Содержание к диссертации
Введение
1 Агрохимическая оценка и использование известковых удобрений, агроруд и отходов промышленности для химической мелиорации кислых почв (обзор литературы) 10
2 Химический анализ агроруд 3 8
2.1 Условия и методика химического анализа агроруд 38
2.2 Результаты исследований химического состава агроруд 43
3 Моделирование взаимодействия агроруд с почвой 59
3.1 Условия и методика проведения лабораторного эксперимента по компостированию 59
3.2 Результаты взаимодействия агроруд с почвой 62
3.2.1 Влияние агроруд на кислотность почвы 62
3.2.2 Влияние агроруд на пищевой режим почвы 63
3.2.3 Изменение почвенного поглощающего комплекса под влиянием агроруд 65
3.2.4 Влияние внесения агроруд на содержание в почве тяжелых металлов и микроэлементов 67
3.2.5 Изменение состава водных вытяжек из почв в зависимости от вида
и дозы агроруд 69
4 Плодородие почвы и продуктивность растений в связи с внесением агроруд в качестве удобрения 74
4.1 Условия и методика проведения вегетационного опыта 74
4.1.1 Характеристика агроруд 74
4.1.2 Характеристика почв 75
4.1.3 Особенности проведения вегетационных опытов с агрорудами 76
4.2 Результаты исследований 78
4.2.1 Влияние агроруд на агрохимические свойства почв 78
4.2.2 Влияние агроруд на химический состав растений 84
4.2.3 Влияния агроруд нарост, развитие и продуктивность сельскохозяйственных культур 87
4.2.4 Влияние агроруд на урожай семян подсолнечника, их масличность и сбор масла 90
4.2.5 Использование культурами основных элементов питания 92
4.2.6 Экологические аспекты применения агроруд на почвах Краснодарского края 95 5 CLASS Действие и последействие агроруд при их внесении в качестве удобрения CLASS
5.1 Условия и методика проведения полевого эксперимента 103
5.2 Результаты почвенных исследований действия агроруд 105
5.2.1 Влияние внесенных агроруд на рост, развитие и продуктивность подсолнечника 105
5.2.2 Зависимость химического состава растений подсолнечника и выноса ими основных элементов питания от действия агроруд 109
5.2.3 Влияние действия агроруд на рост, развитие и продуктивность кукурузы 112
5.2.4. Зависимость химического состава растений кукурузы и выноса ими элементов минерального питания от действия агроруд 113
5.2.5 Влияние действия агроруд на агрохимические показатели светлосерых лесостепных почв 116
5.2.6 Экологические аспекты применения местных агроруд на светлосерых лесостепных почвах 118 5.3. Резу л ьтаты п о ел ед е й ствия агр оруд 12 0
5.3.1. Влияние последействия агроруд на агрохимические свойства почвы 120
5.3.2 Влияние последействия агроруд на содержание элементов мине рального питания в растениях кукурузы и их вынос 122
5.3.3 Влияние последействия агроруд на продуктивность кукурузы 124
6 Экономическая эффективность применения агроруд 128
Выводы 134
Литература
- Результаты исследований химического состава агроруд
- Изменение почвенного поглощающего комплекса под влиянием агроруд
- Особенности проведения вегетационных опытов с агрорудами
- Влияние внесенных агроруд на рост, развитие и продуктивность подсолнечника
Введение к работе
Почвенный покров Краснодарского края разнообразен и во многом уникален. Здесь имеются почти все типы почв умеренного пояса - от субарктических почв в высокогорье до субтропических -на черноморском побережье. Однако, наиболее распространены в крае черноземы, занимающие более 4,0 млн. га, или 54 % почвенного покрова. Кубанские черноземы не имеют аналогов. Они отличаются от всех других почв этого типа мощностью гумусового слоя, достаточно рыхлым сложением всей толщи почвы и подпочвы, богатством элементов питания и при правильной обработке обеспечивают высокий урожай сельскохозяйственных культур.
Однако и эти почвы со временем и в ходе их эксплуатации теряют свое плодородие. Мониторинговые исследования по плодородию почв Краснодарского края, проводимые в многолетнем плане, выявили следующие основные негативные процессы;
развитие водной эрозии и дефляционных процессов;
увеличение площадей переувлажняемых земель;
разрушение структуры и уплотнение почв не только в пахотном слое, но и ниже по почвенному профилю;
снижение содержания гумуса в результате усиления процессов минерализации органического вещества почвы и дисбаланса его с поступлением в почву растительных остатков и органических удобрений;
подкислеиие почвы в результате ее декальцирования. Последнее сопровождается не только изменением реакции почвенного раствора, но и ухудшением структуры почвы, ее водопрочное, снижением водопроницаемости и воздухообмена;
изменение физико-химических свойств почвы (буферность, состав почвенного поглощающего комплекса) в худшую сторону;
снижение содержания подвижных форм азота и фосфора наблюдаемое в последние 10 лет из-за резкого сокращения объемов применения минеральных удобрений вследствие высокой их стоимости.
Уже ощутим нарастающий темп подкисления почв пахотных угодий. Это особенно заметно на массивах, имеющих наиболее благоприятную реакцию почвенной среды - близких к нейтральным и нейтральных (pHC0,ieiJ. 5,6 и выше), почвах чернозёмного ряда и других ранее не нуждавшихся в известковании или перманентном применении кальция для возврата его отчуждения из пахотного горизонта.
Как показывают результаты агрохимического обследования в 16 облас-
# тях, краях и республиках Российской Федерации к 1995 г, по сравнению с 1990
г., доля близких к нейтральным и нейтральных по кислотности почв пашни снизилось на 5-16%. Если процесс подкисления почв указанного типа будет идти только такими темпами (а он будет возрастать при отсутствии известкования), через 50 лет возделывания важнейших сельскохозяйственных культур станет невозможным [33].
На основании многолетних данных мониторинга можно представить механизм подкисления чернозёма. Обеднение почвы гумусом снижает её буфер-
ность. Внесение физиологически кислых минеральных удобрений приводит к
увеличению концентрации в почвенном растворе свободных протонов. Это по
вышает подвижность ионов кальция и создаёт условие для его вытеснения во
дородом из обменно-поглощенного состояния. Вновь образованные гумуспые
вещества в условиях дефицита кальция оказываются более активными и более
кщ «агрессивными» к кальцию. Это ещё более активизирует процесс выщелачива-
ния почвы и следовательно её подкисление.
Анализ изменений агрохимических и физико-химических свойств почв края показывает, что они подвержены глубоким разрушительным процессам. Повсеместно возрастает кислотность, что особенно опасно для всех выщелоченных почв. Некоторое возрастание агрохимических показателей эффективного плодородия не может успокоить, так как оно быстро падает при прекращении или снижении норм внесения удобрений.
Согласно данным мониторинга (1964-2001) динамика кислотности черно-зёма выщелоченного представлена на рисунке 1.
I960
Нг, мг-экв/100 г почвы
I960
вниимк
Контроль
Органоминеральная система удобрения *
Минеральная система удобрения
—-і годы 2010
КНИИСХ О
D Д
Рисунок 1 Динамика обменной (рНС0ЛСВ.) и гидролитической (Нг) кислотности чернозёма выщелоченного с прогнозом до 2010 г.
В целом, степень и интенсивность деградационных процессов , в частности подкисления, настолько значительны, что назрела необходимость ставить вопрос о бедственном положении Кубанской земли [6].
Таким образом, из вышеизложенного следует, что для восстановления плодородия почв Краснодарского края необходимо широкомасштабное применение удобрительных веществ и химических мелиорантов, экономически доступных хозяйствам.
Одним из путей решения данной проблемы может быть использование в сельскохозяйственном производстве местных агроруд. По данным ГУП "Ку-баньгеология" в Краснодарском крае имеются перспективные запасы агроруд, но агрономическая ценность их мало изучена. В связи с этим в 2000 г. Кубанский аграрный университет (КГАУ) и научно-изыскательское общество "Гея-НИИ" (ДП института "Кубаньводпроскт") начало эту работу согласно договору № 20-ГП от 16.10.2000 г. с ГУП "Кубаньгеология".
Цель исследований - агрохимическая оценка агроруд с месторождений на территории Краснодарского края и определение их удобрительной ценности. В задачи исследованной входило:
изучение химического состава агроруд;
определение характера влияния агроруд на плодородие почвы и продуктивность сельскохозяйственных растений;
оценка влияния агроруд как удобрения на качество сельскохозяйственной продукции;
агроэкологическая оценка действия и последействия агроруд при их использовании в качестве удобрения;
определение экономической эффективности применения агроруд в сельскохозяйственном производстве;
разработка конкретных рекомендаций по применению агроруд в качестве удобрения.
Выражаю особую благодарность научному руководителю, профессору кафедры агрохимии Николаю Семеновичу Котлярову за помощь и общее ру-
ководство ; заведующему кафедрой агрохимии, профессору Асхаду Хазрето-вичу Шеуджену и профессору кафедры агрохимии Леплявченко Леониду Петровичу за поддержку и содействие в написании диссертации; директору научно-изыскательского общества "Гея-НИИ" Валентину Павловичу Суетову за предоставленный материал по теме исследований.
1 АГРОХИМИЧЕСКАЯ ОЦЕНКА И ИСПОЛЬЗОВАНИЕ ИЗВЕСТКОВЫХ УДОБРЕНИЙ, АГРОРУД И ОТХОДОВ ПРОМЫШЛЕННОСТИ ДЛЯ ХИМИЧЕСКОЙ МЕЛИОРАЦИИ КИСЛЫХ ПОЧВ (ОБЗОР ЛИТЕРАТУРЫ)
Сохранение почвенного плодородия является основной проблемой современного земледелия. АПК России располагает 179 млн. га. с.-х. угодий, в т.ч. 118 млн. га. пашни. Однако их использование при низких объёмах применения органических и минеральных удобрений, а также химических мелиорантов привело в последние годы к значительному снижению их плодородия [132, 136]. Даже при не высоких урожаях сельскохозяйственных культур в почвах формируется отрицательный баланс гумуса и элементов минерального питания, наблюдается подкисление почвы. Так площади с недостаточным содержанием фосфора составляют 68 млн.га, каждый третий гектар пашни характеризуется повышенной кислотностью [158, 159, 177].
