Содержание к диссертации
Введение
Глава. 1 Обзор литературы
1.1. Влияние известкования на свойства почвы. 11-19
1.2. Потери кальция и магния из почвы, и факторы влияющие на них. 19-20
1.3. Известкование как фактор повышения урожая. 20-24
1.4. Природоохранная роль известкования 24-26
1.5. Миграция тяжелых металлов и факторы её определяющие 27-32
1.6. Эффективность применения силикатной формы химических мелиорантов в земледелии 32-36
1.7. Агроэкологическая оценка применения металлургических шлаков в сельском хозяйстве в качестве известковых удобрений 36-46
1.8. Нормирование содержания тяжелых металлов 47-51
Глава. 2 Экспериментальная часть
2.1. Природно-климатические условия Смоленской области 52
2.2.Объекты и методы исследований 53-57
2.3. Аналитические и статистические методы исследований 57-59
Глава 3. Эффективность повторного известкования дерново-подзолистой легкосуглинистой почвы
3.1. Изменение агрохимических свойств дерново-подзолистой легкосуглинистой почвы при повторном известковании 60-73
3.2. Эффективность различных доз извести в длительном последействии и при периодическом известковании. 74-80
3.3. Влияние известкования на содержание и свойства гумуса 80-84
3.4. Изменение содержания тяжелых металлов в дерново -подзолистой легкосуглинистой почве при использовании металлургического шлака в качестве известкового удобрения 84-94
Глава. 4. Эффективность основного и повторного известкования в звене севооборота
4.1. Влияние основного и повторного известкования на продуктивность севооборота 95-99
4.2. Влияние форм и доз известковых удобрений на формирование продуктивности овса 99 - 103
4.3. Влияние различных форм и доз известковых удобрений на продуктивность и качество картофеля 103-110
Основные выводы 111-112
Предложения производству 112
Список используемой литературы 113-132
Приложения 133 - 142
- Потери кальция и магния из почвы, и факторы влияющие на них.
- Эффективность применения силикатной формы химических мелиорантов в земледелии
- Эффективность различных доз извести в длительном последействии и при периодическом известковании.
- Влияние форм и доз известковых удобрений на формирование продуктивности овса
Введение к работе
Основой получения стабильных урожаев является плодородие почв, прогрессирующая деградация которого приведет к упадку сельского хозяйства. Поэтому сохранение и повышение плодородия почв, охрана их от загрязнения главная задача агрохимической науки.
Учитывая особые климатические условия России, практика показала, что сельское хозяйство способно обеспечить население страны продовольствием и даже поставлять на экспорт. Однако резкий спад химизации обусловил значительное сокращение производства продукции. Низкая продуктивность и неустойчивость земледелия России, связанная, прежде всего с неудовлетворительным состоянием сельскохозяйственных угодий, в ближайшем будущем может привести к необратимой утрате плодородия на обширных территориях.
В Нечерноземной зоне фундаментом почвенного плодородия, без которого невозможно высокопродуктивное земледелие, является оптимизация реакции среды в почве и содержания в ней кальция. Вследствие естественных биологических процессов в почве идет постоянно процесс подкисления среды и обеднения ее почвенного поглощающего комплекса кальцием, в основном из-за отчуждения с растительной продукцией и потерь с инфильтра-ционными водами. Поэтому для поддержания оптимальных физико-химических свойств почвы необходимо проведение известкования.
По данным агрохимической службы на 01.01.2003 г. в Российской Федерации кислые почвы (рН 5,5) занимают более 40 млн.га или 31,8% от обследованной площади. При сохранении объемов поставок известковых удобрений на нынешнем уровне неизбежно дальнейшее ухудшение плодородия почв, снижение эффективности применения минеральных удобрений и падение продуктивности земледелия. Недобор урожая сельскохозяйственных культур из-за избыточной кислотности составляет 14-16 млн.т в пере 5
счете на зерно. На кислых почвах на 25- 40% снижается эффективность минеральных удобрений, а при высоком содержании алюминия применение калийных и азотных удобрений может привести к снижению урожая.
