Soil Formation on Sugar Industry Waste in the Central Chernozem Zone

Cover Page

Cite item

Full Text

Open Access Open Access
Restricted Access Access granted
Restricted Access Subscription Access

Abstract

Soils formed in treatment facilities of sugar beet factories in the forest-steppe zone of the Kursk region were studied. The technogenic factors of soil formation associated with the industrial sugar beet activity, and post-technogenic processes, acting during the abandonment of treatment facilities, are considered. The alternation of settling ponds and the earth walls separating them is the main factor determining the kind of “cellular” pattern of the soil cover. The mode of inflow and discharge of wastewaters, their composition, as well as the duration of the abandonment of settling ponds determine the specifics of the soils formed in the bottoms of the ponds. In operating settling ponds, under the periodic impact of sewage mixed with other wastes, dark-humus quasigleyic soils are developed (Calcaric Gleysol). When ponds are abandoned with previously removed calcareous sewage sludge (press mud), in the presence of perched water dark-humus quasigleyic soils (Gleyic Cambisol) are formed in 30 years; and in conditions of a variable-humid regime, quasigleyic zooturbated Chernozems are formed in 40 years. In settling ponds with preserved sewage sludge abandoned 20 years ago, soil formation has been noticeably active only in the upper 10–15 cm; below, the properties of the layered sediment are retained. Dark-humus technogenic arti-stratified soils are identified here (Spolic Technosols). On the earth walls, dark-humus typical soils (Eutric Cambisols (Organotransportic) are formed in 70 years; on the surfaces covered with calcareous sewage sludge, underdeveloped highly alkaline technogenic pelozems (Spolic Technosols (Transportic) are identified, in which the mixed material of technogenic sediments remains practically unchanged. All soils are alkaline and strongly alkaline, rich in organic matter, carbonates, phosphates, nutrients and some heavy metals from wastewater. According to the combination of properties and characteristics, the soils of the sugar industry treatment facilities have no direct natural analogues in the Central Chernozem region and are a vivid example of soils developing under ext-reme conditions of “resource excess”.

