Содержание к диссертации
Введение
Обзор литературы
1. Фосфогипс – резерв химических мелиорантов и комплексных минеральных удобрений
2. Эффективность применения фосфогипса в различных сферах народного хозяйства
3. Мониторинг отвалов фосфогипса 21
4.Влияние фосфогипса на химические и физико-механические свой ства почв
5. Эффективность применения фосфогипса при включении его в систему удобрения при возделывании различных сельскохозяйственных культур
6. Экологическая оценка воздействия фосфогипса при внесении его в почву
7. Особенности минерального питания сельскохозяйственных культур 39
7.1. Формирование урожайности озимой пшеницы в зависимости от условий минерального питания
7.2. Формирование урожайности сои в зависимости от обеспеченности почв элементами минерального питания
7.3. Влияние системы удобрений на формирование продуктивности кукурузы
8. Эффективность применения фосфогипса при формировании качества сельскохозяйственной продукции
2. Условия и методика проведения исследований 54
2.1 Почвенно-климатические условия 54
2.2 Методика проведения исследований 61
Экспериментальная часть
Агроэкологическая эффективность нейтрализованного фосфогипса в богарном земледелии Краснодарского края
3. Эффективность применения фосфогипса в качестве комплексного удобрения и мелиоранта на посевах сои в условиях выщелоченного чернозема
3.1. Агрохимические основы формирования продуктивности сои в зависимости от условий минерального питания
3.2. Формирование урожая и качества зерна сои в условиях применения нейтрализованного фосфогипса
4. Влияние системы удобрения на питательный режим выщелоченно го чернозема и формирование урожайности кукурузы
4.1. Действие минеральных удобрений и нейтрализованного фосфо гипса агрохимические свойства выщелоченного чернозема на посевах кукурузы
4.2. Формирование урожайности кукурузы в условиях применения нейтрализованного фосфогипса
5. Влияние нейтрализованного фосфогипса и минеральных удобрений на урожай и качество зерна озимой пшеницы
5.1. Влияние внесения различных доз нейтрализованного фосфогипса, минеральных удобрений и их сочетаний на агрохимические свойства выщелоченного чернозема
5.2. Влияние нейтрализованного фосфогипса и минеральных удобрений на формирование урожая и качества зерна озимой пшеницы
6. Экономическая эффективность применения удобрений под озимую пшеницу
Заключение 140
7. Экологический прогноз возможности загрязнения окружающей среды в условиях применения нейтрализованного фосфогипса
7.1. Изменение кислотно-основных свойств выщелоченного чернозема в условиях применения фосфогипса, как фактора экологической стабильности
7.2. Вероятность загрязнения выщелоченного чернозема фтором в условиях применения нейтрализованного фосфогипса
7.3. Накопление тяжелых металлов в выщелоченном черноземе и растениях озимой пшеницы в условиях применения фосфогипса Выводы 153
Предложения производству 155
Список использованной литературы 1
- Эффективность применения фосфогипса в различных сферах народного хозяйства
- Формирование урожайности сои в зависимости от обеспеченности почв элементами минерального питания
- Почвенно-климатические условия
- Влияние внесения различных доз нейтрализованного фосфогипса, минеральных удобрений и их сочетаний на агрохимические свойства выщелоченного чернозема
Введение к работе
Актуальность. Мониторинг почв земель сельскохозяйственного назначения выявил существенное обеднение фосфором, кальцием и серой. Частично проблему обеспечения элементами минерального питания и регулирования физико-химических свойств почв возможно решить при использовании побочных продуктов производства, в т.ч. нейтрализованный фосфогипс (НФГ), применение которых существенно снижает затраты на производство сельскохозяйственной продукции. Эффективное и экологически безопасное использование НФГ справедливо связывают с проблемой рационального использования природных ресурсов. При этом решается комплекс важнейших задач: улучшение экологической обстановки в регионе, экономически и агрономически эффективное повышение плодородия почв. НФГ имеет ряд недостатков, главный из которых наличие в его составе фтора и стронция, как нежелательных примесей. Однако исследований, проведенных в этом направлении, в зоне богарного земледелия практически нет.
Нейтрализованный фосфогипс может быть использован в качестве химического мелиоранта не только на солонцовых почвах, но и найти широкое применение в качестве поликомпонентного удобрения. Использование НФГ позволит компенсировать потери кальция, решить проблему серного, кремниевого и частично фосфорного удобрений в земледелии.