В Смоленской области - типичной для Центрального района Нечерноземной зоны, из 1450 тыс. га пахотных земель более половины имеют кислую реакцию почвенной среды, пониженное содержание фосфора и калия. Наличие такой большой площади кислых почв резко снижает эффективность минеральных удобрений. Здесь уместно привести данные Кулаковской Т.Н., полученные в Белоруссии, но имеющие принципиальное значение. Эти данные свидетельствуют об исключительно важной роли известкования. При доведении почвенного раствора до слабокислого (рН 5,6-6,0) состояния, практически удваивается урожай даже без удобрений и выводит его на уровень более 30,0 ц/га. Следовательно, известкование является важнейшим фактором повышения эффективного плодородия почвы и урожая в Смоленской области.
На Смоленщине, по данным Скоропанова СТ. (1977), одна и та же доза удобрений позволяет получать разный урожай: на сильно кислой почве (рН 4,5) 210-220 кг NPK обеспечивают урожайность в 27,4 ц/га, а на слабо кислой - 44,7 ц или на 17,3 ц больше. Таким образом, высокая эффективность удобрений возможна лишь при опережающем известковании почв.
По данным Госкомстата производство продуктов животноводства и растениеводства на душу населения в Смоленской области резко сократилось. Так, в 1992 году производство зерна составляло 70 % от необходимой потребности, а в 1998 году лишь 35,2 %. Валовой сбор зерна составил в 2000 году в 3,2 раза ниже, в сравнении с 1992 г. Посевные площади под зерновыми сократились с 547,5 до 315,0 тыс. га, под картофелем более чем в 6 раз. Резко сократилось применение удобрений (с 87 в 1992 г. до 10 кг/га в 2000 г) и мелиорантов ( 7 раз), то есть отмечается экстенсивное ведение земледелия, прогрессирующее подкисление пахотных почв, дестабилизация агроэкосистем, что уже привело к снижению уровня плодородия.
В этой связи особое значение приобретают региональные научные исследования, в которых для оценки существующих резервов произвесткованных ранее почв возможно определение эффективности действия и последействия известкования, отзывчивости культур севооборотов на изменения агрохимических свойств почв, что позволит разработать рациональную систему удобрений, отвечающую поставленным задачам,
В 2002 г, сельскому хозяйству поставлено всего 2,07 млн. т известковых удобрений, что в 22 раза ниже уровня 1988 года, и даже на 274 тыс. т меньше, чем в 2001 году. Это обусловлено во многом ценой на химмелио-ранты. Так, в 2002 году отпускная цена на пылевидную муку колебалась от 200 до 416 руб/т, а за сыромолотую - от 36 до 75 руб/т. В среднем же тонна известняковой муки стоила 195 руб., стоимость известкования 1 га пашни (включая цену мелиоранта, расходы на его доставку и внесение в почву), по данным Министерства сельского хозяйства РФ, достигает 5-10 тыс. руб.
В таких условиях определенное значение приобретает возможность расширения сырьевой базы и поиск новых источников поставок мелиорантов с целью приближения их потребителю. Судя по оценке ряда научных учреждений нашей страны, известьсодержащие отходы могут успешно заменять стандартные мелиоранты, часто обеспечивая высокие прибавки урожаев, и, как правило, улучшая качество продукции. При этом земледелие получает дешевые удобрения, а в промышленности значительно уменьшаются отвалы отходов, и тем самым, предотвращается опасность загрязнения окружающей среды. Достаточно указать, что применение известьсодержа-щих отходов промышленности обходится примерно в 15 раз дешевле. Опыт зарубежного сельского хозяйства также показывает, что отходы промышленности можно утилизировать, не угрожая при этом окружающей среде.
Ежегодный выход, например, всех металлургических шлаков достигает 40 млн.т. Более 300 млн.т шлаков находится в отвалах. Практически все шлаки имеют высокое содержание кальция (не менее 80% в пересчете на СаСОз). При этом необходимо учитывать, что в 1997 г. принят закон «О безопасном обращении с пестицидами и агрохимикатами», который направлен на проведение в России единой государственной политики в области безопасного обращения с указанными препаратами в сельскохозяйственном производстве. Основы правил использования отходов промышленности установлены Федеральным законом «Об отходах производства и потреблении» принятым в 1998 г.
