Содержание к диссертации
Введение
ГЛАВА I. ПРИМЕНЕНИЕ РАЗЛИЧНЫХ ПОРОД И ПРОДУКТОВ ИХ ПЕРЕРАБОТКИ В СЕЛЬСКОМ ХОЗЯЙСТВЕ 8
ГЛАВА П. ПОЧВЕННО-ЭКОЛОГИЧЕСКИЕ УСЛОВИЯ ОБЪЕКТА И МЕТОДИКА ИССЛЕДОВАНИЙ 20
2.1. Почвенно-экологические условия объекта . 20
2.2. Объект и методика исследований 24-
ГЛАВА Ш. ХАРАКТЕРИСТИКА ПОЧВ 31
3.1. Макро строение и микро морфология почв . 31
3.2. Состав и свойства почв 4-2
3.3. Минералогический состав почв 47
3.4. Валовой химический состав почв и илистой фракции 54
ГЛАВА ІУ. ОСНОВНЫЕ ХИМИКО-МИНЕРАЛОГИЧЕСКИЕ И ФИЗИКО-ХИМИЧЕСКИЕ ПОКАЗАТЕЛИ ЦЕОЛИТА (КЛИНОПТИЛОЛИТА) ИЗ АЙДАГСКОГО МЕСТОРОЖДЕНИЯ 58
ГЛАВА У. ДЕЙСТВИЕ ВНЕСЕННОГО КЛИНОПТИЛОЛИТА НА СВОЙСТВА ПОЧВЫ 71
5.1. Поглощенные основания 71
5.2. Механический и микроагрегатный состав почв 73
5.3. Фильтрационная способность 79
5.4. Набухание 83
5.5. Водные свойства 85
5.5.1. Водоудерживающая и регидратационная способность почв 86
5.5.2. Максимальная гигроскопическая влага 88
5.5.3. Полевая влажность 89
5.6. Микростроение,размерность и формы частиц ила, физико-коллоидно-химические свойства. 104
ГЛАВА УІ. ВЛИЯНИЕ МШОПТШЮЛИТА НА АГРОХИМИЧЕСКИЕ ПОКАЗАТЕЛИ ПОЧВ 116
6.1. Удерживание аммонийного и нитратного азота почвой и клиноптилолитом 116
6.2. Удерживание калия клиноптилолитом и почвой.120
6.3. Удерживание фосфора клиноптилолитом и почвой 122
6.4. Влияние клиноптилолита на динамику питательных элементов в почве под озимой пшеницей 124
6.5. Влияние природного клиноптилолита на рост, развитие и урожайность пшеницы в вегетационных условиях 128
6.6. Влияние клиноптилолита на урожайность и качество пшеницы в полевых условиях. 132
Производственные опыты и рекомендации для сельскохозяйственного производства 138
ОБЩИЕ ШВОДЫ 139
ПРИЛОЖЕНИЕ 144
СПИСОК ИСПОЛЬЗОВАННОЙ ЛИТЕРАТУРЫ 148
- ПРИМЕНЕНИЕ РАЗЛИЧНЫХ ПОРОД И ПРОДУКТОВ ИХ ПЕРЕРАБОТКИ В СЕЛЬСКОМ ХОЗЯЙСТВЕ
- Почвенно-экологические условия объекта
- Макро строение и микро морфология почв
- ОСНОВНЫЕ ХИМИКО-МИНЕРАЛОГИЧЕСКИЕ И ФИЗИКО-ХИМИЧЕСКИЕ ПОКАЗАТЕЛИ ЦЕОЛИТА (КЛИНОПТИЛОЛИТА) ИЗ АЙДАГСКОГО МЕСТОРОЖДЕНИЯ
- Поглощенные основания
Применение различных пород и продуктов их переработки в сельском хозяйстве
Во многих странах мира для улучшения и восстановления естественного плодородия в последние годы широкое применение получило внесение в почвы различных пород, в частности, глаукони-товых песков, каолинитов, бентонитовых (смектитовых) глин, вермикулита, перлита, вулканического шлака, пемзы, цеолитсодержа-щих пород, различных пористых образований и др. (Н.И.Горбунов, I9S4; Ф.Д.Самуилов,1969;1971; Ю.Я.Кацнельсон,М.Н.Кудрявцев,1974; Н.Н.Третьяков,1980; В.А.Рочев и др.,1980; С.К.Арбузова,1981; G. L.Brid p, 1969; .Filip, 1977; С. V/olfbauer, 1978; F.Kohlеin, 1979; G.Beuter,I980; VJlarshman и др.,І98І).