Многочисленными опытами, проведенными в зоне распространения дерново-подзолистых почв было показано позитивное влияние известкования на агрохимические свойства этих почв (снижение содержания алюминия, общей обменной и гидролитической кислотности, увеличение кальция в ППК и др.), улучшение (азотного, фосфорного, микроэлементного) пищевого режима почвы, что, в конечном итоге, отражается на продуктивности культур [2,3, 1,23, 118, 175,176,79, ПО, 157,77,56, 101].
Влияние извести, внесённой по полной величине гидролитической кислотности, проявлялось даже через 14 лет после внесения в почву на Долгопрудной агрохимической опытной станции. Увеличение урожайности культур составило 10-17% [34].
Опыты Смоленской опытной станции ВИУА в 1960 г [140] и 1968 г [79, 78, 169] по эффективности известкования в севооборотах со льном показали,
что наибольшие прибавки урожая наблюдаются на 2-3 год внесения извести и составляют 7,1 - 20,2%.
Комплексное использование доломитовой муки, навоза и полного минерального удобрения в 5-6 раз повысило урожай зелёной массы подсолнечника на почвах Судогорской опытной станции ВИУА [148]. Опыт проводился Пензенской ГСХА на чернозёме выщелоченном (гумус 5,89%; рНксі 5,2; Нг - 4,6 мг-экв/100г). Известь вносилась в виде доломитовой муки в дозе 6,9 т/га. За счет высокой буферности изменение кислотности шло невысокими темпами, максимальное действие извести наблюдалось на 3 год после внесения [144, 41].
Многолетними опытами Белорусского НИИ земледелия на экспериментальной базе "Устье" показано, что за ротацию (8 лет) севооборота в пересчёте на зерновые единицы 1 т извести обеспечивала прибавки урожайности культур 7-8 ц/га в год [81, 133, 150, 100, 137].
На лугово-бурых оподзоленных почвах Приморской сельскохозяйственной опытной станции внесение извести повышало содержание фосфатов, увеличивало вынос элементов питания культурами севооборота [135, 134].
Положительное влияние не только извести, но и гипса на эффективность удобрений, качество и уровень урожая культур установлено на серых лесных почвах Харьковской, Сумской [54], Ровенской [40], а также на дерново-подзолистых почвах Житомирской [122] областей УССР и бурых лесных почвах Карпат [68]. Полевыми исследованиями установлено положительное действие извести на повышение эффективности удобрений и урожай культур (усиливается интенсивность нитрификации, подвижность азота, фосфора и калия почвы) [90].
Известкование, однако, не покрывает потребности растений в питательных веществах: улучшая физические свойства почвы, её химизм, оно облегчает и улучшает ход микробиологических процессов, помогает лучшему использованию растениями запаса питательных веществ. Поэтому расходование внутренних ресурсов почвы при известковании происходит более
энергично, давая и больший хозяйственный эффект, чем без него; с течением времени это приводит к истощению почвы. Вот поэтому известкование должно сопровождаться соответственным внесением основных питательных веществ растений.
В повышении насыщенности известью нуждаются не только почвы северных подзолистых областей [80, 145, 146, 164, 131, 99, 98], Прекрасные результаты получаются на оподзоленных (деградированных) чернозёмах и лесных суглинках лесостепи. Это понятно, т.к. в процессе оподзоливания понижается насыщенность почв известью, в связи с чем ухудшаются их физические свойства. Внесение извести исправляет эти недостатки [139],
Многие исследователи в прошлом не считали кислотность выщелоченных чернозёмов неблагоприятным фактором для растений и не получали положительных результатов от внесения в почву извести [10]. Другие рассматривали кислотность северных чернозёмов как фактор способствующий разложению фосфоритов и эффективному использованию в качестве удобрения фосфоритной муки, и не ставили вопроса об их известковании.
Вместе с тем имеется обширная литература о положительном влиянии известкования выщелоченных чернозёмов на урожай культур, прежде всего сахарной свеклы [20, 19, 50]. В значительной мере этот материал обобщен Е.А. Бровкиной (1967 г) [32, 31]. Ею разработаны рекомендации по известкованию почв для свеклосеющей зоны и указанны параметры, при которых выщелоченный чернозём надо известковать.
Однако в работах большинства исследователей не достаточно изучалось влияние известкования на питательный режим выщелоченных чернозёмов, прежде всего на их фосфатный режим. На важность этого вопроса указывал Д.Н. Прянишников (1965 г.) [130]; он подчеркивал, что возможно понижение доступности фосфора растениям под влиянием известкования чернозёмных почв. Примеры такого влилния известкования можно найти в работах В.П. Орлова (1980 г.) [114]и Л.П. Леплявченко (1985 г.) [88]. Однако исследователи не акцептируют на этом внимание,
Подавляющее большинство исследований по известкованию проведено на дерново-подзолистых почвах [67]. Опытов по известкованию более гуму-сированных серых лесных почв[154] и особенно темно-серых, а также выщелоченных и оподзоленных чернозёмов мало, и они в основном проведены в зоне свеклосеяния [32,117]. Известкование - путь к стабильным урожаям культур и необходимое условие высокоэффективного использования минеральных удобрений [64]. Чем выше содержание органического вещества в почве, тем более кислую реакцию выносят растения без снижения урожайности. В работах других авторов показано [111], что слабокислая реакция на чернозёмных почвах для большинства культур даже предпочтительна.
В опытах, проведённых на светло-серых лесных почвах (Казанский филиал ЦИНАО), на серых лесных и оподзоленных чернозёмах (Чувашская станция химизации) и на выщелоченных чернозёмах (Горьковская станция химизации), оптимальными были нормы извести по 0,75 - 1,0 г.к. Материалы этих опытов полностью согласуются с результатами других авторов [119, 12, 87, 168, 105, 112, 113,26, 107].
С помощью регрессионного анализа была выведена следующая зависимость: чем гумусированнее почвы, тем выше гидролитическая кислотность при одном и том же показателе pHC0.ncB.. Полученные уравнения имеют вид:
для серых лесных почв с содержанием гумуса 3-5%
легко и среднесу глинистые -у- 14,86 - 2Д 82х, R = 0,814;
тяжелосуглинистые и глинистые- у—15,6 - 2,16х, R=0.667; для выщелоченных и оподзоленных чернозёмов с содержанием гумуса >5%
легко и среднесуглинистые - у= 20,26 - 2,98х, R=0,917;
тяжелосуглинистые и глинистые - у=25,0 - 3,8х, R=0,791;
где у - гидролитическая кислотность, мг-экв/100г;
X ріісолсо>.
R - коэффициент корреляции между Нг и рНсолев. [97]. Опыты проведенные в учхозе "Уралец" Свердловского СХИ в 1981-1985гг. на чернозёме оподзоленном (8,6% гумуса, Нг-4,8 мг-экв/100 г, 8,2 и
12,0 мг/100 г подвижного фосфора и обменного калия) и на светло-серой лесной тяжелосуглинистой почве (2,58% гумуса; Нг=3,2 мг-экв/100 г; 6,1 и 12,7 мг/100 г подвижного фосфора и обменного калия), где известь вносилась по I г.к. показали, что эффективность вносимых минеральных удобрений возрастает на фоне внесения извести, а также увеличивается содержание нитратов, подвижного фосфора и обменного калия в почве. Прибавки урожаев различных культур от известкования составили 13-22% [55].
Опыты на Мордовской сельскохозяйственной опытной станции показали, что на чернозёме выщелоченном тяжелосуглинистом с рНС0ЛСП.=4,9 - 5,0; Нг = 9 - 10 мг-экв/100 г, продуктивность севооборота повышалась от известкования на 7—18% суммарной прибавки урожая, что составляет прибавку на 1,2-3,0 ц к.е./га ежегодно. Степень подвижности фосфатов в слое 0-25 см достоверно уменьшалась в 1,2-1,8 раза, тогда как содержание их увеличивалось с 5,3-5,6 до 12,4-17,9 мг/100 г, содержание обменного калия оставалось на прежнем уровне. Урожай люцерны от известкования возрос на 10,3-22,9 ц/га, причем максимальные прибавки отмечены на варианте, где известь вносили по 1,5 г.к. [57, 58].
На выщелоченных чернозёмах Тульской опытной станции [29, 30] в течение 15 лет исследований известкование обеспечивало устойчивый положительный эффект. Известь, вносимая по полной гидролитической кислотности, увеличивала содержание азота в почве, при этом возрастал и вынос азота на 5-12% [24, 26, 25, 102, 106].
Внесение извести на кислых дерново-подзолистых почвах является эффективным приёмом повышения их плодородия. При известковании кислой почвы повышается доступность растениям фосфатов. Положительное действие извести на мобилизацию фосфатов почвы наблюдается несколько лет.
Ещё в 1905 г. К.К. Гедройц высказал предположение, что под влиянием извести усиливается гидролиз фосфатов полуторных окислов и переход их в более растворимые фосфаты кальция [36].
При известковании кислых почв органическое вещество почвы переходит в легко минерализующиеся в водно- и коллоидно-растворимые соединения [15, 131]. Повышению растворимости органического вещества почвы способствует его нейтрализация известью, что усиливает минерализацию. Таким образом, при известковании кислых почв идёт мобилизация и органических и минеральных форм почвенных фосфатов [37, 18].
Улучшение фосфатного режима слабоокультуренных дерново-подзолистых почв достигается не только применением фосфорных удобрений, но и известкованием. Мобилизующее действие извести на почвенные фосфаты во многом зависит от интенсивности известкования. В микрополе-вых и вегетационных опытах [38, 71] высокие дозы извести в большей степени, чем низкие, повышали продуктивность растений и содержание подвижных форм фосфатов в почве[16].
Ряд исследований [8, 28, 93] показывает, что известь влияет существенно на подвижность фосфатов почвы, но, улучшая условия произрастания растений, способствуют более интенсивному их использованию [65].