Цель и задачи работы: Целью работы является разработка ресурсосберегающих агротехнологий выращивания сельскохозяйственных культур в богарном земледелии, направленных на повышение эффективности производства растительной продукции в Краснодарском крае, снижение затрат на производство продукции, сохранение и повышение плодородия почв. Задачи исследований - агроэкологическая оценка НФГ и разработка научных основ технологии его применения в качестве поликомпонентного удобрения и химического мелиоранта. Основанием для проведения настоящей работы послужила необходимость изучения следующих вопросов:
исследовать эффективность различных доз внесения нейтрализованного фосфо-гипса на рост, развитие, урожайность и качество зерна сои и кукурузы;
изучить влияние последействия НФГ и предшественников на динамику содержания минерального азота, подвижного фосфора и обменного калия в черноземе выщелоченном под посевами озимой пшеницы;
определить влияние предшественников и системы удобрений в последействии фосфогипса на формирование урожая и качества зерна озимой пшеницы;
выявить изменение агрохимических и физико-химических свойств выщелоченного чернозема под воздействием нейтрализованного фосфогипса;
изучить влияние НФГ на накопление потенциально опасных примесей стронция, фтора и других тяжелых металлов в почве и растениях озимой пшеницы;
дать экономическую оценку эффективности применения нейтрализованного фосфогипса в богарном земледелии;
Новизна исследований состоит в разработке экологически безопасной дифференцированной системы удобрения сои, кукурузы на зерно и озимой пшеницы в богарном земледелии Краснодарского края. Изучена направленность почвенных процессов в выщелоченном черноземе, пути регулирования физико-химических и агрохимических свойств и питательного режима почв, установлено положительное дей-
ствие НФГ на повышение эффективности минеральных удобрений и плодородие почв. Выявлено, что внесение НФГ способствует стабилизации кальциевого режима, увеличению содержания азота, подвижного фосфора и обменного калия в почве. Изучены экологические и почвозащитные аспекты применения НФГ, определены уровни накопления фтора и стронция в почвах и растениях озимой пшеницы при внесении различных доз фосфогипса.
Теоретическая и практическая значимость работы. Предложены пути решения проблемы рационального вовлечения НФГ в сельскохозяйственное производство Краснодарского края. Разработана экологически обоснованная технология применения НФГ в богарном земледелии, обеспечивающая улучшение физико-химических, агрохимических свойств почвы, сохранение её плодородия и повышение урожайности сои, кукурузы на зерно и озимой пшеницы. Установлено, что внесение с НФГ не приводит к существенному накоплению ТМ и фтора в почве, поэтому его можно рекомендовать в качестве мелиоранта и поликомпонентного минерального удобрения на выщелоченном черноземе.
Полученный новый фактический материал и теоретические положения используются в курсах лекций в Кубанском аграрном университете и Майкопском государственном технологическом университете по дисциплинам: «Мелиорация почв», «Агрохимия», «Почвенная экология».
Исследования проводились в 2012-2016 г., являлись составной частью плана НИР «МайкопскогоГТУ», ФГБОУ ВО «КубГАУ» и ФГБНУ «ВНИИ агрохимии» по заданию 02.03.02.08 «Провести агроэкологическую оценку кальцийсодержащих отходов промышленности в качестве химических мелиорантов для применения их в сельскохозяйственном производстве и разработать их ассортимент».
Достоверность и обоснованность научных положений, методических и практических рекомендаций, обобщенных результатов и выводов, представленных в диссертации, подтверждаются экспериментальными данными, полученными с применением комплекса широко апробированных стандартных методов анализов, статистической обработкой результатов эксперимента, проводимого по стандартной методике, высокой степенью сходимости результатов, положительными результатами апробации в производственных условиях.
Личный вклад автора заключается в постановке цели и задач исследования, выполнении основной части экспериментальных исследований, анализе и обобщении полученной информации, статистической обработке и систематизации полученных материалов, анализе литературы по теме диссертации, апробации основных положений. В диссертации использованы материалы, полученные лично автором и в процессе совместной работы с ФГБОУ ВО «КубГАУ», ФГБНУ «ВНИИ агрохимии» и ФГБОУ ВПО «Майкопский государственный технологический университет».