В связи с этим, необходимо изучить изменения содержания возможных токсикантов в почве и поступление их в растительную продукцию при систематическом применении отходов промышленности.
Вопрос о дозировках мелиорантов и периодичности их внесения является центральным в решении проблемы оптимизации реакции среды в почве. Ошибки в его решении могут приводить как к недобору урожая, та и к бесцельным затратам. Несмотря на то, что в нашей стране проведены длительные опыты с дозами извести и их результаты неоднократно обобщались, проблема определения оптимальных доз мелиорантов в условиях периодического известкования исследована крайне недостаточно.
Наши исследования посвящены ключевой для земледелия Нечерноземной зоны проблеме - изучению влияния периодического известкования на продуктивность сельскохозяйственных культур, агрохимические свойства дерново-подзолистых почв, выявление возможности применения металлургических шлаков в качестве мелиорантов.
Научная новизна представленной диссертационной работы состоит в том, что впервые установлена закономерность влияния длительного последействия основного (35 лет) и повторного (25 лет) известкования на продуктивность полевого севооборота и динамику агрохимических свойств почвы. Впервые выявлена динамика окупаемости 1 т СаСОз сельскохозяйственной продукцией в зависимости от доз и форм известковых удобрений при основном и повторном известковании. Установлены различия в характере действия форм химических мелиорантов на свойства почв. Экспериментально обосновано высокое агрономическое, ресурсосохраняющее и экологически безопасное действие на качество урожая, свойства почв и химический состав инфилырационных вод силикатной формы известкового удобрения -металлургического шлака.
Установлена закономерность изменения форм почвенной кислотности в зависимости от форм и доз известковых удобрений. Показано, что однократное внесение полной по гидролитической кислотности дозы известковых удобрений переводит в неактивное состояние обменную кислотность почвы не менее чем на 30 лет.
Разработана методика прогнозирования изменения кислотности почв и содержания обменных кальция и магния в земледелии Нечерноземной зоны на ближайшую и отдаленную перспективу (М.,1999 г), которая используется в системе агрохимической службы РФ при определении потребности земледелия регионов в химических мелиорантах.
Практическая значимость работы состоит в том, что полученные в исследованиях данные являются научной основой для энерго -ресурсосберегающего и рационального применения известковых удобрений в условиях Центрального района Нечерноземья.
Результаты исследований были использованы в разработке комплексной программы сохранения и повышения плодородия почв Смоленской области на 2001 - 2005 годы. Материалы исследований используются при изучении курса «Основы земледелия» и «Агрохимия» в Смоленском сельскохозяйственном институте.
Доказана целесообразность применения высокоэффективных форм известковых удобрений, позволяющих снизить затраты на известкование на 30-40%. Результаты исследований по агроэкологической эффективности металлургического шлака использованы в - «Методические указания по применению шлаков в качестве известкового удобрения» М., 2003 г.. Кроме того, утилизация отходов промышленности является решением важной природоохранной проблемы по предупреждению их неблагоприятного воздействия на окружающую среду.
Исследования проводились в 1998 - 2002 г.г. в многолетнем стационарном опыте, заложенном в Смоленском филиале ВИУА в 1968 году. Тема исследований являлась составной частью тематики научных работ, выполняемых институтом.
Автор выражает благодарность научному руководителю доктору биологических наук Акановой Н.И. за постоянную поддержку и помощь при выполнении настоящей работы, а также сотрудникам ВНИИА имени Д.Н. Прянишникова докторам сельскохозяйственных наук: профессору Шильни-кову И.А. и Кирпичникову Н.А., кандидатам сельскохозяйственных наук : директору опытной станции по удобрениям и агропочвоведению при Смоленском НИИСХ Дышко В.Н. и старшему научному сотруднику Удаловой Л.П., директору ГЦАС «Московский» доктору сельскохозяйственных наук Кургановой Е, за оказанную помощь в проведении полевых, лабораторных и аналитических исследований.
Потери кальция и магния из почвы, и факторы влияющие на них.