Повышение продуктивности растениеводства неразрывно связано с проблемой изучения круговорота и баланса питательных веществ. При решении этой задачи основное внимание обращается, как правило, на азот, фосфор и калий. Вместе с тем в определённых условиях наряду с этими элементами большое значение в создании высоких урожаев и улучшением качественных показателей сельскохозяйственной продукции имеют также микроэлементы [59]. Компенсация дефицита микроэлементов в почвах осуществлялась обычно внесением соответствующих микроудобрений. Другие возможные источники поступления микроэлементов, как правило, не рассматриваются. В балансовых исследованиях микроэлементов наряду с другими вопросами важно определить величины возможного поступления их в почву и с основными туками и известью [135, 66 ,62,138].
В связи с этим заслуживают внимания литературные материалы, характеризующие содержание микроэлементов в различных односторонних, комплексных удобрениях и извести [63, 198, 185, 184].
На основании результатов более чем 300 опытов по известкованию на различных почвах были получены ориентировочные дозы извести в зависимости от рНС0ЛСВ., Нг, механического состава и содержания гумуса, содержания частиц <0,01 мм. Установленная зависимость показывает, что с увеличением градации почвы по механическому составу (максимально - глины), уменьшением
рНсолсв. и Нг, а также при большем содержании гумуса дозы извести необходимо увеличивать. Принятые в Польше, дозы извести колеблются в пределах 1-7 т/га СаСОз, что отличается от принятых в СССР [72, 126, 116] и США, Канаде, Англии [188, 185, 193, 60,186]. Это объясняется, в первом случае, что дозы более дифференцированы от механического состава, а, во втором, тем, что в капиталистических странах известкование проводят раз в 8 лет, а в данных исследованиях — раз в 4 года [27].
Вопрос о дозировке извести всегда находился в центре внимания научно-исследовательских учреждений и практических работников. Накопленный в нашей стране экспериментальный материал свидетельствует о том, что полные по гидролитической кислотности дозы извести обеспечивают снижение кислотности до слабокислого интервала, ликвидируют подвижные формы алюминия, доводят до безвредного минимума подвижные формы марганца, значительно повышают содержание кальция, а часто и магния в почве, увеличивают доступность основных элементов питания для растений [64, 127]. Аналогичные отечественным, имеются и зарубежные экспериментальные материалы [195]. В настоящее время совершенно определённо установлено, что вынос кальция и магния из почвы происходит в основном с фильтрующимися водами [192]. В ФРГ, по данным G. Schmid (1967), в опытах применялись дозы извести от 2,5 до 43,0 т/га СаО. При этом урожай карто-
феля возрастал (с 280 до 330 ц/га.) на 18%, а содержание крахмала в клубнях на 25% [187].
Норму известковых удобрений при поддерживающем известковании рекомендуется подсчитывать согласно нормативам сдвига реакции почвенной среды в сторону подкисления по гидролитической кислотности[96].
Исследования по влиянию доз извести на величину рН проводились в СССР в связи с разработкой рекомендаций по дозам извести [120, 74].
С увеличением доз извести повышается общий уровень рНсо;)ев. почв и его сдвиг как при прямом действии, так и последействии. Действие извести на реакцию почвы достигает максимума в первые два года, затем наблюдается её постепенное подкисление. Через 7-8 лет достигнутый сдвиг реакции в щелочную сторону снижается на половину [166].
Нормы кальциевых мелиорантов для групп почв по степени насыщенности СПО кальцием [160] предложенные Г.В. Шевченко (2002) представлены в таблице 1.
Таблица 1 - Потребные нормы кальциевых мелиорантов для групп почв по степени насыщенности СПО кальцием [160]
Предложено использовать формулу для расчёта кальциевых мелиорантов:
»>
КТ/ГА =5j^-.(82-Кф).0,0002-Ь.у-10000,
где: К - потребное для насыщения ППК количество кальция, мг-экв/100г почвы;
СПОц - сумма поглощенных оснований при насыщенном ППК, т. е. 40 мг-экв/100 г почвы;
Кф- фактическое содержание поглощённого кальция в % СПО;
82 - % кальция в СПО при насыщенном ППК.
0,0002 - коэффициент перевода кальция от мг-экв/100 г почвы в т/га;
h - мощность мелиорируемого слоя почвы, м;
у - плотность мелиорируемого слоя почвы в г/см3 или т/м3;
10000 - коэффициент для пересчета на площадь 1 га [160].
Другие исследователи предлагают вести расчет по величание гидроли-тичсской кислотности, имея в виду, что будет заменяться Н на Са в ППК [125].
Величина тонины помола - важный показатель качества известковых материалов, поэтому приводим данные по изучению влияния его на свойства почвы и продуктивности культур.
Известь тонкого помола значительно эффективнее извести грубого помола. От извести грубого помола достоверные прибавки получены только на четвёртый год после внесения, но были меньше прибавок от извести тонкого помола, лишь на шестой год эффективность их сравнялась.
Тонина помола извести оказывает значительное (более сильное положительное при меньшей тонине) влияние на агрохимические показатели кислых дерново-подзолистых почв, а следовательно, косвенно и на урожайность и качество растениеводческой продукции [35].
Тонина помола извести должна составлять не более 0,5 мм - в противном случае увеличиваются непроизводственные затраты на её" производство, транспортировку и внесение в почву [11, 147, 167, 174, 4].
Исследованиями последнего времени установлено, что известняковая мука тонкого помола имеет преимущество по сравнению с мукой крупного помола только в первые годы после внесения [4]. Так, С. Г. Шедеров и Ю.М. Цветкова (1969) [161] сообщают, что в первый год взаимодействия известь, состоящая из частиц 1-3 мм, уступала по своей эффективности более мелким фракциям, в последующие же годы эта разница нивелировалась [95].
Действие известняковой и доломитовой муки с частицами 1-3 мм на урожай культур снижается почти в 2 раза, что, безусловно, необходимо учитывать при расчете доз. Действие известковых удобрений с частицами 3 — 5 мм во всех случаях было слабым и их эффективность была в 3,2 раза ниже, чем известковых удобрений с частицами 0,25 мм и в 2,1 раза ниже, чем при размере частиц 1 - 3 мм. Известковые удобрения с частицами крупнее 5 мм существенного влияния на урожай не оказали, их эффективность была неустойчивой. Прибавка урожая от этих известковых удобрений оказалась в 5,5 раза ниже, чем от частиц 1 - 3 мм [13, 14, 49, 53].
В работах М.П, Шкель (1988 ) показано, что глубина заделки извести сильно влияет на агрохимические показатели почвы и продуктивность сельскохозяйственных культур [172,173].
Исследованиями многих ученых, в том числе в России, совершенно определенно установлено, что природный процесс почвообразования в современных условиях усиливает свою направленность в сторону подкисления реакции почвенной среды и отчуждения кальция и магния из пахотного горизонта почв. Кислотность почв определяется не только генетически, за счет материала, из которого образовались почвы (это особенно характерно для кислых почв дерново-подзолистого типа), но и возникает естественным путем постоянно во влажных районах благодаря осадкам, которые просачиваясь через почву, уносят растворенные питательные вещества за пределы кор-необитаемого слоя. Да и сам процесс минерального питания растений, особенно азотом, повышает кислотность пахотного горизонта почв, т.к. в обмен на поступающий через корневую систему азот, растения выделяют в почву
водород - главнейший катион, определяющий образование кислой среды. По данным ряда ученых, только этот факт может повышать кислотность почвы на единицу рН.
В зарубежной практике, где известкование проводится уже давно [183] и неоднократно повторяется, сложились некоторые правила по срокам и дозам внесения известковых удобрений на ранее известкованных почвах. Так, А. Гро считает нормальным для периодического известкования ежегодное внесение в зависимости от механического состава почвы от 400 до 1200 кг/га молотого известняка, а в утроенном количестве - 1 раз в три года. Дозы мелиоранта уточняют на основании периодично проводимых анализов, позволяющих судить о состоянии почвенной кислотности [42, 75].
В отечественной литературе экспериментального материала о сроках периодического, в том числе повторного известкования накоплено недостаточно [69].
Важнейшим приёмом восполнения потерь кальция и магния в почве, поддержания ее оптимальной кислотности является поддерживающее известкование.
Эффективность поддерживающего известкования, применение определенных доз известковых удобрений и периодичность его проведения (режим известкования) исследованы совершенно недостаточно,
В нашей стране одним из первых повторное известкование исследовал С.С. Ярусов (1939 ), который показал, что оно обычно сопровождается мобилизацией питательных веществ почвы и дальнейшим ростом урожаев сельскохозяйственных культур. Работами С. С. Яру сова (1941 ) доказано, что в давно произвесткованных почвах начинают преобладать малоподвижные формы азота, в связи с чем при последействии известковых удобрений их влияние на азотное питание растении ослабевает. Внесение в ранее известкованную почву оксида кальция в его опытах вызывало вспышку мобилизации подвижных форм почвенного азота, что привело к резкому повышению урожайности. Положительное влияние повторного известкования на урожай
сельскохозяйственных культур отмечено и в последующих работах, общая закономерность которых - достижение наибольшей эффективности повторного известкования при наименьших дозах известковых удобрении [180, 181,182].
Эксперименты М. Г. Шломы (Витебская опытная станция, 1971) показали, что на дерново-подзолистых легко су глинистых почвах при интенсивном использовании пашни на нейтрализацию физиологически кислых удобрений, компенсации выноса с урожаем, вымывание и поддержание реакции почвенной среды в пределах от 5,6 до 6,0 необходимо вносить примерно 1 т/га извести в пересчете на СаСОз в год [171].
Результаты исследований, проведенных И.А. Шильниковым (1981, 1983, 1988), показали, что повторное известкование почв средней и слабой степени кислотности является высокоэффективным агротехническим мероприятием. Высокая эффективность получена на ячмене при рН 5,0-5,7, то есть в слабокислом и даже близком к нейтральному интервалах реакции [163].
Следовательно, при определении потребности почв в периодическом известковании можно пользоваться теми же показателями, что при первичном [128]. Но в отличие от последнего одного показателя рН солевой суспензии недостаточно, так как при его высоких величинах в произвесткованных почвах другие показатели (гидролитическая кислотность, степень насыщенности основаниями) могут иметь значения ниже оптимальных и повторное известкование необходимо [171,166,165].
Установлена тесная зависимость урожая от таких агрохимических показателей, как рН, гидролитическая кислотность, степень насыщенности почв основаниям и [3 3].