Апробация работы: Основные положения диссертационной работы обсуждались и получили положительную оценку на научных конференциях: кафедры агрохимии Кубанского государственного аграрного университета (2013-2015 г.), Международных научно-практических конференциях: «Перспективы применения средств химизации в ресурсосберегающих агротехнологиях» (М:ВНИИА, 2013), «Микроэлементы и регуляторы роста в питании растений: теоретические и практические аспекты» («Ульяновская ГСХА им. П.А. Столыпина», 2014), «Ключови въпроси в съвременната наука» (София, 2014), «Агроэкологические аспекты устой-
чивого развития АПК» («Брянская ГСХА», 2014), «Агроэкологические основы применения удобрений в современном земледелии» (М.:ВНИИА, 2014), «Актуальные проблемы социально-экономической и экологической безопасности Поволжского региона» (Казань, ф-ал МИИТ, 2015), «Агроэкологические основы применения удобрений в современном земледелии» (М.:ВНИИА, 2015), научно-практических семинарах для работников АПК Ростовской области и Краснодарского края (2013-2016).
Публикации. По теме диссертации опубликовано 12 печатных работ, из них 4 в журналах, рекомендованных ВАК.
Объем и структура работы. Диссертационная работа изложена на 179 странице машинописного текста, состоит из введения, 7 глав, выводов и предложений производству, содержит 53 таблицу, 29 рисунков. Список литературы включает 274 наименований, в том числе 28 иностранных авторов.
Благодарности. Автор выражает глубокую признательность своему научному руководителю доктору биол. наук Ашинову Ю.Н. за неоценимую помощь в проведении работы, ценные советы и рекомендации на всех этапах исследования. Особую благодарность автор выражает сотрудникам факультета Агротехнологий «Майкопского государственного технологического университета», сотрудникам кафедра агрохимии Кубанского ГАУ академику РАН Шеуджену А.Х, канд. сельскохозяйственных наук Онищенко Л.М. и Лебедовскому И.А. за помощь в организации исследований, проведении анализов, консультации и внимание к работе.
Эффективность применения фосфогипса в различных сферах народного хозяйства
Мировая практика производства минеральных удобрений показывает, что во всех странах мира, где осуществляется переработка природных фосфоритов и апатитов, фосфогипс образуется в качестве многотоннажного отхода. При получении 1 т фосфорной кислоты образуется 3,6- 6,2 т ФГ в пересчете на сухое вещество или 7,5- 8,4 т влажного ФГ.
К сожалению, использование ФГ ограничено. Так, в ряде стран Европы ФГ не более 20% его запасов используют в строительстве в качестве замедлителя схватывания цемента. Находит применение ФГ в целлюлозно-бумажной промышленности (Борисов, 1983; Марказен, 1986; Фосфогипс...,. 1990; Singh, 2002). Однако, США и Японии утилизация ФГ происходит путем сбрасывания в реки и моря, что, безусловно, наносит огромный ущерб окружающей среды, не считая того, что теряются полезные элементы питания, в первую очередь, кальций, фосфор, сера, кремний и редкоземельные элементы.
Имеются сведения, что для производства сульфата аммония и серной кислоты из фосфогипса, используют 10-11% его запасов. Наличие в составе фосфогипса остатков фосфорной кислоты позволяет использовать около 5-6% от общего количества в сельском хозяйстве (Использование фосфогипса, 1983; Марказен, 1986; Кремзин, 1990; Окороков, 1991; Бугаевский, 1999; Дубровина, 2003а,б; 2004; Муравьев, Добрыднев, Белюченко, 2008; Кутыгин, Дорошев, Шеуджен, Аканова, 2012; Аканова, 2013; Кизинек, Шеуджен, Ли-манский, 2013).
В сравнении с использованием на территории Российской Федерации в настоящее время, в бывшем СССР в сельскохозяйственном производстве и строительстве использовали 7-8% фосфогипса (Использование фосфогипса …, 1983; Ангелова, 1997; Бушуев, 2000; Ангелов, Левин, 2000). В настоящее время в Российской Федерации образующейся фосфогипс складируется в отвалы, что отрицательно отражается на экологическом состоянии окружающей среды.