В почве нет механизма фиксации кальция, и этот элемент занимает первое место по миграции из корнеобитаемого слоя с инфильтрационными водами (Шильников И.А.И др., 1996). В природных условиях потери элементов из почвы компенсируются поступлением из атмосферы, с растительным опадом, из выветривающихся минералов. При хозяйственном использовании земли даже распашка целины приводит к резкому усилению фильтрации воды;, а применение удобрений многократно увеличивает концентрацию в ней биогенных элементов, 70-80% которых составляют кальций и магний.
Высокие потери кальция из почвы с фильтрующимися водами отмечены в странах Западной Европы, где выпадает большое количество атмосферных осадков. По данным ряда авторов эти величины составляют, кг/га: Восточная Германия -231-338 (Рюбензам Э.,.Рауэ К, 1969), Западная Германия -81-666 (J.Kohnlcm, Н Weichbrodt, 1971), 325-430 (A.Amberger, P. Schnager, 1973), Чехословакия- 255 (M.Kozak, 1971), Англия -62-162 (Г. Гарднер, Г.Гарнер, 1954), Франция -102-312 (M.Coppenet, 1969).
Обобщение результатов лизиметрических опытов и данных о динамике кислотности почвы в длительных опытах с дозами извести в нашей стране позволило ориентировочно установить усредненные для условий Нечерноземья среднегодовые потери кальция из пахотных почв в размере 140-180 кг/га, или 350-450 кг/га в пересчете на СаСОз (Шильников И.А., Лебедева Л.А., 1987). Так же было установлено, что потери кальция из почвы сильно возрастают при внесении физиологически кислых солей (К.П. Магницкий, 1962; Шильников И.А., Лебедева Л.А., 1987).
Выщелачивание магния из почвы происходит в меньших размерах, чем кальция 6,6-55,7кг/га (Бобрицкая М.А., Москаленко Н.Н., 1966; Мазур Г.А., Симачинский В.Н., 1976; Шильников И.А., 1987,1991). Все вышеуказанные потери кальция и магния из почвы вместе с отчуждением их с возрастающими урожаями сельскохозяйственных культур увеличивают общие потери этих оснований из почвы, что приводит к неблагоприятной для сельскохозяйственных растений кислой реакции, снижению подвижности важнейших элементов питания, ухудшению физико-химических свойств почвы.
Практически только известкование способно компенсировать естественные потери оснований из корнеобитаемого слоя. Органические удобрения эту функцию могут выполнять лишь при внесении высоких доз не менее 25...30 т/га ежегодно (Шильников И.А.Д991,1994), что в современных условиях малоосуществимо. Таким образом, только научно обоснованное известкование может обеспечить положительный баланс Са и Mg , что способствует эффективному использованию минеральных удобрений и сохранению плодородия почв. Урожай сельскохозяйственных культур - это главный показатель эффективности используемых мероприятий.
Действие извести на продуктивность сельскохозяйственных культур чрезвычайно разнообразно. На одной и той же почве та же доза извести Может в сильной степени повысить урожай одних культур и незначительно урожай других. В то же время длительность последействия извести, превышающая продолжительность любого севооборота, приводит к тому, что, внося известь под любое растение в любом севообороте, мы должны считаться с действием не только на данную культуру или ближайшие следующие за ней, но и на все культуры севооборота, которые могут попасть на данную площадь на протяжении, по крайней мере, двух десятков лет (Ремезов Н.П., Щерба СВ., 1938).
Действие извести на растения определяется их отношением к кислотности почвы, степенью потребности их в питательных веществах, мобилизуемых известью и степенью чувствительности растений к наличию в растворе подвижных А1, Fe и Са-иона (Ремезов Н.П., Щерба СВ., 1938).
Одно из первых обобщений результатов полевых опытов по влиянию извести на урожай сельскохозяйственных культур было проведено в 40-х годах Кедровым-Зихманом O.K., Ярусовым С.С., Алямовским Н.И. (1941). Установлено, что средние прибавки урожая зерновых культур (рожь, яровая пшеница, ячмень) от извести составляют 2-5 ц/га, озимой пшеницы 3-7 и сена клевера - 8-15 и/га. Действие известкования носит длительный характер и проявляется в течение 15-20 лет и более. При этом каждая тонна ее за ротацию 8-польного севооборота дает суммарную прибавку урожая выращиваемых культур около 7-8 ц/га, а за все время действия - 12-15 ц/га.