Сопоставляя данные учёта урожая с показателями кислотности почвы, М. Ф. Корнилов и А. Н. Небольсин (1968 ) пришли к выводу, что методические подходы к первичному и повторному известкованию едины [73]. Исследования И.С. Авдонина и Л.А, Лебедевой (1970 ) показали, что необходи-
мость повторного известкования наступает раньше при применении аммонийных форм азотных удобрений и хлоридов калия [3].
Л. К. Плесявичюс и другие на основании результатов полевых опытов, проведенных в Литовском НИИ земледелия, так же, как и А. Н. Небольсин и М.Ф. Корнилов (НИИСХ Северо-Запада) и Л.Л. Лебедева (МГУ), пришли к выводу, что определяя необходимость повторного известкование почв, нужно пользоваться теми же методами, как и при первичном его проведении. По данным полевых опытов при величине рН в солевой суспензии почвы выше 5.5 повторное известкование малоэффективно [108, 109].
В.Н. Мещанов (Волго-Вятский филиал ВНИПТИМ, 1984) отмечает, что после доведения кислотности до оптимальной поддерживающее известкование необходимо проводить небольшими нормами для того чтобы не допустить дальнейшего подкисления. Проводить эту работу можно или циклично, через 3-4 года, или ежегодно, нормой, рассчитанной по балансу карбонатов, которая для каждого конкретного поля разная, но не превысит 700 кг/га Са-СОз- Эту норму можно применять как отдельно, так и в смеси с минеральными удобрениями. При этом будут достигнуты более высокая равномерность внесения и минимальные потери кальция из-за вымывания [97],
Расчеты, произведенные с учетом данных лизиметрических опытов и подкисляющего действия минеральных удобрений Е.В.Козловским, А.Н. Небольсиным и др., показывают, что в условиях Северо-запада Нечерноземной зоны РСФСР при среднем уровне (около 180 кг. д.в. NPK суммарно) применения удобрений, необходимо ежегодно вносить 250-500 кг/га карбоната кальция, при высоком уровне (более 180 кг, д,в. NPK) - 600-900 кг/га [70].
Многолетними исследованиями МГУ им. Ломоносова (Лебедева Л.А.), рядом зарубежных ученых доказано, что почва, не упрежденная известкованием на определенном этапе, не восстанавливает полностью своих утраченных свойств плодородия при запоздалом известковании и других возможных антропогенных приемах [86].
В Российской Федерации после 1988 г., не достигнув требуемого оптимума, объемы и темпы известкования почв последовательно начали падать и составили к 1997 г. 0,4 млн. гектаров в год. Никакие системы удобрений и земледелия при такой ситуации не спасут российскую пашню от деградации, а земледельцев от разорения [5].
На Долгопрудной агрохимической опытной станции в многолетнем опыте изучалось действие известкования на среднеподзол истой суглинистой почве Нг=4,67 мг-экв/100 г; рНсолец. = 4,6. Известь вносилась в дозе 9 т/га в условиях семипольного севооборота и после 22-36 лет прибавки урожая сена многолетних трав 1 года пользования составили 15 - 27%, после 11 лет прибавка составила - 32%. При применении навоза и извести изменения в урожаях были незначительными [34].
Исследования М.М. Мазаевой (1972, 1975), показали, что известковые материалы также как и сульфаты и ацетаты кальция, не только нейтрализуют почвенную кислотность, но и являются равнозначительным источника кальция в питании растений [91, 92].
Как уже отмечалось, использование местного сырья в качестве удобрительных или мелиорирующих средств невозможно без предварительной их оценки, которая должна включать не только определение химического состава, но и агрономической ценности.
Ассортимент известковых материалов и их пригодность:
туф, гажа, мергель - расположены локально и в небольших объёмах;
доломиты, мергели, известняки — содержат твёрдые включения и требуют дополнительного размола и подсушивания;
сланцевая зола, дефекат, металлургические шлаки, цементная пыль - составляют около 20% от ассортимента известковых удобрений, но могут содержать значительные количества тяжёлых металлов [61].
На промышленных предприятиях, заводах и комбинатах ежегодно накапливается громадное количество различных отходов, содержащих в себе макро- и микроэлементы. В большом количестве, например, накапливается
шламовая пыль цементных заводов, а из многих скважин выливаются миллионы кубометров минерализованной воды с высоким содержанием ценных элементов. Такие отходы почти не используются, но их можно и нужно применять после установления химического состава и изучения их действия на почву. Например, средний химический состав (%) отходов промышленности Краснодарского края (данные Кубанского СХИ и Северо-Кавказского геологического управления), представленный шламовой пылью следующий: 14 -Si02, 2-3 - Fe203j 2-3 - А1203, 0,003 - Сг203, 0,1-0,23 - Р205, 4-24 - К20, 2,6-8 - Na20, 27-42 - СаС03 + MgC03, 0,03-0,07 - МпО, 0,2 - N, 6-Ю - CI, 0,1 - Sr, 0,01-0,1 - Pb, 0,005 - Со, 0,01-0,03 - Си, показывает, что её можно использовать в качестве известкового удобрения с повышенным содержанием калия, а также примесью микроэлементов (Мп, Со, Си)
Исследованиями кафедры агрохимии Кубанского СХИ (1968) установлено, что шламовая пыль хорошо растворяется в воде (более 60%), имеет сильно щелочную реакцию раствора (рН 11-12). В вегетационных опытах она способствовала накоплению подвижных форм азота и фосфора в слитом черноземе и горно-лесной слабооподзоленной почве. Дальнейшие опыты позволили выявить положительное влияние шламовой пыли на качество продукции некоторых культур.
Весьма эффективным приемом использования шламовой пыли оказалась некорневая подкормка опыливанием (50 кг на 1 га) семенников люцерны и сахарной свеклы. Урожай семян при этом увеличивается на 10-32% и на 2-11% повышается их всхожесть [51].
М. Ф. Корнилов и др. (1968 г.) в своих исследованиях показали эффективность применения цементной пыли в севообороте. Так, вносимая в дозе 6 т/га цементная пыль давала прибавку 231,1 к.е. за ротацию севооборота (8 лет), причем прибавка на 1 т. материала составила 22,6 к.е. [73].
А. И. Куликовым (1999 г.) исследовалась цементная пыль Тимлюйского завода с содержанием СаО = 48,4%, с наличием тяжёлых металлов в преде-
лах ПДК на каштановой супесчаной почве в дозе 4, 8, 12, 16 т/га в чистом виде и в сочетании с навозом 30 т/га.
Результаты показали тенденцию к увеличению Са в сумме поглощенных оснований (СПО увеличилась в пределах ошибки) и уменьшению кислотности, при этом нитрификационная способность и содержание фосфатов уменьшались, а содержание обменного калия увеличилось [82].
Им также исследовались различные виды известковых материалов и показана их эффективность (таблица 2 ).
Таблица 2 - Эффективность различных видов известковых материалов в севообороте, ц/га [82]
Исследованиями по агрохимической оценке отходов промышленности начали заниматься ещё в 60-е годы, когда встал вопрос о нехватке традиционных известковых материалов, а также возможности утилизации отходов.
В другом случае (Шильников И.А. Васильева С.Н. 1974) объектами исследований являются мартеновские и доменные шлаки Нижне-Салдинского металлургического завода, электросталеплавильные Верх-Исетского металлургического завода и ферросплавные Серовского ферросплавного завода, имеющие следующий химический состав (таблица 3).
Таблица 3 - Средний химический состав шлаков
Все шлаки положительно повлияли на агрохимические свойства дерново-подзолистой среднесуглинистой почвы: уменьшились все виды кислотности почвы, возросла сумма поглощенных катионов и увеличилась степень насыщенности почв основаниями, повысился урожай ячменя на 13,8 - 54,5%, клевера на 37,4 - 87,5% [170].
Эффективность применения известковых удобрений в полевом севообороте в условиях западных областей УССР, в частности использование флотационных хвостов Раздольского химического комбината проводил Гу-менюк А.И. (1971) [43].
Результаты исследования Томашивского З.М. (1978), показывающие, что известковые отходы Раздольского комбината, а также отходы и огарки, по своей эффективности не превосходят известковую муку, представлены в таблице 4.
Таблица 4 — Влияние форм и удобрений на урожай культур и показатели пло-
дородия почвы (1967-1971гг.) [151]
Известковые материалы вносились по полной величине гидролитической кислотности. Использование низкокальциевой золы бурого угля Азей-ского месторождения в качестве комплексного мелиоранта серых лесных почв показало эффективность золы, что проявилось в улучшении кислотного режима (с 4,1 до 5,4 - 6,2 единиц снизился рНсолсв.; с 7,53 до 2,45 - 1,15 мг-
экв/100 г снизилась Нг), содержания подвижных форм элементов питания N легкогидролизуемый с 16,8 до 23,6 - 32,4 мг/кг; РгСЬподв. возросло с 6,2 до 10,3 - 16,3; К2Ообм. возросло с 8,8 до 9,4 - 12,2 мг/кг в почве при внесении золы в дозе 0,5 — 2,0 г.к.
На серой лесной глееватой средне су глини стой почве Иркутской облас-ти получены достоверные прибавки урожая картофеля в 1,2 и 1,0 кг/м ; 0,6 кг/м - горохоовсяной смеси 0,5 - 0,6 кг/м - кукурузы на силос при урожае на контроле 1,4, 1,1 и 2,0 кг/м соответственно. Последействие наблюдалось в течение 3-х лет. [83,84].
Исследования по изучению конверсионного мел-карбоната кальция химического синтеза (ККС), получаемого на предприятиях по производству сложных удобрений (Киров, Новгород), содержит значительное количество стронция (Sr) - до 40-60 раз больше, чем в почве (1-2% Sr, 36% Са). Существенного накопления Sr в растениеводческой продукции не отмечено, также как и в почве [7].
Отходы обогащения горючих сланцев Ленинградского месторождения для известкования кислых почв изучались на РаменскоЙ агрохимической опытной станции. Известкование оказало положительное влияние на урожай ячменя, при прямом действии (прибавка составила 7,6 — 10,8 г/сосуд) и было не менее эффективным в последействии на урожай сухой массы кукурузы (прибавка 31 - 68 г/ сосуд). Известкование почвы обеспечило получение зерна с большой абсолютной массой, т.е. М10оо зерен возросла с 32,6 до 37-39 г. [45].
