Введение к работе
Актуальность проблемы. Важным направлением в современном земледелии является оптимизация и регулирование плодородия почв посредством удобрений и нетрадиционных источников питательных веществ – природных агроруд. В настоящее время особенно остро стоит проблема с обеспечением растений фосфором. Производство однокомпонентных фосфорных удобрений в нашей стране практически свернуто, 95% апатитового концентрата вывозится за границу, на внутренний рынок поступает 3-5 кг/га Р2О5, а высокие цены на сложные удобрения сделали их недоступными для большинства сельхозтоваропроизводителей. В сложившейся обстановке особое значение приобретает возобновление производства и применения малозатратных форм удобрений, содержащих фосфор, к которым в первую очередь относятся молотые фосфориты. Существенным резервом является освоение малых месторождений, которых на территории России разведано более 200, в том числе около 50 для первоочередного освоения с прогнозируемым запасом руды более 500 млн. т. Производимые в масштабе области (региона) фосфорсодержащие удобрения на основе переработки малых месторождений фосфоритов могут в несколько раз удешевить выпускаемую продукцию в сравнении с промышленными формами удобрений и ускорить решение проблемы фосфора в земледелии. Большое значение имеет улучшение агрономической ценности молотых фосфоритов, повышение в них содержания доступного фосфора посредством хемоактивации (частичного кислотного разложения) и грануляции.
К числу необходимых биофильных макроэлементов относится кремний. Его роль в жизни растений и плодородии почв недостаточно изучена. Имеются сведения о тесном взаимодействии фосфора и кремния в почвенной среде и растениях, участии их при энергетическом обмене на клеточном уровне. Кремний формирует скелетную часть растений, укрепляет стебель, изменяя его морфометрические параметры. Поскольку в нашей стране кремнийсодержащие удобрения не производятся, перспективным направлением является использование в качестве источника кремния природных образований – диатомитов и трепелов, балансовые запасы которых только на территории европейской части России составляют 50 млрд. м3.
В связи с вышеизложенным изучение вопросов фосфорного и кремниевого питания культурных растений с использованием агрономических руд является актуальным в научном и прикладном плане.
Цель и задачи исследований. Цель исследований состояла в комплексном изучении агрохимической ценности природных фосфор – и кремнийсодержащих веществ и разработке научно-обоснованных приемов их эффективного использования при возделывании полевых культур.
В задачи исследований входило:
изучить воздействие молотых фосфоритов на агрохимические свойства дерново-подзолистых почв и урожайность полевых культур;
разработать способы повышения агрономической ценности молотых фосфоритов посредством хемоактивации и грануляции;
изучить влияние почвенного внесения диатомита на мобилизацию фосфора в дерново-подзолистой почве;
изучить эффективность диатомита в составе фосфорных удобрений на дерново-подзолистой почве;
исследовать элементы морфометрических признаков изменения структуры стебля (высота, диаметр второго нижнего междоузлия) зерновых культур при внесении в почву диатомита;
дать оценку устойчивости тритикале на излом стебля по данным биометрических измерений и содержанию аморфного диоксида кремния в соломе;
изучить влияние почвенного внесения и инкрустации семян диатомитом на урожайность зерновых культур.
дать экономическую оценку применению фосфоритов малых месторождений и диатомита.
Научная новизна. Обоснована целесообразность использования молотых фосфоритов малых месторождений для обеспечения растений фосфорным питанием и повышения фосфатного уровня почв. Установлена их высокая эффективность на разных культурах как в прямом действии, так и последействии. Предложены научно-обоснованные энерго - и ресурсосберегающие технологии получения новых форм фосфорных удобрений: гранулированных – с использованием молотых фосфоритов путем введения в состав концентрированного водного раствора на лигнинной основе (МиБАС); хемоактивированных (частично разложенных фосфоритов – ЧРФ) при помощи соляной кислоты малой концентрации. Изучены их основные технологические характеристики, агрономическая эффективность на зерновых культур.
В условиях Центрального Нечерноземья получены новые данные о позитивном воздействии кремнийсодержащего вещества диатомита на фосфатный уровень дерново-подзолистой почвы за счет мобилизации труднодоступных фосфатов, рост и развитие зерновых культур, повышение их урожайности. Оценена обеспеченность дерново-подзолистой почвы доступными формами кремния при разной удобренности диатомитом. Выявлено изменение морфометрических признаков структуры стебля: к концу вегетации его применение приводило к утолщению соломины второго нижнего междоузлия и укорачиванию стебля растения. Установлена линейная зависимость модуля упругости соломины (категории архитектоники растений) от содержания аморфного кремния в соломе, что является показателем устойчивости растений тритикале к стеблевому излому.