Основным направлением использования фосфогипса было определено в сельскохозяйственном производстве при химической мелиорации засоленных почв (Окорков, 1991), для получения органоминеральных удобрений при утилизации отходов животноводства (Гукалов, Ткаченко, Белюченко, 2006; Муравьев и др., 2008) и как кальций- фосфорно -серного и кремниевого удобрения (Рымарь, Мухина, 2004; 2004 а,б), для рекультивации почв, загрязненных ТМ и нефтепродуктами.
Имеются рекомендации вносить фосфогипс в почву в два приема: перед вспашкой и после нее под культивацию. Доза внесения фосфогипса устанавливается по количеству натрия в корневом слое почвы, который необходимо заменить кальцием и составляет от 3- 5 до 10-20 т/га (Байбеков, Шильников, Аканова и др., 2012). Наибольшая доза его внесения на содовых солонцах может достигать 35-40 т/га. При норме внесения 5 т/га фосфогипса в почву может поступать около 100-125 кг Р2О5 в усвояемой форме, что в значительной степени возмещает затраты сельского хозяйства на транспортирование и внесение мелиоранта (Кармышов, 1983; Парфёнов, 1990; Яхонтова, Петропавловский, Камышов, 1988).
Химический состав фосфогипса определяется качеством природного фосфатного сырья. Основным ограничивающим фактором для его использования является содержание ТМ, главным образом стронция, и фтора. Поэтому в зависимости от исходного сырья и технологии его переработки количество фтора в фосфогипсе существенно колеблется. Максимальное содержание фтора в отечественном апатитовом концентрате не более 3%, несколько меньше в фосфатных концентратах из фосфоритов 2,5%.Имеющиеся в литературе данные свидетельствуют о том, что на 1 т Р2О5 в некоторых рудах приходится 40–100 кг фтора, 20–40 кг стронция, 20–25 кг оксидов редкоземельных элементов. При переработке природных фосфоритов большая часть соединений фтора и стронция переходит в получаемые удобрения. Так, содержание фтора в суперфосфате достигает 1–1,5%, в аммофосе – 3–5% (По-татуева, Капаева, 1978; Овчаренко, 1997).
Испытаны смеси влажного фосфогипса с известняковой мукой, обладающие достаточной сыпучестью, которые могут успешно применяться при химической мелиорации почв для гипсовании (рассолончаковывания) и для известкования кислых почв. Такие смеси не образуют прочной структуры под воздействием влаги, и могут вноситься обычными разбрасывателями с достаточно равномерным рассевом по поверхности почвы (Рекомендации ……, 1987). Известняковую муку можно заменять известьсодержащими материалами, например, древесной, торфяной или сланцевой золой, цементной пылью, металлургическими шлаками, что способствует не только освобождению больших площадей, занятых отвалами отходов, но и получению сбалансированных по всем основным элементам питания, минеральных удобрений широкого комплексного действия (Шильников, Сычев, Аканова, 2008).
Фосфогипс может быть использован для получения удобрений пролонгированного действия. В США получают медленно действующее азотное удобрение путем взаимодействием фосфогипса с мочевиной. Способность мочевины образовывать комплексы с фосфогипсом используют при грануляции простого суперфосфата без сушки. Получен высокий эффект от применения компостов на основе фосфогипса с отходами животноводства, коневодства и птицеводства (Гукалов и др., 2006; Белюченко и др. 2008). Наилучшие результаты получены при внесении с компостом в среднем 2-3 т/га фосфогипса, что должно не превышать его долю в компосте 10 - 20%. Компостирование фосфогипса с птичьим пометом позволяет в значительной степени сократить потери питательных веществ, г.о. азота, и получить высокоэффективное органоминеральное удобрений. Механизм действия фосфогипса основывается на том, что при добавлении его к помету, сера связывает выделяющийся аммиак в сульфат аммония и одновременно С02 в карбонат кальция.
Формирование урожайности сои в зависимости от обеспеченности почв элементами минерального питания
Поскольку большую часть используемого азота (60-75%) кукуруза интенсивно потребляет за довольно короткий период—от фазы 6 листьев и до цветения, то высокие дозы азота удобрений для снижения его потерь следует вносить дробно. Дозы азота удобрений, предназначенные для внесение пред посевом, рассчитывают, исходя из потребности растений в азоте в первые 40-45 дней, а остальное количество азота, потребляемого растениями позже вносят при междурядной обработке почвы. Вторую часть дозы следует вносить перед началом интенсивного роста и потребления азота растениями, чтобы обеспечить в дальнейшем высокую продуктивность. В регионах с довольно засушливым климатом всю дозу азота удобрений следует вносить перед посевом кукурузы (Гетманец, Клявщо, 1981).