Эффективность известкования под различные культуры и в зависимости от группы кислотности почвы можно проследить по результатам полевых опытов, обобщенных Корниловым М.Ф (1937). Автором отмечено, что эффективность известкования на фоне минеральных удобрений и навоза на почвах с сильнокислой реакцией среды была в 1,6-1,8 раза выше, чем на не удобренном фоне. Прибавки урожая составили на фонах без удобрений 29,9%, по NPK-55,4%, по навозу - 49,7%.
Эти материалы достаточно ярко характеризуют известкование, как важнейший фактор повышения урожайности сельскохозяйственных культур. В более поздний период в СССР проведена серия полевых опытов с широким набором доз известковых удобрений, при интенсивном удобрении с новыми сортами полевых культур. Результаты этих опытов показали, что, улучшая химические, физические и биологические свойства почвы известкование создает наиболее благоприятные условия для получения высоких и устойчивых урожаев сельскохозяйственных культур.
Обобщенные данные длительных полевых опытов с дозами извести в двух ротациях семипольного севооборота показали, что действие низких доз извести (0,25 по г.к.) было слабым, эффективность половинной дозы извести в первой ротации севооборота составила около 70% от полной дозы, а во второй ротации только 50%. Действие двойной дозы извести только на 20% было выше однократной, окупаемость извести дополнительной продукцией при этом была в 4,5 раза ниже (Шильников И.А., Стрельников В.Н.,1977).
Эффективность применения силикатной формы химических мелиорантов в земледелии
Обращая внимание на перспективность применения силикатной формы мелиорантов, отметим, что в ретроградационном процессе, именно кремний (Si), занимающий второе место по распространённости на Земле после кислорода (28%), и играет существенную роль. Однако, механизм его поведения в почвенной системе, а также поступление его в растения, остается малоизученным. Также мало выясненной остается агрохимическая роль кремния в формировании урожая сельскохозяйственных культур.
Выявлено, что в почвенном растворе присутствует, по крайней мере, три основные типа подвижных кремниевых соединений : моно- и поликремневые кислоты, а также водо-растворимые кремнийорганические соединения (Матыченков В.В., АммосоваЯ.М., 1989). Доступного кремния растениям не хватает на кислых и сильно выщелоченных почвах, на низко кремниевых и ферралитовых почвах (Водяницкий Ю.М., 1984). На сильно кислых почвах, в условиях промывного режима идет миграция соединений доступного кремния (Приходько В.Е., 1979),
Изучение роли кремния в жизни живых организмов началось с открытия этого элемента Берцелиусом в 1978 г. Прянишников Д.Н.(1940), Вернадский В.И. (1938), Аскинази Д.Л. (1949) указывали на большое значение Si в питании растений. В тоже время отсутствие данных в монографиях по агрохимии и физиологии растений укоренило ошибочные взгляды на роль и функции Si в растениях как инертного и малоподвижного элемента.
Сравнение ежегодно выносимого с урожаем кремния (около 2,75 х 107т) и фосфора (1,8 х 107 т) (Matichenkov V.V., Bocharnikova Е.А.,1994) свидетельствуют о масштабе биогеохимического круговорота кремния. Наиболее интенсивный вынос кремния из почвы наблюдается на рисовых, ячменных, кукурузных полях (до 250 кг Si/ra) (Алёшин Е.П. и др., 1986). , в количествах, необходимых для их развития. Так содержание кремния в основной и побочной продукции ряда культур колеблется от 0,02 - 0,03% в зерне до 3% в соломе и сене многолетних трав (табл.6).
Данные таблицы наглядно показывают, что содержание кремния (Si02) в растениях сопоставимо с содержанием основных элементов питания (NPK), т.е. кремний можно отнести к макроэлементам.
Как показали исследования последних лет, поступление кремния в растения из почвенного раствора происходит в форме недиссоциирующей моно кремниевой кислоты Si(OH)4 или силикат -иона (SiCV2), концентрация которых в почве обычно не превышает 15-20 мг SiO2/100 г почвы. Запасы же аморфного, легкорастворимого кремнезема составляют примерно 150-300 мг SKVIOO г почвы (Барсукова А.Г., Рочев В.А., 1979).