Предпосевная обработка семян (инкрустация) диатомитом, в том числе при комплексном применении с макро-и микроэлементами, обеспечивает защиту семенного материала от развития корневых и стеблевых гнилей, стимулирует рост и развитие растений, является эффективным приемом повышения урожайности зерновых культур.
Положения, выносимые на защиту:
-
Воздействие молотых фосфоритов на агрохимические показатели, и урожайность полевых культур.
-
Повышение агрономической ценности молотых фосфоритов посредством грануляции и хемоактивации.
-
Эффективность фосфорных удобрений в сочетании с диатомитом на дерново-подзолистой почве.
-
Действие и последействие диатомита на дерново-подзолистых почвах при возделывании зерновых культур.
-
Оценка устойчивости тритикале на излом по данным биометрических измерений и содержания аморфного диоксида кремния в соломе.
-
Инкрустация семян кремнийсодержащими веществами как эффективный и малозатратный прием снижения вредоносности от ряда грибковых болезней и повышении урожайности зерновых культур.
Практическая значимость результатов исследований. Для наиболее быстрого и экономически выгодного обеспечения земледелия страны фосфорными удобрениями сдует широко использовать фосфоритную муку, в том числе малых месторождений фосфоритов. В этом плане разработаны: рекомендации «Применение промышленной фосфоритной муки и местных сыромолотых фосфоритов» (М.: РАСХН, 2004); Технологические регламенты по производству и применению молотых фосфоритов в земледелии, вошедшие составной частью в монографию «Фосфориты России и ближнего Зарубежья» (М.: ВНИИА, 2005).
Получение на базе фосфоритов малых месторождений фосфорсодержащих удобрений путем хемоактивации (частичного кислотного разложения) позволяет повысить агрономическую ценность молотых фосфоритов для использования на почвах разных типов, в том числе на известкованных и насыщенных основаниями. Грануляция молотых фосфоритов и получение продукта с гранулометрическим составом 1-2 мм дает возможность при их внесении в почву под зяблевую вспашку использовать простые агрегаты центробежного типа, исключить пыление при разбрасывании, не снижая при этом агрохимической эффективности.
Применение кремнийсодержащих соединений, в частности природного вещества диатомита, позволит по-новому решить проблему улучшения фосфатного состояния дерново-подзолистых почв, обосновать оптимальные параметры её обеспечения как подвижными фосфатами, так и доступным кремнием, обеспечить повышение урожайности зерновых культур.
Предпосевная обработка семян (инкрустация) кремнийсодержащими веществами как элемент технологии возделывания зерновых культур может стать альтернативным направлением снижения пестицидной нагрузки на агроценозы.
Апробация работы. Результаты исследований доложены на симпозиуме «Совершенствование методологии исследований фосфатного режима почв, оптимизация фосфорного питания растений и баланс фосфора в агроэкосистемах» (М., 1999); Международном симпозиуме «Проблема фосфора и комплексное использование нетрадиционного минерального сырья в земледелии» (М., 2000); симпозиуме «Сорт, удобрение и защита растений в системе высокопродуктивных технологий возделывания зерновых культур» (М., 2002); Международной конференции «Роль почвы в формировании ландшафтов» (Казань, 2003); международной научно-практической конференции «Наука – сельскохозяйственному производству и образованию» (Смоленск, 2004); международной научно-практической конференции «Агроэкологическая эффективность применения средств химизации в современных технологиях возделывания сельскохозяйственных культур» (М., 2005); научно-методической конференции «Совершенствование организации и методологии агрохимических исследований в Географической сети опытов с удобрениями» (М., 2006); научно-практической конференции «Достижения и перспективы селекции и технологического обеспечения АПК в Нечерноземной зоне РФ» (М, 2006); международной научной конференции «Проблемы и перспективы развития аграрного производства» (Смоленск, 2007); международной научно-практической конференции «Агрохимия и экология: история и современность» (Н. Новгород, 2008); совещании Географической сети опытов с удобрениями «Экологические функции агрохимии в современном земледелии» (М., 2008); научно-практической конференции «Проблемы селекции и технологии возделывания зерновых культур» (М., 2008).
Публикации. По материалам диссертации опубликовано 35 печатных работ, в том числе 10 в журналах, рекомендуемых ВАК РФ,
4 книги.
Объем и структура работы. Диссертация изложена на 366 страницах машинописного текста, содержит 76 таблиц, 24 рисунка. Работа состоит их введения, обзора литературы, 8 глав экспериментальной части, выводов и предложений производству, списка использованной литературы, включающего 516 наименований, в т.ч. 48 иностранных авторов,
9 приложений.