Повышенный уровень фосфорного питания кукурузы заметно ускоряет созревание початков. Хорошая обеспеченность растений фосфором повышает холодостойкость кукурузы особенно в начале роста и развитие. Эффективность азотных и калийных удобрений в значительной мере зависит от уровня обеспечения кукурузы фосфором. Фосфорные и калийные удобрения обычно вносят осенью после уборки предшественника под основную зяблевую обработку почвы. Для этого особенно важно локализовать удобрения в нижней части пахотного слоя без перемешивания с почвой, используя плуг с предплужником, с целью уменьшения контакта фосфора и калия с почвой и снижения закрепления (Гуда, Толорая, Бондаренко, 1979).
С урожаем 60-70 ц/га зерна выносит из почвы примерно 150-180 кг N, 50-60 кг Р205 и 150-200 кг К2О.Поглощение питательных веществ кукурузой продолжается до наступления восковой спелости зерна, т.е. почти весь период ее жизни. В соответствии с этим и нарастание сухой массы кукурузы идет в течение всего вегетационного периода: вначале медленно, затем усиливается. Поглощение фосфора происходит более длительное время. Кукуруза усваивает его равномерно вплоть до созревания. Однако особо острую потребность в дополнительном фосфорном питании растения испытывают повсеместно в самый начальный период своей жизни. Фосфорные удобрения, внесенные до посева кукурузы, способствуют мощному развитию корневой системы, более раннему образованию початков и ускорению созрева-ния(Барсуков, 2003, Белозерцев, 1998; Сыкало, 1976, Агафонов, 2000).
Улучшение фосфорного питания растений приводит не только к повышению темпов роста, но и способствует формированию более высокого урожая кукурузы (Гуйда, 1979). Фосфорные удобрения снижают у растений расход влаги на транспирацию. При повышении температуры воздуха в сухие годы поступление фосфора в растения увеличивается. Такие растения имеют более повышенную устойчивость к обезвоживанию, что очень важно в условиях недостаточного водоснабжения. (Тищенко, 1971; Трубилин, Ма-люга, Василько, 2006; Шеуджен, 2010).
Урожай кукурузы можно повышать путем увеличения доз фосфорных удобрений (Кот, 2002;Кондратенко, 2003). Так, на обыкновенных черноземах с увеличением дозы внесения суперфосфата под зяблевую вспашку с 30 до 90 кг/га Р2О5 прибавки урожая зерна кукурузы возрастали от 4,3 до 8,1 ц/га при урожае на контроле 36,б ц/га (Толорая, Загорулько, Бочкарев, 2002; Крамарев, Скрипник, Коваленко, 2000;Задорожний, 1977; Кондратенко, 2003). На южных черноземах при большом дефиците влаги отдельные авторы приводят данные о высокой эффективности на кукурузе фосфора, внесенного в дозе 60 кг/га (Владимиров, 1989;Негаев, 2001; Толорая, Лавренчук, Чумак М.В., Малаканова, 2003). Эффективность фосфорных удобрений зависит и от содержания в почвах подвижного фосфора, то есть наибольшей она бывает при низком его содержании до 1,5 мгР205/100 г почвы (Володарский, 1986).
При возделывании сельскохозяйственных культур на каштановых почвах с содержанием подвижного фосфора менее 15 мг/кг наблюдается очень высокий эффект от фосфорных удобрений, при содержании фосфора 20-30 мг/кг эффект был не устойчив, на фоне 30-40 мг/кг - отсутствовал (Мосолов, Чернова, 1976; Негаев, 2001)
На карбонатных черноземах Краснодарского края оптимальным уровнем подвижного фосфора для озимой пшеницы является 2,5-3,2 мг Р2О5 на 100 г почвы. Дальнейшее обогащение почв фосфором, как правило, не приводило к повышению урожаев и даже оказывало отрицательное влияние (Сыкало, 1976; Федотов, Коломейченко, Коренев, 1998; Шеуджен, 2010).
