Переработка донных отложений озёр для растениеводства: устойчивое решение для замыкания цикла фосфора

Четырёхлетний полевой эксперимент на берегу восстановленного озера Мустиярв в Вильянди (Эстония) показал, что возврат богатых фосфором донных отложений в сельское хозяйство может положительно влиять на урожайность.

Исследование, опубликованное в Science of The Total Environment, провела докторант Мина Киани и исследовательская группа AgriChar. Это первая в мире работа, которая в течение нескольких лет изучает экологические аспекты рециклинга озёрных отложений в сельском хозяйстве.

Целью было найти устойчивое решение для замыкания протекающего сельскохозяйственного цикла фосфора (P) путём возврата богатых P отложений в агросистемы и помочь восстановлению эвтрофного озера за счёт удаления осадка. В ходе эксперимента со дна мелководного эвтрофного озера Мустиярв площадью 1 гектар было извлечено 7 500 м³ осадка, который затем использовали в качестве субстрата для выращивания травы. Отложения проанализировали на содержание ряда необходимых питательных веществ: P, серы (S), кальция (Ca), магния (Mg), бора (B), цинка (Zn) и меди (Cu).

Результаты показали:

• Субстрат на основе осадка поддерживал урожайность травы в полевых условиях.
• Осадок был богат органическим веществом и служил хорошим источником нескольких необходимых питательных веществ.
• В течение четырёх лет осадок постоянно обеспечивал растения умеренным количеством азота (N).

Также изучалось воздействие на окружающую среду различных способов внесения осадка, включая выбросы парниковых газов, вымывание N и P, стабильность агрегатов и почвенную биоту. Установлено:

• Бактериальные и грибковые сообщества в субстрате на основе осадка отличались от таковых в почве.
• Использование осадка повышало риск вымывания P и минерального N.
• Внесение биоугля увеличивало количество N, поглощаемого растениями, но не снижало значительно выбросы или вымывание.

Ключевая рекомендация: норму внесения осадка следует корректировать в соответствии с потребностями сельскохозяйственных культур, аналогично внесению удобрений. Это поможет минимизировать вымывание питательных веществ обратно в озеро и смягчить его эвтрофикацию.

Кроме того, в рамках проекта в течение двух лет наблюдали за изменениями в динамике P на границе раздела осадок-вода в восстановленном озере. Теоретически, после полного удаления осадка заметного высвобождения P из него быть не должно. Однако большой пул подвижного P восстановился вскоре после удаления из-за исключительно высокого потока питательных веществ с водосбора. Особенно большие объёмы осадка, вероятно, происходившие из очистки русла ручья выше по течению, скапливались в бассейнах накопления осадка — более глубоких частях озера, созданных в рамках проекта реставрации. Регулярная очистка таких бассейнов может помочь эффективно улавливать поступающие из точечных источников питательные вещества и облегчить будущие усилия по восстановлению озёр.