About the authors

I. V. Zamotaev

Institute of Geography, Russian Academy of Sciences

Author for correspondence.
Email: zivigran@rambler.ru
Russia, 119017, Moscow

R. G. Gracheva

Institute of Geography, Russian Academy of Sciences

Email: zivigran@rambler.ru
Russia, 119017, Moscow

Yu. V. Konoplianikova

Institute of Geography, Russian Academy of Sciences

Email: zivigran@rambler.ru
Russia, 119017, Moscow

A. V. Dolgikh

Institute of Geography, Russian Academy of Sciences

Email: zivigran@rambler.ru
Russia, 119017, Moscow

D. V. Karelin

Institute of Geography, Russian Academy of Sciences

Email: zivigran@rambler.ru
Russia, 119017, Moscow

E. A. Belonovskaya

Institute of Geography, Russian Academy of Sciences

Email: zivigran@rambler.ru
Russia, 119017, Moscow

A. S. Dobryansky

Institute of Geography, Russian Academy of Sciences

Email: zivigran@rambler.ru
Russia, 119017, Moscow

P. V. Mikheev

Institute of Geography, Russian Academy of Sciences

Email: zivigran@rambler.ru
Russia, 119017, Moscow

References

  1. Андроханов В.А., Куляпина Е.Д., Курачев В.М. Почвы техногенных ландшафтов: генезис и эволюция. Новосибирск: Изд-во СО РАН, 2004. 151 с.
  2. Аринушкина Е.В. Руководство по химическому анализу почв. М.: Изд-во Моск. ун-та, 1970. 487 с.
  3. Балабко П.Н., Славянский А.А., Головков А.М., Хуснетдинова Т.И., Черкашина Н.Ф., Карпова Д.В., Костарев И.А., Выборова О.Н. Эффективность применения дефеката на дерново-подзолистой почве при выращивании картофеля // Проблемы агрохимии и экологии. 2012. № 3. С. 23–25
  4. Балабко П.Н., Хуснетдинова Т.И., Карпова Д.В., Славянский А.А. Применение отходов свеклосахарного производства при выращивании картофеля на дерново-подзолистых почвах Московской области // Агрохимический вестник. 2014. № 6. С. 22–25.
  5. Басов Ю.В., Гуляева К.Н. Влияние осадков сточных вод на агроэкологические показатели почв // Вестник аграрной науки. 2015. № 3. Т. 54. С. 67–71.
  6. Беляева Л.И., Лабузова В.Н., Остапенко А.В., Скрипко Е.М. Технологические вспомогательные средства в производстве сахара: от локальных технологий применения к интегрированным // Сахар. 2017. № 3. С. 23–27
  7. Брагина П.С., Герасимова М.И. Почвообразовательные процессы на отвалах горнодобывающих предприятий (на примере юга Кемеровской области // География и природные ресурсы. 2014. № 1. С. 45–51.
  8. Будыкина Т.А., Франтова В.В. Очистка транспортерно-моечных вод сахарного завода // Вестник Рос. ун-та Дружбы народов. Сер. Инженерные исследования. 2011. № 2. С. 27–30.
  9. Вадюнина А.Ф., Корчагина З.А. Методы исследования физических свойств почв. М.: Агропромиздат, 1986. 416 с.
  10. Воробьева Л.А. Химический анализ почв. М.: Изд-во Моск. ун-та, 1998. 272 с.
  11. Горячкин С.В. География экстремальных почв и почвоподобных систем // Вестник Российской академии наук. 2022. Т. 92. № 6. С. 564–571.
  12. Горячкин С.В., Мергелов Н.С., Таргульян В.О. Генезис и география почв экстремальных условий: элементы теории и методические подходы // Почвоведение. 2019. № 1. С. 5–19.
  13. Губин С.В., Лупачев А.В. Подходы к классификации почв аккумулятивных берегов морей восточного сектора Российской Арктики // Почвоведение. 2022. № 1. С. 25–32.
  14. Девятова Т.А., Яблонских Л.А., Алаева Л.А., Белик А.В., Негробова Е.А., Румянцева И.В. Водно-солевой режим черноземов Центрально-Черноземного региона // Аридные экосистемы. 2015. Т. 21. № 4(65). С. 54–60.
  15. Десяткин Р.В. Почвы аласов Лено-Амгинского междуречья. Якутск: ЯФ СО АН ССР, 1984 168 с.
  16. Джувеликян Х.А. Экологическое состояние природных и антропогенных ландшафтов Центрального Черноземья. Автореф. … докт. биол. наук. Петрозаводск. 2007. 50 с.
  17. Ермакова Н.В., Будыкина Т.А. Техногенное воздействие сахарного завода на окружающую среду // Изв. Юго-Западного гос. ун-та. Сер. Техника и технологии. 2012. № 2. С. 176–179.
  18. Желязко В.И. О пригодности сточных вод предприятий агропромышленного комплекса для удобрительного орошения // Вестник Белорусской гос. с./х. академии. 2018. № 1. С. 122–130.