Как показывают результаты многолетних исследований применение фосфорных удобрений является высокоэффективным приемом. На выщелоченных черноземах Ставропольского края фосфорные удобрения в дозе 60 кг/га способствует увеличению зерна кукурузы на 7 ц/га при урожае на контроле 53,7 ц/га (Челядинов, Карпунин, Никоненко, 1965; Челядинов, Усти-менко, Доценко, 1967). Аналогичные закономерности в зоне неустойчивого увлажнения получены при внесении такой же дозы фосфора на карбонатных почвах, где прибавка составила 6,2 ц/га, при урожае без удобрений 61,1 ц/га (Дмитриева, 1986; Дмитриева, Челядинов, Копейкин, 1968).
Положительное влияние калийных удобрений на урожай кукурузы в большинстве зон ее возделывания значительно ниже по сравнению с азотными и фосфорными удобрениями. б эффекте калийных удобрений на средних и бедных по содержанию калия почвах отмечается и в США (Sharma, Kumar, 2011). В большинстве опытов, особенно на карбонатных почвах, эффект от калия отсутствовал или был незначителен (KochK., 1974; Чумак, 1979).
Почвенно-климатические условия
В первой половине июля температура воздуха повысилась, отмечены суховеи; во второй половине прошли дожди, температура воздуха. В августе погода была сухой и жаркой, что способствовало полному созреванию бобов и благоприятствовало проведению уборочных работ.
Таким образом, климат района расположения полевого опыта умеренно континентальный, степной с неустойчивым увлажнением, характеризуется мягкой непродолжительной зимой, длительным безморозным периодом, большой суммой положительных температур за вегетационный период, что, в конечном счете, позволяет выращивать многие теплолюбивые культуры.
Объектами исследования была соя (сорт Вилана), кукуруза (гибрид Кубанский 250 СВ) и озимая пшеница (сорт Таня), районированного с 2008 г. Сорт сои Вилана с 1999 г. допущен к использованию на Северном Кавказе, он занимает более 70% площадей в Краснодарском крае. При оптимальных сроках сева в Краснодарском крае он созревает в третьей декаде сентября, своевременно освобождает поля под озимые культуры. В семенах накапливает до 41% белка и до 24% масла. В годы с дефицитом осадков, благодаря повышенной засухоустойчивости этот сорт способен формировать высокие урожаи зерна. Средняя урожайность по Краснодарскому краю – 27 ц/га, во влажные годы может достигать 45 ц/га. Сорт является высокоустойчивым к пепельной гнили и раку стеблей, устойчив к полеганию, нижние бобы располагаются на высоте 13–15 см от поверхности почвы.
Кукуруза гибрид Кубанский 250 СВ. Простой модифицированный гибрид. Среднеранний – ФАО 250. Созревает к прямому комбайнированию в Центральной зоне Краснодарского края в конце августа–начале сентября. Рекомендуемая густота к уборке в Центральной климатической зоне Краснодарского края 60 тыс. растений на 1 га., в Северной – 40 тыс./га.
В полевом опыте изучались дозы нейтрализованного фосфгипса 2; 4 и 6 т/га. Фосфогипс был разбросан на поверхности почвы с последующей заделкой на глубину 10-15 см. Агротехника в опыте была общепринятой для зоны достаточного, но неустойчивого увлажнения. Использовали сельскохозяйственную технику учхоза «Кубань» опытного поля КубГАУ. После уборки кукурузы и сои перед посевом озимой пшеницы проводили лущение стерни дисковыми культиваторами на глубину 5-7 см. При необходимости дисковали с целью измельчения глыб и выравнивания поверхности поля. Посев озимой пшеницы проводился сеялкой «ACCORD» семенами первого класса. Во все годы исследований озимая пшеница высевалась в оптимальные для центральной зоны Краснодарского края сроки: в 2013 г. - 3 октября, в 2015 г. -12 октября.
По фазам вегетации растений на всех делянках проводился отбор почвенных и растительных образцов для определения динамики содержания азота, фосфора и калия, а также параметров роста растений.
В течение вегетационного периода в опыте проводились фенологические наблюдения за ростом и развитием растений озимой пшеницы, анализы почвенных и растительных образцов. Средние образцы составляли из точечных почвенных проб с глубины 0-20 см, в которых определяли содержание подвижных форм элементов минерального питания.