Агрохимическая оценка белитового шлама, получаемого при переработке алюмосиликатного сырья, проводилась в условиях вегетационного опыта на серой лесной супесчаной почве (рНС0ЛСВ = 4,1; Нг ~ 4,2 мг-экв/100г; Р20з = 3,6 мг/100 г; К20 = 1,9 мг/100 г). В качестве сырья использовались Кольские нефелины и сынныриты Салуянского месторождения. Прямое действие белитового шлама, изучалось на ячмене, последействие на люцерне.
Результаты опыта показали, что при внесении белитового шлама по 1/3 гидролитической кислотности (г.к.) сбор зерна возрастал до 12,1 - 14,2 г/сосуд; увеличение дозы до 2/3 г.к. повышало урожай ячменя на 26 - 44%. Все образцы белитового шлама по влиянию на урожай ячменя были равноценны по действию стандартной извести, но превосходили ее на 12-19 %. Содержание тяжёлых металлов во всех изучаемых образцах почвы и растений не превышало ПДК [44].
Результаты использования отхода свеклосахарного производства - дефеката, позволяют говорить о положительном его влиянии на агрохимические свойства почв и продуктивность различных культур, и возможности его использования в качестве мелиоранта, как известкового удобрения [19].
В опытах Е.Ы. Алексеевой (I960, 1974) на мощном среднесуглинистом типичном черноземе с содержанием гумуса 5,0 - 6,5% показано, что гидролитическая кислотность снизилась с 5,0 до 2,7, 1,1 и 1,3 мг-экв/100 г при внесении 12,24 и 36 т/га дефеката в первый год действия. Ко второму-третьему году последействия дефекат снижал свою эффективность.
Подвижность фосфора под влиянием повышенных доз дефеката увеличилась, а низких- имеет тенденцию к снижению [10, 9].
В опытах П.А. Дмитриенко (1962) показано, что на светло-серых опод-золенных почвах внесение дефекта, рассчитанного по полной гидролитической кислотности, давало максимальные прибавки. Улучшается качество продукции: растет содержание сахара в сахарной свекле, кальция и золы в сене однолетних и многолетних трав. Эффективность дефеката увеличивается при совместном внесении с органическими удобрениями [46].
Улучшается и пищевой режим почвы: возрастает содержание подвижного фосфора. Содержание нитратов не изменяется, а обменного калия -уменьшается, что подтверждается и другими исследованиями [8,47],
На серых и тёмно-серых оподзоленных почвах Винницкой опытной станции за 28 лет не получено существенного прироста урожаев сахарной свеклы и гороха от известкования в тех случаях, когда Нг < 3 мг-экв/100 г,
при S = 16 - 20 мг-экв/100г несмотря на то, что рНксґ^. Это объясняется высокой буферностыо почвы при высокой V.
При показателях Нг > 3 мг-экв/100г известкование давало высокий эффект на горохе — 34,2% прибавки, а при Нг > 3,8 мг-экв/100 г и на сахарной свекле и озимой пшенице: 11,6 и 16% соответственно, в прямом действии и на других культурах в последействии.
Высокую эффективность дает известь при применении дефеката или доломитовой муки в 0,5 и 1 дозе г.к. при внесении под вспашку зяби и поверхностно под культиватор, причём в последнем случае достигается лучшее перемешивание извести с почвой пахотного горизонта и выше урожай первой культуры. Нейтрализующее действие извести в форме дефеката проявлялось на 2-3 год, а затем затухало [21].
Ы.Н. Мартынович и В.Х. Радзивил (1970) в трёхлетних полевых опытах изучали влияние дефеката содержащего 54,9% СаС03, 0,24% N, 1,23% Р205, 0,15% КгО, извести, минеральных удобрений и навоза под сахарную свеклу. Эффективность известкования снижалась при внесении минеральных удобрений на чернозёме оподзоленном, содержащем азота 3,1 мг/100 г; фосфора 24, калия 14,6 мг/100 г; Н] =3,55 мг-экв/100 г.
Минеральные удобрения (NgoPeoKgo) увеличили урожай свеклы на 44 ц/га (13,5%) в 1967 г, на 18 ц/га (4,7%) в 1968 г. При этом сахаристость корнеплодов снизилась на 0,4 - 0,6% соответственно.
Более низкая эффективность дефеката по сравнению с питательными веществами, внесёнными эквивалентно содержанию в дефекате, можно предположить, что дефекат в какой-то степени является и источником питательных веществ, но они находятся в нём в малоподвижной форме [94].
Известкование в севооборотах зсрносвекловичного типа проводят под сахарную свеклу или под предшественник [39]. Внесение дефеката (82,8 - 85,7% СаСОз) на выщелоченном чернозёме Носовского отделения Черниговской опытной станции [17] (рНС0ЛС1). = 6,5-7,4; Нг = 0,8-2,2 мг-экв/100 г) обеспечивало высокие прибавки урожаев всех культур севооборо-
та. Известкование на выщелоченных чернозёмах проводится один раз в 8 -10 лет или 2 раза за ротацию -через 4 -5 лет [52].
За более чем 20 лет работы Белореченского химкомбината (АООТ "Мипудобрения") было накоплено свыше 10 млн.т фосфогипса. Хранение отхода, получаемого при производстве аммофоса осуществляется в шламонакопителях, технические характеристики которых оставляют желать лучшего. Это обусловлено наличием 5 - 8 м толщи силыюкислого (рН около 2) раствора над слоем фосфогипса. Решение двух задач: экологической - утилизация отходов и агрономической - улучшение водно-физических свойств переувлажнямых почв черноземного типа, - предложено кубанскими учёными.
Применение фосфогипса дало положительный эффект на черноземе выщелоченном сильноуплотненном (прибавка урожайности зерна озимой пшеницы составила 5,2 ц/га) [76 ].
Трехлетние полевые опыты по влиянию высоких доз кальциевых мелиорантов на свойства лугово-черноземной силыюслитой ежегодно переувлажняемой почвы в зоне г. Краснодара в период 1996-2000 г.г. показали следующее:
внесение высокой дозы дефеката (85 т/га) с 50 % содержанием извести привели к позитивному увеличению рН от 6,3 до 7,2-7,5, ликвидации гидролитической кислотности, полному насыщению ППК основаниями за счет внедрения к него кальция; содержание магния в ППК (в м-эквивалентах) практически не изменилось;
внесение высокой дозы фосфогипса (86 т/га) с 80 % содержанием гипса привело к негативному снижению рН от 6,3 до 6,0, то есть подкисле-нию среды; полного насыщения ППК основаниями не произошло, но СПО возросла на 10 % за счет внедрения в ППК кальция; отмечено существенное уменьшение содержания поглощенного магния в ППК - на 13 %.
Из приведенных данных следует:
- используемые мелиоранты - дефект и фосфогипс - обладают различным влиянием на почвенную среду и состав ППК; внесение дефеката приводит к благоприятному изменению почвенной среды и полностью насыщает ППК основаниями, но не приводит к вытеснению из ППК магния; внесение фосфогипса неблагоприятно воздействует на почвенную среду, но приводит к вытеснению части магния из ППК. Можно предположить, что различия влияния указанных мелиорантов на ППК связаны с различной активностью катионов кальция в двух мелиорантах
Приведенные результаты дают основание для следующего вывода: для решения поставленной задачи, оптимальным по составу кальциевым мелиорантом будет смесь дефеката и фосфогипса [160].
Известково-магниевое удобрение из отходов содовой промышленности оказало положительный эффект на свойства почвы и продуктивность различных культур севооборота в работе чешских ученых [104].
Наиболее положительное действие при прочих равных условиях на урожай культур оказывают комплексные материалы, содержащие в своём составе кроме кальция, магний, калий и некоторые микроэлементы.
О влиянии на плодородие почв отдельных элементов, входящих в состав агрономических руд, известно давно. Они не только улучшают физико-химические свойства почвы, но и служат источником пополнения почвенного раствора важнейшими элементами питания. Еще в 1901—1903 годах Д. Н. Прянишников вегетационными опытами доказал возможность усвоения растениями калия из некоторых минералов [130].
Над проблемой использования в сельском хозяйстве агрономических руд и отходов промышленности работают многие научные учреждения страны. В нашем крае разработка приемов эффективного их применения, начатая в тридцатые годы Первомайской свекловичной опытно-селекционной станцией [103, 121], проводила кафедра агрохимии Кубанского СХИ [141, 143].
На территории Северного Кавказа находятся огромные запасы полезных ископаемых, в том числе и таких агроруд, как серпентинит, марганцевая
руда, глаукониты, гипс, фосфориты, апатиты, известняки и др. Они содержат многие необходимые для питания растений макро- и микроэлементы: кальций, магний, калий, фосфор, марганец, цинк, бор, медь, кобальт, молибден и др. (таблица 5).
Таблица 5 — Средний химический состав агроруд Краснодарского края, %
Изучались серпентинит, глауконит, марганцевая руда, гипс, фосфориты, а также отход промышленности — шламовая пыль цементных заводов. В вегетационных опытах было показано положительное влияние их на накопление в основных почвах края подвижных форм питательных веществ. Например, внесение серпентинита, гипса и марганцевой руды на 20—140% увеличивало накопление нитратного азота в слитом черноземе и горнолесной слабооподзоленной почве. Эти же руды повышали также содержание аммиака на обыкновенном, выщелоченном и слитом черноземах. Запасы подвижных фосфатов наиболее интенсивно накапливались от этих веществ в слитом черноземе (на 12 - 66%). Установлено, что замена в питательной сме-
си Гельригеля чистых микроэлементов агрорудами дает такой же, а иногда и более высокий эффект. Последнее говорит о довольно высокой усвояемости растениями ряда макро- и микроэлементов агроруд в кислой среде. Несколько уменьшается доступность этих элементов, если агроруды находятся в нейтральной среде. Дело в том, что в последнем случае понижается растворяющая способность почвенного раствора.