Таким образом, в процессе сельскохозяйственного использования почв происходит интенсивный вынос кремниевых соединений, количество которых, по-видимому, частично восстанавливается за счет растворения и разрушения почвенных минералов (Приходько В.Е., Аммосова Я.М., 1979). Это является причиной ухудшения физико-химических свойств почв (Аммосова Я.М. и др., 1990) и косвенно влияет на урожай продукции.
Недостаточное кремневое питание оказывает также и прямое негативное воздействие на развитие культурных растений, прежде всего злаковых. Доказано, что при внесении кремнийсодержащих удобрений утолщается кремне -целлюлозный слой эпидермальных тканей, что увеличивает устойчивость растений к болезням и насекомым-вредителям (Потатуева Ю.А., 1968; Чумаченко И.Н., 1999), прочность стебля, увеличивает объём корневой системы, урожайность огурцов, томатов, свеклы (Барсукова А.Г., Рочев В.А., 1979; Воронков М.Г., Кузнецов И.Г., 1983; 1984). Кремний способствует лучшему усвоению растениями азота, фосфора, калия и др. элементов, участвует в водном обмене растений (Потатуева Ю.А., 1968). На основании проведенных исследований, Матыченков В.В. (1997) и
Чумаченко И.Н. (1999) предположили, что кремний препятствует поглощению фосфат-иона полуторными окислами. Коллоидная форма кремнекисло-ты адсорбирует поглощенные основания, в частности, поглощенный кальций, тем самым, ослабляя их связь с фосфорной кислотой, в результате повышается ее подвижность.
Кроме того, силикатная форма удобрения, по сравнению с другими формами известковых удобрений, более полно и на более продолжительный срок устраняется вредное действие активного алюминия, при этом в почве образуются алюмосиликаты, обладающие меньшей растворимостью, чем гидрат окиси алюминия, получающийся при внесении Са(ОН)2. Некоторые авторы считают, что растворимые кремневые соединения, находящиеся в почвенном растворе, контролируют содержание не только подвижного алюминия и фосфора, а также мотут влиять на подвижность железа, магния и марганца (W.L. Lindsay, 1979). Существуют данные, что растворимые кремневые соединения влияют на подвижность тяжелых металлов (Матыченков В.В., 1990;МатыченковВ.В.,Аммосова Я.М., 1994).
Эффективность различных доз извести в длительном последействии и при периодическом известковании.
Проведение повторного известкования в 1977 г. в опыте в значительной степени изменило агрохимические свойства дерново-подзолистой легкосуглинистой почвы. Установлена высокая эффективность известняковой муки на почвах со слабокислой реакцией среды; величина рН в зависимости от дозы увеличилась с 5,0-5,5 до 5,8-6,6, уровень гидролитической кислотности снизился с 2,4-3,5 до 1,3-2,0 мг-эквЛОО г почвы.
Длительное возделывание сельскохозяйственных культур способствовало увеличению значения рН среды на контрольном варианте, что может быть обусловлено улучшением химико-физических свойств почвы. Исследование изменения кислотности почвы в динамике полевого опыта с периодическим известкованием показало, что имеется отчетливая прямая связь между дозами извести и сдвигом величины рН: с увеличением доз извести увеличивается и сдвиг рН. Так при дозе по 0,5-1,0 г.к. общий сдвиг рН достигал соответственно 0,8-1,0 ед., при дозе 1,5-2,0 г.к. - 1,1 - 1,3. Повторное известкование, приостанавливает затухающее действие основного, способствует стабилизации реакции почвенной среды в интервале рН близком к нейтральной реакции, но затем, с течением времени происходит подкисление реакции среды (рис.2). Выявлено, что в течение первых пяти лет теряется более 7з достигнутого сдвига реакции в нейтральную сторону (32-35%). На фоне низких доз мелиоранта (по 0,5-1,0 г.к.) падение уровня рН от максимального происходит со скоростью 0,03-0,04 ежегодно, при высоких дозах - 0,06-0,07.