Одним из перспективных, дешевых и весьма эффективных минеральных материалов являются цеолит и цеолитсодержащие компоненты. В Азербайджане выявлены крупные месторождения цеолитов и по запасам этого минерального сырья республика является одним из крупных цеолитовых регионов в Советском Союзе. Близкое расположение от районов интенсивного земледелия, а также благоприятные для добычи и транспортировки условия дают основание рассмотреть вопросы использования цеолитов в сельскохозяйственном производстве.
Свойства цеолитов и возможность их использования исследовались во многих отраслях науки. Среди многочисленных примеров использования цеолитов достаточно назвать адсорбционную осушку газов, паров, двуокиси серы и азота (,М.М.Дубинин, 1965; Е.Н.Серпио-нова,1969; Г.В.Цицишвили,1978; Н.Ф.Челищев и др.,1978; И.Е.Щер - 9 батюк и др.,1979; В.Д.Лукин и др.,1979; И.М.Галабова и др.,1979 и др.), использование породы в качестве наполнителя бумаги, модифицирования резины и пластмасс (Г.А.Блох и др., 1970; Н.Шпаїо , 1975; С.Е.Рапчинская и др.,1977); цеолиты используются для обезвоживания спиртов и масел (Н.И.Гришко и др.,1967; Л.О.Манквич и др.,1972), для поглощения кислых газов (И.Й.Мамедов и др.,1977; В.Я.Николина и др.,1977; Н.Г.Сихарулидзе и др.,1977).дегидрирования, дегидратации, изомеризации, ароматизации (Л.Й.Пигузова, 1974; Х.И.Арешидзе и др.,1977; А.Любарская и др.,1978; Е.М.Бе-нашвили и др.,1979), хроматографического разделения газовых смесей (Б.Wander, 1971), катионов металлов (Ы.Ф.Челищев и др.,1973, 1974; Г.В.Цицишвили.Т.Г.Андроникашвили и др.,1980) и т.д.
Особо следует выделить большую эффективность применения природных цеолитов в сельском хозяйстве. В этом аспекте цеолито-вые (клинотилолит содержащие) туфы широко используются как диетические добавки в питании птиц и рогатого скота, поросят и свиней. Добавление цеолитового туфа в количестве 1,3$ от веса к комбикорму способствует уменьшению числа случаев заболевания внутренних органов, увеличению скорости роста, удалению неприятного запаха, увеличивает яйценосность и выводимость цыплят (М.С.Мера-бишвили и др. ,1980; E.A.Mumplo , 1978; K.Torri, 1978).
В опытах T.Draai, (1965) с бройлерами исследовано введение от 3 до 10$ клиноптилолитового туфа, что приводит к существенно меньшему потреблению корма и воды и увеличению эффективности питания. Это благоприятствует увеличению живого веса по сравнению с контрольной группой. Причем, внесение клиноптилолитового туфа, способствующего снижению расхода кормов на I кг прироста при добавке 4$ на 4,2$, а при добавке 6-8$ на 8,3$, не оказывает вредного воздействия на жизнеспособность и качество получаемой продукции.
Ряд авторов ( K.Butto, 5cwahasЫ, 1967; N-Hondou,B.Woi ai, 1964,1966) указывает на благотворное влияние клиноптилолита на потомство свиней, увеличению веса их в различном возрасте. Причем, некоторые отмечают, что этот привес составляет 1-1,5 кг на I кг живого веса (Н.фЛелищев,Р.ВЛелищева,1978). Это явление Р.В.Че-лищева (1980) объясняет внесением вместе с цеолитом в корм подвижных легкоусвояемых форм таких полезных минеральных компонентов, как кальций, калий, повышением усвояемости кормов в связи с положительным влиянием клиноптилолита на процесс пищеварения. При внесении цеолита в корм животных по адсорбционному механизму из желудочно-кишечного тракта удаляется ацсорбвдонно лишняя жидкость, а из кишечника - вредные газы и эндотоксины. Наблюдается также усиленное функционирование микроворсинок кишечника, подавляется действие вредоносных бактерий из-за изменения концентрации ионов водорода, обусловленной ионообменными свойствами цеолита (Н.Ф. Квашали и др.,1980).