  19. Замотаев И.В., Грачева Р.Г., Конопляникова Ю.В., Долгих А.В., Карелин Д.В., Тельнова Н.О., Добрянский А.С. Неизвестные почвы районов воздействия сахарной промышленности // Почвы – стратегический ресурс России: тезисы докладов VIII съезда Общества почвоведов им. В.В. Докучаева и Школы молодых ученых по морфологии и классификации почв (Сыктывкар, 2020–2022 гг.). Ч. 2. М.–Сыктывкар: ИБ ФИЦ Коми НЦ УрО РАН, 2021. С. 226–227.
  20. Замотаев И.В., Грачева Р.Г., Михеев П.В., Конопляникова Ю.В. Формирование и трансформация почв в районах размещения отходов сахарной индустрии (обзор) // Почвоведение. 2022. № 8. С. 949–961.
  21. Зубов М.Г., Гетманский А.С. Очистка сточных вод сахарных заводов при сезонном режиме работы // Сахар. 2017. № 5. С. 2–4.
  22. Карлова Е.В. Развитие экономически эффективных побочных производств предприятий сахарной промышленности. Автореф. дис. … канд. экон. наук. Курск, 2013. 22 с.
  23. Классификация и диагностика почв России. Смоленск: Ойкумена, 2004. 342 с.
  24. Классификация и диагностика почв СССР. М.: Колос, 1977. 224 с.
  25. Кольцова О.М., Стекольникова Н.В., Житин Ю.И. Отходы свеклосахарного производства и их использование в сельском хозяйстве // Вестник Воронежского гос. аграрного ун-та. 2018. № 4(59). С. 52–58.
  26. Курбатова А.Н. Техногенная трансформация компонентов ландшафтов малых городов Центрального Черноземья (на примере г. Льгова Курской области). Автореф. дис. … канд. геогр. наук. М., 2017. 23 с.
  27. Мониторинг природных экосистем Центрально-Черноземного заповедника // Тр. Центрально-Черноземного гос. заповедника. 2021. Вып. 20. 411 с.
  28. Орешникова Н.В., Красильников П.В., Шоба С.А. Маршевые почвы Карельского берега Белого моря // Вестник Моск. ун-та. Сер. 17, почвоведение. 2012. № 4. С. 13–20.
  29. Питьевая вода. Гигиенические требования к качеству воды централизованных систем питьевого водоснабжения. Контроль качества. Санитарно-эпидемиологические правила и нормативы. М.: Федеральный центр госсанэпиднадзора Минздрава России, 2002. 103 с.
  30. Полевой определитель почв России. М., 2008. 182 с.
  31. Поливанова Т.В., Уваркин А.В., Фролов К.А., Поливанова С.А. Управление осадками транспортерно-моечных вод сахарного производства – важнейшая экологическая проблема // Известия Юго-Западного государственного университета. 2014. № 1. С. 125–129.
  32. Природно-антропогенные геосистемы центральной лесостепи Русской равнины / Отв. ред. А.М. Грин, Л.И. Мухина. М.: Наука, 1989. 276 с.
  33. Прокофьева Т.В., Герасимова М.И., Безуглова О.С., Бахматова К.А., Гольева А.А., Горбов С.Н., Жарикова Е.А., Матинян Н.Н., Наквасина Е.Н., Сивцева Н.Е. Введение почв и почвоподобных образований городских территорий в классификацию почв России // Почвоведение. 2014. № 10. С. 1155–1164.
  34. Пузанова Л.Н. Агроэкологическая оценка и сельскохозяйственное использование субстрата очистных сооружений свеклосахарных заводов: на примере ОАО “Сахарный комбинат “Льговский”. Автореф. дис. … канд. с-х. наук. Курск, 2009. 19 с.
  35. Пузанова Л.Н., Сысоева Т.И. Поля фильтрации – потенциальные земли сельскохозяйственного назначения // Агроэкологические проблемы почвоведения и земледелия. Сб. докл. Междунар. науч.-пр. конф. Курского отд. МОО “Общество почвоведов им. В.В. Докучаева”. Курск, 2019. С. 319–321.
  36. Самойлова Е.М. Луговые почвы лесостепи. М.: Изд-во Моск. ун-та, 1981. 284 с.
  37. Самофалова И.А. Химический состав почв и почвообразующих пород: учебное пособие. Пермь, 2009. 130 с.
  38. Славянский А.А. Промышленное производство сахара. М., 2015. 255 с.
  39. Спичак В.В., Базлов В.Н., Ананьева П.А., Поливанова Т.В. Водное хозяйство сахарных заводов. Курск, 2005. 167 с.
  40. Тютюнник Ю.Г. Виробничий ландшафт і його демутація. К.: ІЕЕ НАН України, 2021. 142 с.