Кафедра агрохимии Кубанского СХИ в течение ряда лет изучала приемы использования серпентинита и других агроруд под основные зерновые и технические культуры. Опыты, проведенные в 1962 - 1965 годах на выщелоченном черноземе, показали, что основное и припосевное внесение серпентинита оказывает положительное влияние на урожай свеклы только при совместном внесении его с промышленными удобрениями.
Показано, что, несмотря на отсутствие прибавок урожая свеклы в опытах на выщелоченном черноземе (учхоз «Кубань»), внесение серпентинита способствует увеличению содержания сахара в корнях свеклы на 0,2 - 0,4%, что обеспечивает дополнительный сбор с каждого гектара до 1,8 ц [142].
Опыты, проведенные Первомайской станцией [103] показали, что марганец повышает подвижность питательных веществ и значительно активизирует микробиологическую деятельность в почве. Внесение на 1 га 5 ц марганцевой руды осенью под вспашку повысило урожай сахарной свеклы на 29 ц, сахаристость на 0,9%. В 1961 году применение марганцевой руды (1 ц на 1 га) в основном удобрении на фоне NPK увеличило урожай свеклы на 12 ц, а сахаристость на 0,5%.
Исследованиями кафедры почвоведения Кубанского СХИ [152, 22] установлено, что при довольно высоких валовых запасах микроэлементов в основных почвах Кубани подвижных форм их мало. Следовательно, внесение микроэлементов в эти почвы, в том числе содержащихся в агрорудах, может оказать положительное влияние, как на урожай, так и на качество сельскохозяйственной продукции.
Вегетационные опыты, проведенные кафедрой агрохимии КСХИ в 1962—1965 годах, полностью подтвердили данное предположение. Было выявлено, что подвижного марганца в марганцевой руде находится от 500 до 1400 мг на кг руды и что он доступен для растений. Руда значительно влияла на накопление азота в почве, увеличивала вес корней на 7 - 12% и их сахаристость - на 1—1,4%'
В 1963-1965 годах кафедрой агрохимии Кубанского СХИ проводились опыты по изучению влияния глауконитов на рост и развитие сахарной свеклы и кукурузы. В вегетационных опытах глауконит увеличивал вес корнеплодов на 7 - 8%, а их сахаристость на 1,2%. Лучшее влияние глауконита отмечено на слитом черноземе. В полевых опытах припосевное внесение в рядки 1 ц глауконита в смеси с 1 ц суперфосфата повысило урожай корней сахарной свеклы па 14 ц с 1 га,
Опытами кафедры агрохимии Кубанского СХИ установлено положительное влияние гипса на урожай кукурузы и риса. На выщелоченном черноземе опытного поля института в 1965 году с осени было внесено по 3 ц гипса на 1 га. Это повысило урожай зерна кукурузы на 5 %. От рядкового внесения на 1 га при посеве 1 ц гипса урожай повысился на 8 %. В производственных условиях (Красноармейский рисосовхоз Красноармейского района) предпосевное внесение гипса в дозе 1 ц на 1 га позволило дополнительно получить 5 - 11 ц зерна риса с 1 га [51 ].
Резкое падение производства известковых материалов в последние годы стало причиной практического интереса к их местным источникам. Это тем более актуально, что известкование почв в России находится в глубоком кризисе. Впервые за последние 10-12 лет баланс кальция в земледелии вновь стал отрицательным, что может повлечь за собой в ближайшие годы многочисленные негативные последействия [7].
Работы по возможности использования агроруд Тиманского месторождения на удобрения проводились в Республике Коми, бассейн р. Весляны (Княжпогостский район). Исследовались цеолиты, доломитовая мука фосфо-
рит молотый. Доломитовая мука (ДМ), (99 % карбонатов Са и Mg) с содержанием Р2О5 - 0,9 и К20 - 0,76 %, тяжёлых металлов и радионуклидов на уровне фона в почве вносилась на дерново-подзолистой почве (рНсо;,ев. = 4,0; Р2О5 - 0,3, К20 - 7,9 мг/100 г) в дозе 0,25 и 0,5 г.к. в чистом виде и на фоне N6oP6oKco- Культура - горохоовсяная смесь. ДМ показала эффектность по увеличению урожая от 26,9 до 145,4% за 3 года. Содержание подвижного Р205 увеличилось с 3,0 до 3,2 - 3,6, обменного калия с 7,9 до 10,0-13,9 мг/100 г. ДМ увеличивала эффективность минеральных удобрений [155].
Внесение ДМ в дерново-подзолистую почву, способствует переходу питательных веществ (соединений азота, фосфора, кальция, магния и др.) в доступное для растений состояние, улучшая условия питания растений и значительно повышая продуктивность почвы.
ДМ, улучшая условия среды для растений путем снижения почвенной кислотности, увеличения содержания обменных катионов кальция и магния, особенно в вариантах с внесением ее совместно с минеральными удобрениями, тем самым перестраивала почвешю-поглощающий комплекс (ППК) в направлении замены поглощенного водорода на катионы Са и Mg [149].
Вопросами агроэкологической эффективности применения цеолитов в рисоводстве занимается А.Х.Шеуджен и др. (2000), исследования которого показали, что применение цеолитов позволяет снизить содержание аммонийного и нитратного азота в дренажных водах, сократить норму внесения азотных удобрений. Применение цеолитов способствует росту урожайности зерна риса на 5,0-5,7 ц/га [162].
В работе СВ. Федосеенко (2004) показано, что, вносимые в чернозем обыкновенный карбонатные породы (мел, глауконит) способствовали снижению уровня содержания тяжелых металлов (Zn, Pb) в почве за счет сорбции их на поверхности частиц и образовании карбонатов Zn и РЬ [153].
Для химической мелиорации кислых почв Омской области (267,2 тыс.га) используют местные рыхлые известковые породы (туф, луговой мер-
гель, озёрная известь) с содержанием СаСОз от 72 до 98%, получая при этом прибавки сена клевера 59,5 - 152,4 % от контроля, при этом снижается гидролитическая с 5,63 на контроле до 1,34 - 1,68 мг-экв/100 г при внесении извести по 0,75 т.к., а также общая обменная: рНсолев> увеличивается с 4,05 единиц на контроле до 5,73 - 6,15 на известкованных вариантах [129].
НИИ почвоведения и питания растений Словакии на основании 4 цикла агрохимического обследования (1971 - 1975 гг.) установил, что площадь пахотных земель, требующих известкования, увеличилась, например, в Запад-но-Словатской области с 1960 по 1978г. на 7,1%, Известкование эффективно не только на сильнокислых почвах. По данным полевого опыта 1976 -1988гг. внесение при закладке 4 т/га извести (2,2 т/га СаО) на почве с рНсолеи. 5,6 - 5,8 вызвало повышение урожаев всех культур в течении 5 лет при чередовании по годам: кукуруза на силос - ячмень - ячмень - кормовые бобы - озимая пшеница. В сумме за 5 лет получено при известковании 317,4 ц/га зерн. ед./га, что на 7,1 % больше, чем на контроле. Таким образом, каждая внесённая тонна СаО обеспечила прибавку примерно 1 т зерн. ед. В другом полевом опыте на оглеенной почве известкование на фоне повышенных доз минеральных удобрений обеспечило суммарную прибавку (за 5 лет) урожая 9,8%). По данным исследований при возрастающих нормах минеральных удобрений эффективность известкования повышается. Внесение извести на более плодородных почвах имеет больший экономический эффект [191].
Около 50% почв Польши имеют сильнокислую реакцию рН < 5,5, около 30% - рНВ0Лн. 5,6 - 6,6 и около 20% - нейтральную и слабощелочную. Ассортимент известковых удобрений в 1966 - 1970 гг. [148] состоял из жженой извести, мела, известняка, извести содового и карбидного производства, шлаков доменных и мартеновских печей, дефеката.
Исследования показали большое значение тонкости помола извести: лучшая тонина должна составлять меньше 0,5 мм.
В некоторых отходах (гранулированный шлак доменных печей) содержатся микроэлементы (Мп, В, Си, Zn, и др.) [197].
Опыты по известкованию производились на картофеле, ячмене, ржи и овсе и были получены следующие прибавки урожая в 3,9, 9,9, 12,8, 4,0 и 0,8% соответственно [189].
Дозы извести колебались от 5 до 15 ц/га СаО, причём эффективность была наибольшей при большей дозе извести [89].
В ряде европейских стран при агрохимическом картировании кислотных почв и потребность их в известковании приняты следующие зависимости, Чем кислее почва по данным рН він, КС1 и чем ниже степень насыщенности её основаниями или чем больше гидролитическая кислотность, тем больше потребность в известковании. Корнилов значительно улучшает методику, принимая во внимание не только рНсоле„. и степень насыщенности основаниями, но и механический состав почв.
Авторы предлагают включать определения подвижных алюминия, марганца, калия, магния, и вычисление соотношения между А1 и суммой Са и Mg[190, 194,196, 115].
На основе литературных данных показано, что широкомасштабное использование местного сырья в качестве удобрительных и мелиоративных средств способно остановить снижение почвенного плодородия. Это осуществимо при предварительном изучении химического состава сырья, его агрохимической оценке, изучении возможности эффективного его использования, что и определило направление наших исследований.
2 ХИМИЧЕСКИЙ АНАЛИЗ АГРОРУД
2.1 Условия и методика химического анализа агроруд
Исследования агрономической ценности местных агроруд проводятся в соответствии с утвержденной програмой, которая предусматривает 4 этапа оценки.
Целью 1 этапа исследований, в ходе которого изучено содержание основных макро- и микроагроэлементов в 20 образцах агроруд являлось дать заключение о перспективности их использования в качестве удобрительных или мелиорирующих веществ и целесообразности их дальнейшего изучения.
РЕЕСТР
проб агроруд для комплексной агрохимической опенки
Оценка представленных образцов осуществлена по следующим показателям:
- рН водной и солевой вытяжки по методу ЦИНАО (ГОСТ 26483);
гидролитическая кислотность по методу Кап пена в модификации ЦИНАО (ГОСТ 26212);
Результаты исследований химического состава агроруд
Сельскохозяйственные культуры предъявляют определенные требования к реакции почвы. Оптимальным диапазоном ее для большинства культур является рН водной вытяжки от 6 до 8 единиц. Однако на рост и развитие растений оказывают существенное влияние обменная и гидролитическая кислотности почв.