Почвенно-экологические условия объекта
Карабахская степь, занимающая часть Кура-Араксинской низ-менности, имеет площадь 3248 км . По рельефу она представляет собой подгорную наклонную равнину аллювиально-пролювиального генезиса с уклоном с запада на восток, по направлению течения р.Куры и прослежена к северным склонам Малого Кавказа. Наиболее низкая - юго-восточная часть Карабахской степи лежит на абсолютных высотах от 0 до 5м, абсолютная высота достигает до 450-500 м. Равнинный характер Карабахской степи сохраняется на всем ее пространстве, однако, ввиду наличия мощных конусов выноса подгорных рек, межконусных понижений, многочисленных депрессий поверхность равнины часто нарушается. В основном выделяются породы, связанные с аллювиальным, пролювиально-делювиальным и делювиальным генезисом. Аллювиальная низменность в Карабахской степи протягивается вдоль р.Куры узкой полосой, постепенно расширяясь вниз по течению. Для нее характерны замкнутые депрессии ("чалы"),("ахма-зы") и гривы.
Аллювиально-пролювиальная равнина расчленена многочисленными балками, оврагами, ложбинами, аллювиальными долинами p.p.Тер-тер, Хачинчай, Каркарчай и др. Глубина оврагов и балок достигает 20-30 м, а речных долин - от 3-4 до 30-40 м. Сравнительно большую территорию занимают делювиальные образования, которые в настоящее время формируются на отдельных участках предгорной зоны Карабах - 21 ской равнины между реками Каркарчай и Хачинчай.
Б Карабахской степи наиболее распространены волнисто-увалистый мезорельеф, который свойственен высокой и средней части степи. Ложбинно-гривистый тип мезорельефа отмечен в низкой и средней части низменности. Крупным элементом рельефа Карабахской степи является конус выноса р.Тертер, а также р.р.Каркарчая, Хачинчая, Инчачая и др.
Область древних террас простирается полосой от шлейфовой зоны до р.Куры и характеризуется чрезвычайно пестрой пластикой поверхности, что обусловлено двумя причинами: деятельностью подгорных рек и древней ирригавдей. Основными формами рельефа Карабахской степи являются также балки, местами приобретающие характер оврагов и гривы. Так как овраги на известном уровне непосредственно переходят в систему гривистых образований, становится очевидным, что гривы возникли в результате аккумуляции наносов, выносимых из оврагов. Снивелированный позднейшей денудацией, в особенности делювиальными процессами, рельеф позволяет возделывать различные сельскохозяйственные культуры.
Роль геологических условий формирования территории,в том числе и почвенного покрова, их значение в системе земледелия не выяснена до конца. Ясно, однако, что этот фактор играет немаловажную роль при возделывании сельскохозяйственных культур.
Описываемая территория сложена мощными толщами отложений юры и мела, перекрытых четвертичными породами.
Юра представлена толщей порфиритов, туфопесчаниками.туфо-конгломератами. Меловые отложения в нижней части территории представлены песчаниками, глинистыми сланцами, базальними конгломератами и туфопесчаниками; в верхней части низменности отме - 22 чается преобладание известняковых отложений. В большинстве случаев с поверхности они покрываются современными отложениями р.Куры, состоящими из суглинков, глин, супесей и песков бурых и желтовато-бурых оттенков,а также породами конусов выноса различных рек.
Карабахская степь в целом относится к степной сухой климатической области. На местный климат значительно влияет соседство Малого Кавказа, оно вносит значительные различия в климатические особенности отдельных частей степи.
Температура воздуха является главным элементом климата и играет большую роль в процессе почвообразования и жизни сельскохозяйственных культур. Наиболее низкие среднемесячные температуры устанавливаются в январе месяце, а максимальные - в июле месяце в пределах 25,2-27,1С. Закономерным является то, что наиболее высокой температурой характеризуется северо-западная часть степи. Южная и юго-западная части имеют средне-годовую температуру, не превышающую 13,9С.
По сезонам заметно повышенная температура наблюдается в летние месяцы в период наибольшей вегетации растений. Жаркое лето способствует сильному иссушению почвы даже в поливных условиях.