  41. Тютюнник Ю.Г., Губарь Л.М., Пашкевич П.В., Гончаренко И.В. Почвы промышленных площадок и их экологическая демутация (на примере сахарных заводов) // Биосфера. 2019. Т. 11. № 2. С. 63–74. https://doi.org/10.24855/biosfera.v11i2.482
  42. Филатов С.Л., Думченков В.М., Петров С.М., Подгорнова Н.М., Басаргин Н.А. Механическое обезвоживание осадка транспортерно-моечной воды свеклосахарного производства ленточными фильтр-прессами // Сахар. 2020. № 1. С. 32–37.
  43. Шамаев О.Е., Можарова Н.В., Кулачкова С.А. Газогеохимическое состояние и экологические функции почв полей фильтрации через 30 лет после рекультивации // Российский журн. прикладной экологии. 2017. № 2. С. 25–30.
  44. Щеголькова Н.М., Диа В., Криксунов Е.А., Рыбка К.Ю. Фито-системы для очистки сточных вод: современное решение экологических проблем // Наилучшие доступные технологии водоснабжения и водоотведения. 2015. № 2. С. 50–59.
  45. Deegan L.A., Johnson D.S., Warren R.S., Peterson B.J., Fleeger J.W., Fagherazzi S., Wilfred M., Wollheimet W.M. Coastal eutrophication as a driver of salt marsh loss // Nature. 2012. V. 490. № 7420. C. 388–392.https://doi.org/10.1038/nature11533. PMID: 23075989
  46. Gerasimova M.I., Bronnikova M.A., Khitrov N.B., Shorkunov I.G. Hierarchical morphogenetic analysis of Kursk chernozem // Dokuchaev Soil Bull. 2016. № 86. P. 64–76. https://doi.org/10.19047/0136-1694-2016-86-64-76
  47. Gracheva R.G., Zamotaev I.V., Belonovskaya E.A., Konoplianikova Yu.V., Dobryanskiy A.S. Newly formed soils of the sugar industry treatment facilities and invasion of Acer Negundo (Chernozem zone of Russia) // IOP Conf. Ser.: Earth Environ. Sci. 817. 2021. P. 1–7. https://doi.org/10.1088/1755-1315/817/1/012037
  48. https://docs.cntd.ru/document/499036854
  49. https://docs.cntd.ru/document/550318827
  50. https://ifc.org/wps/wcm/connect/a00d4ad7-6783-4df0-b73a-c3e51fb83162/Sugar+-+Russian+-+Final_.pdf? MOD=AJPERES&CVID=nPtjv0h
  51. http://rossahar.ru/
  52. IUSS Working Group WRB 2015 World Reference Base for Soil Resources 2014, update 2015 International soil classification system for naming soils and creating legends for soil maps World Soil Resources Reports 106 (Rome: FAO). 192 p.
  53. Kalinina O., Krause S.E., Giani L., Goryachkin S.V., Karavaeva N.A., Lyuri D.I. Self-Restoration of Post-Agrogenic Chernozems of Russia: Soil Development, Carbon Stocks, And Dynamics of Carbon Pools // Geoderma. 2011. V. 162. P. 196–206. https://doi.org/10.1016/j.geoderma.2011.02.005
  54. Kovda I.V., Bessudnov A.A., Bessudnov A.N., Bronnikova M.A., Chepalyga A.L., Filatova T.D., Gerasimova M.I. et al. Paleosols, pedosediments and landscape morphology as archives of environmental evolution. Guidebook for field excursions: XIIth International symposium and field workshop on paleopedology (ISF-WP). M., 2013. 116 p.
  55. McMahen K., Anglin L., Lavkulich L.M., Grayston S.J., Suzanne W. Simard S.W. Small-volume additions of forest topsoil improve root symbiont colonization and seedling growth in mine reclamation // Appl. Soil Ecology. 2022. № 180. 104622. https://doi.org/10.1016/j.apsoil.2022.104622
  56. Mikheev P., Zamotaev I., Telnova N. Microbial Features in Newly Formed Soils of Disposal Fields from Sugar Refineries // E3S Web of Conferences. Actual Problems of Ecology and Environmental Management (APEEM) 2021. V. 265. P. 03009. https://doi.org/10.1051/e3sconf/20212603009
  57. Tordoff G.M., Baker A.J.M., Willis A.J. Current approaches to the revegetation and reclamation of metalliferous mine wastes // Chemosphere. 2000. V. 41. P. 219–228. https://doi.org/10.1016/S0045-6535(99)00414-2

Supplementary files

Supplementary Files
Action
1. JATS XML
2.

Download (4MB)
3.

Download (5MB)
4.

Download (274KB)
5.

Download (5MB)
6.

Download (6MB)

Copyright (c) 2023 И.В. Замотаев, Р.Г. Грачева, Ю.В. Конопляникова, А.В. Долгих, Д.В. Карелин, Е.А. Белоновская, А.С. Добрянский, П.В. Михеев

This website uses cookies

You consent to our cookies if you continue to use our website.

About Cookies