твердых отходов ЦБП на
основе содержания доступных элементов питания.
Спасибо за внимание