Макро строение и микро морфология почв
Наиболее распространенными на территории Карабахской научно-экспериментальной базы являются каштановые (серо-коричневые) почвы. Ниже приводится описание двух почвенных разрезов, характеризующих целинные и освоенные почвы на двух площадках нашего опыта. буровато-серый, среднесуглинистый, пылевато комковатый, рыхлый, встречаются корешки и корни, свежий, переход постепенный; -темно-бурый,среднесуглинистый, оре-ховатый, плотноватый, корешки и корни, свежий, переход ясный; -светло-бурый, среднесуглинистый,комковатый, плотный, корешки, сухой,переход постепенный;
-буровато-палевый, тяжелосуглинистый, ореховатый, плотный, неясные примазки от корбонатов, вскипает, свежий, переход ясный; -буровато-белесый, тяжелосуглинистый, неясно ореховатый, плотный, белоглазка, свежий, переход ясный.
Около разреза встречаются полуокатанные глыбы пород. На глубине 50 см эти глыбы покрыты карбонатно-гипсовыми покрытиями. Ат (0-18 см) - темно-бурый, тяжелосуглинистый, неясно комковатый, рыхлый, обилие корешков, влажный, переход постепенный;
ABj (18-32 см) - темнее предыдущего, тяжелосуглинистый, плотный, корешков меньше, влажный, переход ясный;
Bj (32-51 см) - буровато-желтый, тяжелосуглинистый, структура не выражена, плотноватый, мало заметные примазки карбонатов, влажный, переход заметный, вскипает;
В2 (51-77 см) - буровато-желтый, среднесуглинис тый, плотноватый, примазки в виде расплывчатых пятен, влажный, переход постепенный, вскипает; С (77-95 см) - светло-желтовато-бурый, тяжело суглинистый, плотноватый, вскипает.
С глубины 50 см встречаются крупные обломки пород, начиная с одного метра - сплошной хрящ.
Микроморфология как метод изучения почв с помощью оптических приборов в последние годы широко применяется в научно-исследовательских работах. Этот метод позволяет наблюдать полную картину микростроения почвы, содержание растительных остатков и их гумификацию, разные новообразования глин, гидроокислов А1 и Fe, карбонатов, гипса, солей.
Б последние годы, благодаря работам ряда исследователей Ш.Г.Минашина,1958; И.Ш.Искендеров,1967; Г.В.Добровольский, С.А. Шоба и др.,1974; Т.Б.Турсина,1966; В.А.Мамедов,1976; Е.И.Парфенова, Е.А.Ярилова,1977; А.Н.Поляков и др.,1979; А.И.Ромашкевич, М.И.Герасимова,1982; Б.П.Градусов,Б.В.Иванов,1983 и др.), микроморфологическое исследование получило широкое распространение.
Для анализа мы изучали микроморфологические особенности изменений почв под влиянием добавок клиноптилолитсодержащей породы.
Микроморфологическое строение каштановой (серо-коричневой) целинной почвы характеризуется следующими особенностями (ФОТО 3.I.I.-3.I.3.).
Aj (0-10 см) - окраска серовато-бурая, ожелезнен ная, почвенная плазма в виде пятен. Агрегаты различной конфигурации соединены органическим веществом и карбонатами, поры межагрегатные. Скелетная часть,в основном, состоит из обломков различных пород,состоящих из зерен роговой обманки,вулканических стекол. АВ (10-28 см) окраска темно-бурая, агрегаты слабо обособлены друг от друга и имеют неправильные очертания. Поры различной конфигурации,в основном, круглой и трещиноватой формы.
Основные химико-минералогические и физико-химические показатели цеолита (клиноптилолита) из Айдагского месторождения
В течение последних лет по всему земному шару было установлено широкое распространение высококремнистых микрокристаллических природных цеолитов: в СССР, США, Канаде, Чехословакии, Болгарии, Ирландии, Японии, образовавшихся за счет изменения главным образом тонкодисперсных вулканических стекол туфов разного состава. Породы, сложенные цеолитами, к настоящему времени обнаружены во всех областях молодого вулканизма СССР: в Закавказье, Закарпатье, Крыму, Средней Азии, на Дальнем Востоке, на Камчатке, Сахалине, Курильских островах.
Установлены промышленные месторождения цеолитов также во многих районах Азербайджана: месторонсдение Айдаг в Таузском районе, массовые цеолитеодержащие породы месторождения Татлы,Ю.0к-сюзлы, месторождения на территории Нахичеванской АССР и Талыша (А.Г.Сеидов,А.М.Мманов,1973).