При высокой кислотности почвы известкуют, а при высокой щелочности проводят гипсование или, в редких случаях, кислование. Для этих целей используются различные вещества. Часто ими являются природные материалы: известняки, мел, а также различные отходы производств (дефекат, фосфогипс и ДР-) В связи с этим представленные образцы агроруд были проанализированы на их реакцию (таблица 6).
Результаты анализов, представленные в таблице 6 показали широкий спектр реакции как водных, так и солевых вытяжек. Образцы Ах-8 и Ах-9 имеют хорошо выраженный щелочной характер (рН,ЮЛ11 = 8,4 при отсутствии гидролитической кислотности), а образец Ах-7/2 - кислотный характер (рНвдл„, = 4,6 при высокой, ] 1,4 мг-экв., гидролитической кислотности). Основная, часть аг-роруд имеет слабощелочную реакцию среды. В связи с этим при возможности использования данных агроруд в сельском хозяйстве необходимо учитывать полученные результаты анализов и рекомендовать их в соответствии с данными о реакции почв.
Определение в агрорудах азота и его форм показало незначительное его содержание в большинстве анализируемых образцов (таблица 7).
Как правило, это или на уровне содержания азота в плодородной, окультуренной почве, или несколько ниже. Исключением являются образцы Ах-5 и Ах-б, в которых общего азота содержится боле 2 % (2,55 и 2,40 соответственно). При этом в образце Ах-б достаточно велика его подвижность - содержание легкогидролизуемого азота составляет 433 мг/кг, что в 6-8 раз выше, чем в почве. Содержание нитратного и аммиачного азота (наиболее доступные для растений формы) во всех образцах невысокое.
Содержание фосфора и калия, в большинстве проанализированных образцов невысокое (таблица 8).
Однако, образцы Ах-1/1, Ах-1/2, Ах-2/3, Ах-10 и Ах-11 заметно выделяются на фоне остальных. Они содержат валового фосфора 1,04 - 2,45 %, что в 5-Ю раз выше, чем черноземы Кубани. В связи с этим данные образцы представляют практический интерес. При этом следует принять во внимание, что во многих почвах края этого элемента для растений недостаточно, а фосфорные удобрения дороги.
Следует отметить, что подвижность фосфорных соединений в исследуемых агрорудах невысока. Однако, при внесении их в почву под влиянием почвенной кислотности доступность их фосфора растениям, как правило, возраста При рассмотрении данных по кислотности (щелочности) агроруд отмечалось, что кислые почвы подщелачиваются путем внесения кальциисодержащих материалов. Следует отметить, что при внесении известковых материалов не только изменяется реакция почвы, но и происходят другие благоприятные изменения. В частности, внесенный кальций внедряется в почвенный поглощающий комплекс, вытесняя из него в раствор натрий (иногда и магний). Это способствует улучшению структуры почвы, ее водопрочное, а также ведет к заметному улучшению водно-физических свойств почвы и росту урожайности сельскохозяйственных культур.
Наиболее важен кальций в форме карбоната или сульфата. В связи с этим были проведены определения содержания в агрорудах гипса (CaSCV2H20), карбонатов (СаСОз, MgCOj), кальция и магния (таблица 9).
Результаты анализов, представленные в таблице 9, показывают, что содержание гипса в представленных образцах, как правило, невысокое и колеб лется в пределах 1-3 %. Содержание карбонатов в ряде образцов заметно выше. Так, образцы Ах-1/1, Ах-2/2, Ах-2/3 и Ах-3 содержат карбонатов 30-40 %, а образец Ах-1/2 -даже 53 %. Важно, что они представлены, в основном, карбонатами кальция. Включение в руду магния нежелательно, т.к. он обладает слити-зирующим эффектом [156]. Содержание кальция в агроруде является основополагающим для расчета доз ее внесения. Как видно из данных таблицы содержание этого элемента в тех же образцах достигает 23 %. Это говорит о том, что данные агроруды являются довольно концентрированными по кальцию веществами и являются перспективными для целей мелиорации кислых почв.
Высокое содержание водорастворимых солей не всегда имеет положительное значение. Пели это касается элементов питания, то это положительное явление, т.к. доступность их корневой системе растений всегда выше, чем труднорастворимых соединений. Однако, агроруды могут содержать большое количество так называемых токсичных солей, к которым относится сода, закис-ное железо и др. В связи с изложенным был изучен состав водной вытяжки из представленных агроруд и произведена оценка их по индексу химизма токсичных солей (таблице 10).
Изменение почвенного поглощающего комплекса под влиянием агроруд
Положительное влияние сохранилось и к концу срока наблюдений. Наиболее сильное положительное влияние оказали на этот показатель такие агроруды, как Ах-6 (40 г), Ах-15 (40 г). В этих вариантах опыта содержание гумуса достигло соответственно 1,50 и 1,70 % при контроле 1,36 %. В этих же вариантах отмечено повышение содержа ния валового азота и его подвижной части, легкогидролизуемого. Так, содержание валового азота в вариантах с внесением Ах-6, Ах-15 и Ах-5 составило 0,24-0,28; 0,21-0,24 и 0,26 % соответственно при контроле, равном 0,16 %, а содержание легкогидролизуемого азота достигло 14,8-15,1 мг N/100 г при контроле, равном 11,5 мг.
Отмечено положительное влияние некоторых внесенных агроруд на содержание валового фосфора и его подвижной части. Наибольшее положительное влияние оказали такие руды: Ах-1/2, Ах-2/2, Ах-2/3 и Ах-3. От внесения этих руд содержание валового фосфора повысилось с 0,09 % до 0,12; 0,13; 0,13 и 0,12 % соответственно.
Внесение агроруд не вызвало заметных и достоверных изменений в калийном режиме серой лесной почвы.
Таким образом, результаты опыта показали, что некоторые агроруды оказали положительное влияние па пищевой режим почвы повышая в ней содержание гумуса, валовых азота и фосфора и их подвижных форм. Наиболее эффективны такие агроруды, как Ах-6 и Ах-15 (повышение содержания гумуса и подвижных форм азота) и Ах-1/1, Ах-1/2, Ах-3 (повышение содержания фосфора и его подвижности). Изучаемые агроруды на калийный режим почв влияния не оказывают.
Почвенный поглощающий комплекс (ППК) определяет как физико-химические свойства почв (характер обменных реакций, емкость поглощения и др.), так и водно-физические (характер структуры, ее водопрочпость, а вместе с этим воздушный и водный режим почвы). Качество ППК определяется содержанием и соотношением в нем таких поглощенных катионов, как Са, Mg, Na, К и Н; чем больше в нем доля кальция, тем лучше структура почвы, а вместе с ней и водно-физические свойства. Высокое содержание в ППК катиона водорода обуславливает высокую потенциальную кислотность почв, а значит необходимость проведения химической мелиорации.
Высокое содержание в ППК катиона натрия определяет наличие солонце-ватости почвы, которая проявляется в потере ею оптимальной структуры, слити-зации и низких водно-физических свойствах.
В таблице 20 представлены результаты исследований ППК серой лесной почвы и его изменения под влиянием различных агроруд Краснодарского края.
Внесенные в почву некоторые исследуемые агроруды уже к концу третьего месяца взаимодействия оказали положительное влияние на СПО. Так, Ах-15 (40 г.), Ах-1/2, Ах-2/2 повысили этот показатель на 2,1-2,6 мг-экв/ЮО г. При этом шло заметное повышение доли кальция, что особенно ценно. К концу опыта достоверное положительное влияние на СПО серой лесной почвы оказали, кроме вышеуказанных, руды Ах-1/1, Ах-2/3 и Ах-3. Данные руды повысили этот показатель на 2,9-3,7 мг-экв/100 г, или на 12-15 % по отношению к контролю.
Таким образом, полученные результаты исследований по изменению ППК почвы под влиянием агроруд позволяют отметить, что ППК серой лесной почвы претерпевает изменения от внесения агроруд: СПО в этой почве увеличивается на 2,1-3,7 мг-экв/100 г, или на 12-15 % по отношению к контролю от внесения таких агроруд, как Ах-15 , Ах-1/2, Ах-2/3 и Ах-1/1 и Ах-3.
Влияние внесения агроруд на содержание в почве тяжелых металлов и микроэлементов. Как показали исследования химического состава агроруд, изучаемые агроруды, являясь природными, не подвергшимися какой-либо обработке, содержат ряд элементов, которые относятся к классу "тяжелых металлов" (ТМ) и несут экологическую опасность. Нами изучено содержание в данных рудах таких элементов, как свинец (РЬ), кадмий (Cd), медь (Си), цинк (Zn), хром (Сг), кобальт (Со), никель (Ni) и марганец (Мп). Анализы показали заметное содержание этих элементов во всех 20 образцах, в т.ч. и в тех 9, которые проходят оценку в эксперименте по компостированию.
В связи с этим после окончания опыта по взаимодействию агроруд с почвой отобранные образцы были проанализированы на содержание двух форм 8 вышеуказанных элементов - валовой и подвижной. Результаты анализов представлены в таблицах 21-22.
Особенности проведения вегетационных опытов с агрорудами
Методика проведения вегетационного опыта с агрорудами - общепринятая [179]. При проведении вегетационных опытов были приняты во внимание следующие условия: - расчет доз внесения для руд Ах-1/2 и Ах-2/3 выполнялся как для известковых материалов с целью известкования кислых почв - по полной величине гидролитической кислотности почв ; - дозы внесения илов соответствовали 120 т/га воздушно-сухого вещества при одинарной дозе и 180 т/га при полуторной дозе; - марганцевые руды Ах-5 и Ах-11 вносились из расчета 100 мг Мп на 1 кг почвы; - для обеспечения удовлетворительного азотного питания растений во все сосуды опытов вносился карбамид из расчета 0,1 г N на 1 кг почвы (единый азотный фон); - калийные удобрения в сосуды не вносились, т. к. исследуемые почвы хорошо обеспечены калием. Водный режим почвы во время вегетации растений поддерживался поливом сосудов из расчета создания влажности почвы, равной 0,6 полной влагоем-кости (ПВ). Определение последней показало, она составила 42 %. Рассчитанный поливной вес для сосудов емкостью 10 л составил 12,4 кг, а для сосудов емкостью 7 л-8,9 кг.