Материалы, характеризующие динамику изменения рН произвесткованных почв за период исследований, свидетельствуют о том, что наибольшая нейтрализация форм кислотности почвы обеспечивалась дозами извести, рассчитанными по 1,5 и 2,0 г.к. В то же время наиболее интенсивное снижение кислотности почвы наблюдалось от применения мелиоранта в дозе по 0,5 г.к. Установлено, что сдвиг рН от 1 т СаС03 по мере увеличения дозы извести уменьшался и составил, например, при дозе по 0,5 г.к. - 0,23; по 1,0 г.к.- 0,21, а при дозе по 2,0 г.к. - ОД 7 ед. рН, что соответственно отразилось на увеличении расхода извести (т/га) на смещение рН на ОД по мере возрастания ее доз (табл.21) Показано, что с увеличением дозы известкового удобрения его нейтрализующий эффект в пересчете на 1 т/га СаСОз уменьшается в 1,5 раза. Через 20 лет после повторного известкования реакция почвенной среды становится слабокислой на уровне рН - 5 Д.
Наряду с величиной рНш изменению была подвержена и гидролитическая кислотность. Известкование способствовало снижению кислотности почвы» однако не устраняло ее полностью. При этом действие химического мелиоранта на гидролитическую кислотность почвы подразделялось на два периода. Первоначально после внесения известковых удобрений происходило снижение кислотности почвы. Максимальное смещение в нейтральную сторону отмечалось через 5-7 лет после внесения мелиоранта. В последующем наблюдалось постепенное подкисление почвы Действие известняковой муки определялось ее дозой, при этом смещение реакции почвы в нейтральную сторону от 1 т СаСОз с повышением доз от 0,5 до 2,0 г.к. снижалось в 1,9 раза. Известкование слабо влияет на кислотность подпахотного горизонта (20- 40 см) гспустя три года после повторного известкования в 1977 году величина рНиш увеличилась с 3,97 до 4,5 при дозах извести по 1,5-2,0 т.к.. Максимальный эффект от известкования был достигнут на 4-5 год последействия: при дозах по 2,0 г.к. величина рНы достигала 4,6-4,8, от 1 т известняковой муки величина рН повышается на 0,2 ед. рН.
Результаты показали, что повторное известкование в соответствии с увеличением доз повышало содержание обменного кальция и степень насыщенности основаниями соответственно с 1,7-2,3 до 7,7-8,7 мг-экв./100 г почвы и с 60-78% до 85-90% и поддерживало на уровне 6,1-5,4 мг-экв./100 г почвы и 73-81%, максимум всех величин приходился на 3-6 год последействия в зависимости от доз. На седьмой год последействия повторного известкования отмечается уменьшение содержания обменного кальция и степени насыщенности основаниями и к двадцатому году их численные значения находятся на уровне, как перед повторным известкованием.
В последующие годы, в силу миграции кальция и магния в нижележащие горизонты и отчуждения с выносом урожаем, систематического применения удобрений и промывного режима увлажнения, отмечается повышение кислотности почвы и на четырнадцатый год последействия повторного известкования величина pHkci практически возвращается к исходной. При максимальной дозе извести по 2,0 г.к. рНкс1 не превышает значения 4,9, по фону основного известкования 5,1.
В опыте, данные которого здесь приводятся, влияние известкования характеризуется устойчивым и очень длительным положительным влиянием на агрохимические свойства почв. Результаты показали, что повторное известкование в соответствии с увеличением доз повышало содержание обменного кальция и степень насыщенности основаниями соответственно с 1,7-2,3 до 7,7-8,7 мг-экв./ЮО г почвы и с 60-78% до 85-90% и поддерживало на уровне 6,1-5,4 мг-экв./ЮО г почвы и 73-81%, максимум всех величин приходился на 3-6 год последействия в зависимости от доз. На седьмой год последействия повторного известкования отмечается уменьшение содержания обменного кальция и степени насыщенности основаниями и к двадцатому году их численные значения находятся на уровне, как перед повторным известкованием.
Влияние форм и доз известковых удобрений на формирование продуктивности овса
В литературе и большинстве практических рекомендаций овес характеризуют, как культуру устойчивую к повышенной кислотности. Значительный эффект известкования на овсе проявляется, как правило, на почвах с сильно кислой реакцией и высоким содержанием подвижного алюминия. На почвах со слабокислой реакцией действие известкования на эту культуру обычно бывает слабым (Шильников И.А., 1984), а иногда не проявляется совсем.