Перед уборкой озимой пшеницы выполнен отбор снопов растений для биометрического анализа по следующим признакам: высота растений, про дуктивная кустистость, число колосков и зерен на главной метелке, масса зерна с главной метелки и растения. Биологическая продуктивность агроце-ноза учитывалась путем отбора растений с площади 1 м2 в двух точках каждой делянки. Уборку осуществляли комбайном «Сампо-500в фазе полной спелости зерна прямым комбайнированием. Учет урожая проводился в полевых опытах» в фазе полной спелости и учитывался путем его взвешивания с учетной площади делянки и последующим пересчетом на 100%-ную чистоту и 14 %-ную влажность зерен.
Схема опыта по изучению последействия нейтрализованного фосфогип-са включала 6 вариантов для каждой из культур (табл. 7-8). Повторность вариантов –3-х кратная. Размещение делянок -рендомизированное. Общая площадь делянки – 162 м2 (305,4), а учетная – 54,2 м2.
Схема расположения опыта НФГ в 2011 г. внесли осенью поверхностно согласно схеме опыта с последующей заделкой в почву. Минеральные удобрения вносили ежегодно: аммонийную селитру (34% N), аммофос (12% N, 52% Р2О5) и калий хлористый (60% К2О). На делянках с НФГ вносили только азотные и калийные удобрения из расчета N40K40 на посеве кукурузы и N20K20 – сои и пшеницы. Полное минеральное удобрение вносилось ежегодно из расчета под кукурузу – N40P60K40, сою и пшеницу - N20P40K20. На посевах пшеницы применялся гербицид Секатор ВДГ (125+50+12,5 г/кг) при норме расхода 150 г/га.
НФГ является побочным продуктом производства экстракционной фосфорной кислоты Белореченского завода ОАО «ЕвроХим – БМУ» в Краснодарском крае, в соответствии с ТУ 113-08-418-94, содержание основного вещества (CaSO42H2O) составляет 92-94%. Отвалы фосфогипса, сконцентрированы в полутора километрах от завода и достигают нескольких миллионов тонн, отмечается дальнейшее его накопление (Муравьев, 2008).
Свободную кислоту, содержащуюся в фосфогипсе, в стадии пульпы нейтрализуют известью, что позволяет скорректировать рН до благоприятных для окружающей среды нейтральных значений. ФГ содержит около (%): кальция - 37, серы - 21, фосфор - 2, кремния - 1, в небольших количествах необходимые и незаменимые для жизнедеятельности растений макро-, мезо-, микро- и ультрамикроэлементы (Локтионов, 2013). ФГ можно использовать в качестве поликомпонентного удобрения, при его внесении в количестве 1 т/га в почву поступает (кг): Са- 265, S - 215, P2O5 - 20-45 и SiO2 - 10.
Фосфогипс характеризуют как полидисперсный материал серо-белого цвета, представленный агрегатами частиц, комками и межагрегатными пустотами. Кристаллики отхода бесцветные, прозрачные или слегка матовые за счет рассеянных на них мельчайших пылеватых частиц. Размеры частиц фосфогипса колеблются от 0,03 до 1,7 мм; плотность составляет от 2,9 до 3,4 г/см при влажности 20%. Ситовой анализ показывает, что преобладающая фракция фосфогипса (не менее 80%) – частицы размером меньше 100 мк. Удельный вес высушенного фосфогипса в естественных условиях составляет 2,33-2,35г/см3, что практически не отличается от природного двуводного гипса. Удельная поверхность, определяемая в лабораторных исследованиях методом воздухопроницаемости, составляла 3100-3600 см2/г. Оценка одной из важнейших физико-химических характеристик ФГ - кати-онного обмена (ЕКО), показала, что доля илистой фракции (% фракции 0,1
Влияние внесения различных доз нейтрализованного фосфогипса, минеральных удобрений и их сочетаний на агрохимические свойства выщелоченного чернозема
Несмотря на значительные запасы элементов минерального питания в почве, лишь небольшая часть их может быть усвоена растениями. Поэтому внесение минеральных удобрений с учетом агрохимических свойств почвы является одним из основных высокоэффективных приёмов повышения продуктивности агрофитоценоза (Шеуджен, 2003).