В сосудах емкостью 10 л выращивался подсолнечник - сорт Березанский селекции ВНИИМК; в сосудах емкостью 7 л первой культурой был яровой ячмень, а второй - кукуруза. Получение 2 урожаев преследовало цель проследить за изменениями плодородия почв под воздействием внесенных агроруд более длительный период. Выращивание ячменя до фазы колошения и кукурузы в течении 2,5 месяцев позволило получить результаты почти 5-ти месячного воздействия агроруд на исследуемые почвы в условиях оптимального водного режима.
В вегетацию растений были проведены биометрические и фенологические наблюдения. При уборке ячменя и кукурузы учтен урожай надземной массы растений, а при уборке подсолнечника в фазу физиологической спелости - урожай семян и вегетативной массы, что позволило изучить влияние агроруд на структуру урожая этой культуры. В опытном биоматериале определено валовое содержание азота, фосфора, калия и ряда микроэлементов, а также рассчитан вынос этих элементов растениями в зависимости от условий питания, обусловленных внесением агроруд.
Представленные для оценки агроруды изучались как при раздельном внесении, так и в сочетании друг с другом. При этом преследовалась цель - выяснить возможность их совместного использования и расширить спектр положительного действия.
Опыты проведены в 5-ти кратной повторности (в 1 варианте - 5 сосудов). Результаты исследований подвергались статистической обработке [48]. Для установления влияния изучаемых агроруд на агрохимические свойства почвы проведены определения рН водной и солевой вытяжек, гидролитической кислотности, состава поглощенных оснований и содержания подвижных азота, фосфора и калия.
Из данных таблицы 27 видно, что 4 агроруды (Ах-1/2, Ах-2/3, Ах-15 и Ах-6) из 6 изучаемых оказали существенное влияние на кислотность серой лесостепной почвы. Для этих руд характерно наличие в них извести (см, таблицу 25), которая нейтрализовала почвенную кислотность, присущую данной почве. Как уже отмечалось, дозы агроруд, содержащих преимущественно СаС03 (Ах-1/2, Ах-2/3), рассчитывались по полной гидролитической кислотности и с учетом % ДВ в них. При этих условиях руда Ах-1/2 повысила рНВД1М. с 5,8 до 6,8; рНСоле«. -с 5,1 до 6,2. Гидролитическая кислотность при этом снизилась с 5,2 до 1,9 мг-экв./ЮО г. Близкий к этому эффект проявила и руда Ах-2/3. Высокий эффект
нейтрализации почвенной кислотности наблюдается и при внесении илов р. Понура (Ах-15) - рНС0ЛСВ. повысился с 5,1 до 6,0, а гидролитическая кислотность снизилась с 5,2 до 2,1 мг-экв/100 г. Такой высокий эффект при низком содержании карбонатов в этих илах можно объяснить высокой дозой внесения илов, расчет которой был сделан как для органических удобрений.
Слабое влияние на реакцию почвы оказали руды Ах - 5 и Ах - 11; в них практически отсутствуют карбонаты. Двойные и тройные смеси на базе высококарбонатных руд Ах - 1/2 и Ах - 2/3 оказали на кислотность серой лесостепной почвы высокий эффект: рНсолев. менялся с 5,1 до 6,1 - 6,2, а гидролитическая кислотность - с 5,2 до 1,8 мг-экв/100 г.
В серии опытов, где выращивались ячмень и кукуруза, отмеченные закономерности сохранились. Так, при внесении в эту почву Ах - 1/2 и Ах - 2/3 рНВ0Л„. возрос с 5,8 до 6,9, а гидролитическая кислотность снизилась с 5,3 до 1,8- 1,9 мг-экв/100 г.
Большое практическое влияние на плодородие почв оказывает состав поглощенных оснований, который определяется содержанием и соотношением таких элементов, как кальций, магний, натрий и калий. Считается, что чем выше содержание в почве поглощенных оснований, тем выше плодородие почвы. Однако, при этом учитывается соотношение кальция с такими элементами, как натрий и, в последнее время, магний. Это соотношение определяет, прежде всего, структуру почвы и водопрочность агрегатов. Значительная (85 - 94%) доля кальция в составе поглощенных оснований обусловила более ценную в агрономическом смысле структуру почвы и обеспечивает ей лучшие водно-физические свойства. Содержание натрия в сумме поглощенных оснований более 5 % придает почве признаки солонцеватости - бесструктурность, слитизированность, низкие водно-физические свойства. Это же явление развивается в почве при увеличении доли магния в сумме поглощенных оснований. В связи с этим в последние годы все чаще отмечается магниевая солонцеватость почв, особенно переувлажняемых почв [156].
Влияние внесенных агроруд на рост, развитие и продуктивность подсолнечника
Методика проведения полевого опыта общепринятая [179]. Руды. ГУП «Кубаньгеология» подготовило к полевым испытаниям (осенью 2002 г.) опытные партии следующих 3 агрогруд: - Ах-1/2, представляющая песчаники желваковые (п. Шедок), содержащие - 53% СаСОз и - 1% Р2 Oj; - Ах-2/3, представляющая песчаники глауконитовые (р. Псефирь), содержащие 39,7% СаСОз и 1,2% Р2 05; - Ах-5 - руда марганцевая (ст. Хамкетинская), содержащая 21% Мп и 2,5% N.
Данные руды оцениваются комплексно - по воздействию на реакцию почвы и ее пищевой режим, а также на продуктивность таких культур как подсолнечник и кукуруза.
Место и почвы. Полевые испытания указанных агроруд проводились в ООО «Рубин» (г.Горячий Ключ) на светло-серой лесостепной почве. Основные агрохимические показатели ее были следующими: содержание гумуса - 2,05 %; рНсолсв. _ 4,5; гидролитическая кислотность - 9,8 мг-экв/100 г; азот легкогидро-лизуемый - 2,1 мг/100 г; содержание подвижного фосфора и обменного калия -3,1 и 17,8 мг/ЮОг соответственно.
Климат. Особенностью климатических условий в вегетационный период яровых культур в 2003 г. является полное отсутствие осадков в июне-августе и высокая (+-30 С и выше) температура воздуха. Эти негативные природные явления оказали отрицательное воздействие на ростовые процессы в растениях технических культур и формирование их продуктивности. Особенно это проявилось на кукурузе.
Методика. Схема полевого опыта является единой для обеих культур, состоит из 7 вариантов и имеет следующий вид: 1. Контроль - без агроруд и минеральных удобрений; 2. Внесение минеральных удобрения в небольшой дозе N Pn n фон; 3. Фон + Ах-1/2; 4. Фон + Ах-2/3; 5. Фон + Ах-5; 6. Фон+Ах-1/2 +Ах-5; 7. Фон +Ах-2/3 + Ах-5. Дозы внесения: Ах-1/2 - 24,5 т/га, Ах-2/3 - 32,7 т/га (по полной гидролитической кислотности); Ах-5 - 122,6 кг/га.
Опыты были заложены в 3-х кратной повторности. В связи с тем, что объемы партии агроруд были незначительны (промышленная подготовка агроруд к внесению не налажена) опыты были заложены мелкоделяночные. Общая площадь одной делянки составляла 56 м2 (5,6мх10м), учетная - 33,3 м2 (4,8мх6,94м).
В период вегетации были проведены наблюдения за ростом и развитием растений подсолнечника и кукурузы, определена густота стояния растений, осуществлялась борьба с сорняками химическим (гербицид Дулл) и механическим способами.
Небольшая учетная площадь в опыте обусловила ручную уборку урожая, в ходе которой на обозначенной площади срезались все корзинки с растений подсолнечника или выламывались початки кукурузы. Урожай поделяночно помещался в мешки, подсушивался в теплицах университета и после ручного обмолота учитывался методом взвешивания. При этом отбирались пробы на влажность. Данные учета урожайности переведены на стандартные влажности (12 % - подсолнечник, 14 % - кукуруза).
В ходе уборки на делянках выделялись 15 типичных растений для определения структуры урожая и подготовки средних растительных проб на химический анализ. На опытах были отобраны также почвенные образцы с целью определения влияния внесенных агроруд на пищевой режим почвы.
В растительных пробах определено валовое содержание азота, фосфора и калия, в почвенных - рН водной и солевой вытяжек, гидролитическая кислотность, состав поглощенных оснований, содержание легкогидролизусмого азота, подвижных фосфора и калия. Повторность анализов - трехкратная. Методы определения- в соответствии с ГОСТами, изложенными ранее.
Основные результаты были подвергнуты статистической обработке дисперсионным методом [48].
Влияние внесенных агроруд па рост, развитие и и род у їсти в п ость подсолнечника. Проведенные в период вегетации наблюдения за ростом и развитием растений подсолнечника не выявили в неблагоприятных для этих культур климатических условиях 2003 г. (высокие температуры, недостаток осадков) существенного влияния внесенных агроруд ни на высоту растений, ни на сроки прохождения основных фаз. Можно лишь отметить тенденцию к более высокому росту растений и образованию большей надземной массы.
Учет урожая семян подсолнечника показал, что положительное влияние внесенных агроруд на продуктивность этой культуры существенно, особенно от внесения смесей агроруд (рисунок 2).
Из данных, приведенных на рисунке 2 видно, что фоновое внесение минеральных удобрений (N17P17K17) в условиях высокой кислотности почв оказало на продуктивность подсолнечника незначительное положительное влияние -урожайность возросла лишь на 0,6 ц/га или на 4,3 %. Из 3 исследуемых агроруд более эффективны Ах-1/2 и Ах-2/3, отличающиеся значительным содержанием карбоната кальция. От их внесения урожайность возросла соответственно на 13,8 - 14,5 %. Наиболее высокая урожайность подсолнечника в опыте в усло виях 2003 года получена в вариантах, где по фону одновременно вносились агроруды в таких комбинациях, как Ах-1/2+ Ах-5 и Ах-2/3 + Ах-5, и составила 16,1 и 16,2 ц/га соответственно. Однако следует отметить, что эффект от добавления в смесь марганцевой руды незначителен.