В 2002 году было проведено повторное известкование почвы различными формами и дозами мелиорантов. После культивации (12 мая) участка произвели посев овса (15 мая). По фенологическим наблюдениям форма мелиоранта не оказали влияния на наступления фаз развития растений овса, на всех вариантах всходы овса появились 25 мая, кущение - 8 июня, выход в трубку 23 июня, вымётывание метелки 7и уборка урожая произведена 20 июля. Результаты опыта показывают, что на урожайность овса сильное влияние оказали метеорологические условия вегетационного периода.
В проведенных исследованиях в период прямого действия известкования возделывали овёс сорта «Астор» и был получен достаточно высокий урожай зерна и отмечена устойчивость к полеганию. Вопреки существующему мнению, действие известкования на эту культуру было высоким: прибавки урожайности в среднем достигали 6,9-8,4 п/га, в том числе в длительном последействии от основного известкования 2,5 ц/га (табл. 31).
Данные таблицы наглядно доказывают высокую эффективность металлургического шлака, урожайность овса получена на уровне 33,4 ц/га, что достоверно равноценно в сравнении с вариантом, где было произведено периодическое известкование дозой извести по 1,0 и 1,5 г.к. Такие данные очень неожиданны, особенно если учитывать то, что повторное известкование шлаком было проведено спустя 34 года. В связи с этим излишне комментировать высокую агроэкономическую эффективность металлурги ческого шлака.
Эффективность различных доз при периодическом известковании под овес существенно различалась, при дозах 1,0 и 1,5 т.к., обусловивших создание следующих агрохимических свойств почвы: рН 5,8- 6,2; Нг 2,4-1,9 мэкв/100 г почвы; V 78-87%, были получены наибольшие прибавки урожая- соответственно 8,2 и 8,3 ц/га, причем доля участия повторного известкования в общей прибавке составляла 70%. Повышение дозы до 2,0 г.к. было неэффективно и обусловило некоторое снижение продуктивности по сравнению с дозой по 1,0 г.к.
Но следует отметить высокую эффективность половинной дозы извести: при уровне рН 5,4-5,6, Нг 2,7-2,4, V 71-82% получен урожай зерна овса на 1,3 ц/га ниже варианта с внесением извести по 1,0 г.к., что статистически не подтверждено. Такой высокий эффект от известкования почвы под овес в нашем опыте можно объяснить биологическими особенностями сорта Астор, который имеет прочную соломину, поэтому устойчив к полеганию. Это свойство позволило данному сорту овса полнее использовать мобилизованные периодическим известкованием питательные вещества почвы.
Важной задачей исследований является определение степени накопления изучаемых элементов в растениеводческой продукции. Для выявления возможного токсичного действия примесей металлургического шлака, были проанализированы пробы зеленой массы овса, взятых во время вегетации. Было установлено, что накопления тяжелых металлов в вегетативной массе овса при внесении шлака, в сравнении, как с фоном, так и с известняковой и доломитовой мукой, не происходит (табл.32). Достоверного увеличения содержания ни по одному из элементов не обнаружено. В урожае определяли качество зерна овса. Выявлено, что применение металлургического шлака не отразилось на качестве продукции (табл. 33).
При содержании ТМ в корнеобитаемом слое в количествах, не превышающих ПДК, загрязнения зерна овса не обнаружено, продукция остаётся безопасной и отвечает санитарно-гигиеническим нормам. На основании аналитических данных были выявлены коэффициенты биологического поглощения (КБП) из почвы для овса по каждому элементу : для меди -0,22; цинка - 1Д5, кадмия - 0,08, никеля - ОД, свинца - ОД; хрома - 0,05 и кобальта - 0,05. Если сравнить со шкалой Полынова Б.Б. (см. стр. ) то по поглощению меди, цинка, кадмия, никеля и свинца коэффициент характеризуется как слабого накопления и среднего захвата, а в отношении хрома и кобальта — как слабого и очень слабого захвата