Из месторождений цеолитов Азербайджана, имеющих промышленное значение, наиболее крупным является Айдагское, открытое в 1970 году и представляющее промышленные напластования с запасами, оцениваемыми около 40 миллионов тонн. Они благоприятны для добычи и транспортировки по условиям залегания.
Месторождения цеолитовых туфов и их проявления относятся по своему генезису к четырем типам: I) гидротермальному, 2) вулканогенно-осадочному, 3) гипергенному, 4) осадочно-диагенетичес-кому.
Айдагское месторождение относится к вулканогенно-осадочному типу (А.И.Кулиев,0.Д.Гамзаев,1976; А.И.Кулиев,1978) и приурочено к пепловым туфам, залегающим среди карбонатных отложений верхнего сантона-кампанского яруса пластом мощностью в среднем 20-30 м. Залегание пород моноклинальное с падением к юго-востоку под углом 15-20. Пепловые туфы светло-серые, массивные, тонкозернистые, состоящие из неправильных остроугольных обломков кристаллов кварца, плагиоклаза, чешуек и пластинок биотита, заключенного в массу вулканического стекла, которая полностью цеолитизирована и карбонатизирована.
Цеолитовые клиноптилолитовые образования представлены породами светлой окраски. Наиболее распространенной окраской является светло-зеленоватая до голубоватой или светло-серая. Породы имеют слоистую или массивную, часто с раковистым или полураковистым изломом.
В почвенной литературе имеются многочисленные работы,в которых рассматриваются основные направления изучения цеолитов применительно к почвоведению,их генезису, географии распространения в почве, почвообразующих пород и их трансформации (Л.С. Травникова,Б.П.Градусов,И.П.Чижикова,1973; Н.И.ГорбуновД.В.Боб-ровицкий,1975; И.И.Горбунов,197I; Д.Брэк,1976; Н.В.Белов,1976; В.А.Супрычев,1971,1976; А.Г.Сеидов и др.,1978).
Природные цеолиты - это дисперсные тела, структура которых обусловливает их адсорбционные, молекулярно-ситовые и ионообменные свойства. Эти важные качества обусловлены строением их кристаллов. Основными составляющими пространственной сетки цеолитов являются кремнекислородные и алюмокислородные тетраэдрические и октаэдрические элементы (У.Э.Сендеров,Н.И.Хитаров,1970).
Поглощенные основания
Наши исследования показали, что при внесении клиноптилоли-та главные составные части почв резким изменениям не подвергаются. Содержание карбонатов в верхнем 0-20 см горизонте в контроле на поливе (табл.5.I.I.) составляет 12,07$. При дозе клино-птилолита 5 т на га содержание карбонатов составляет 12,43, при 10 т/га - 12,80, а при 20 т/га - 13,35$. Количество карбонатов в условиях богары в контроле составляет 20,94$, в почвах же на площадке с различными дозами клиноптилолита содержание карбонатов постепенно увеличивается и при дозе клиноптилолита 20 т/га составляет 22,83% (табл.5.1.2),что объясняется наличием карбонатов во вносимых клиноптилолитовых туфах.
Наблюдается увеличение суммы поглощенных оснований при увеличении дозы внесенного клиноптилолита до 10 т/га. Дальнейшее увеличение количества внесенной породы не способствует увеличению значения этого показателя (табл.5.1 Л.,5.1.2.). Если в условиях полива и богары в контроле сумма поглощенных оснований в верхнем 0-20 см горизонте составляет соттветственно 31,00 и 34,5 мг-экв. на 100 г почвы, то эта величина при внесении 5 т клиноптилолита соответственно составляет 38,0-35,5 мг-экв.,при Ют- 36,5-36,0 мг-экв., а при 20т - 32,5-34,0 мг-экв. Это связано с высокой емкостью поглощения клиноптилолитового туфа.
Данные табл.5.1.1.,5.1.2. показывают, что нет основания ожидать осолонцевания почв под действием клиноптилолита.
На опытном участке с поливом в верхнем 0-40 см слое содержание поглощенного На изменяется в пределах 2,03-3,33% от суммы поглощенных оснований. Такая же последовательность изменения главных составных частей характерна для богарных почв.