Оптимизацией условий выращивания озимой пшеницы является правильное размещение этой культуры по предшественникам. В Краснодарском крае – чистый и занятый пар, пласт и оборот пласта многолетних бобовых трав, зернобобовые и рапс являются лучшими предшественниками для озимой пшеницы. Многолетние исследования Л.И. Громовой (2007) показали, что оптимальная доза фосфорных удобрений под озимую пшеницу в условиях Кубани практически не зависела от предшественника и составляла Р40-60. Доза азотных удобрений составляла – 50 -70 кг/га.
В условиях современного земледелия, когда стоит задача формирования максимальной продуктивности каждой культуры севооборота, объективная оценка каждого из предшественников для главной культуры региона – озимой пшеницы возможна только применительно к условиям конкретной поч-венно-климатической зоны по многим признакам, в нашем случае – действию и последействию нейтрализованного фосфогипса.
В азотном режиме питания растений большое значение имеют фракции минерального азота: в основном они представлены аммонийной, нитратной и в меньшей степени нитритной формами. Нитратный и аммонийный азот (минеральный), содержащийся в черноземе выщелоченном, является основным источником этого элемента, обеспечивающим азотное питание растений озимой пшеницы.
Минеральный азот в черноземе выщелоченном по всем фазам роста и развития растений озимой пшеницы, выращиваемой после сои и кукурузы на зерно, преимущественно представлен нитратной его формой. В соответствии с группировкой почв по содержанию аммонийного и нитратного азота (Сычёв, Лунёв, Кузнецов и др, 2010) обеспеченность растений озимой пшеницы аммонийным азотом очень низкая (1 группа), а нитратным – очень высокая (6 группа) и в нашем случае эта зависимость не определялась влиянием предшественника.
В росте, развитии и формировании урожая озимой пшеницы исключительно большое значение имеет азот. Как недостаток, так и избыток азота в питательной среде отрицательно сказывается на росте и развитии растений озимой пшеницы, что в конечном итоге приводит к недобору урожая и снижению его качества (Шеуджен, 2010).
По прогнозам специалистов ФАО к 2020 г. миру потребуется один миллиард тонн зерна пшеницы. В настоящее время производится и потребляется всего лишь 550-600 миллионов тонн пшеницы в год. Средняя урожайность в настоящее время составляет 25,0 ц/га, а к 2020 году для удовлетворения потребности человечества в зерне пшеницы она должна быть доведена до 40,0 ц/га. Кубань может предложить высококачественное зерно, а для этого, по расчетам ученых и практиков, средняя урожайность озимой пшеницы должна достигнуть 50,0 ц/га, а к 2020 году – 60,0 ц/га. Решение этой большой народнохозяйственной задачи возможно при комплексном подходе –внедрении не только новых сортов с высокой урожайностью и качеством зерна, адаптированных к разнообразным агроэкологическим условиям, но и совершенствовании систем земледелия и технологий выращивания пшеницы (Трубилин, Ма-люга, Василько, 2006).
Наибольшее значение в азотном режиме питания растений имеет фракция минерального азота. Она представлена в основном аммонийной, нитратной и в меньшей степени нитритной формами азота. Аммонийный азот служит основным источником этого элемента питания и исходным материалом для образования нитратов в результате процессов нитрификации. Нитратный азот является основным источником азотного питания в почвенных условиях и поэтому в агроценозах играет решающую роль в обеспечении растений этим элементом. Особенность присутствия нитратов в почве заключается в том, что они легко мигрируют с влагой, подвергаются процессам денитрификации и могут сильно изменять экологическую ситуацию в агроценозах (Петербургский, 1981; Кореньков, 1999; Назарюк, 2007).
Применение минеральных удобрений является важнейшим агроприё-мом, способствующим повышению урожая зерна озимых культур и улучшению его качества. Удобрения озимой пшеницы состоят из основного внесения полного минерального удобрения, предпосевного использования фосфорных или азотно-фосфорных туков и азотных подкормок. Имеются обобщенные сведения, что применение 1 кг азота удобрений даёт дополнительно 12-15 кг зерна, 1 кг фосфора - до 8 кг, 1 кг калия - 3-4 кг зерна (Трубилин, Малюга, Василько, 2006).