Введение к работе
Актуальность темы. В «Основных направлениях экономического и социального. развития СССР на 1981—1985 гг. и на период до. 1990-г.» большое внимание уделяется рациональному использованию минеральных удобрений, в связи с чем назрела- необходимость дальнейшего увеличения масштабов химической мелиорации кислых почв.. В настоящее время поставки известковых удобрений сельскому хозяйству удовлетворяют лишь; треть, потребности (Шильни-ков, 1984), что создает отрицательные балансы по кальцию и магнию для многих хозяйств Нечерноземья.
Рассчитанный нами баланс питательных веществ в опытно-производственном хозяйстве «Уромское»,- Малопургин-ского района'Удмуртской АССР, где проводились исследования, показал, что за пятилетний период на 1 га пашни с известковыми- и органическими удобрениями, фосфоритной мукой, атмосферными осадками 'поступало 2000 кг кальция (в пересчете на СаСОз), а расход составил почти 3000 кг. Поступление азота, фосфора и калия значительно, (в 2—4 раза) превышало вынос этих элементов, однако урожайность основных культур повышалась. незначительно и одной из. причин-малоэффективного действия минеральных удобрений было отставание с известкованием.
- Одним из эффективных направлений преодоления дефицита известковых удобрений-является использование отходов металлургической промышленности — высокоосновных шлаков, которые одновременно следует рассматривать и как дополнительный.источник питательных веществ для растений, (фосфора, магния, микроэлементов). Ежегодный выход высокоосновных шлаков превышает 20 млн. т (без учета в отвалах), но их применение в сельском; хозяйстве составляет пока не: более 5% (Довгопол, 1980). Это: связано в основном-с. недостаточной изученностью проблемы применения отходов металлургии в качестве удобрений.
действием, уста
Цель исследований. Цель настоящей работы заключалась в изучении сталеплавильных шлаков как магнийсодер-жащего известкового удобрения, обладающего комплексным
новлонни эффектпвттпгтд шлаков на почвах
ЦЕНТРАТІЬгІАи
Моск. сельскохоз академии
им. К. А. Тимирязева
ина. №к~А&4_.
легкого механического состава, определении влияния отходов металлургии на содержание в почве и растениях тяжелых металлов.
В задачу исследований были включены следующие основные вопросы:
-
Сравнительное действие и последействие шлаков, извести и магниевых удобрений на урожай и качество сельскохозяйственных культур в зависимости от: а) механического состава почвы; б) содержания магния в шлаке; в) биологических особенностей культуры; г) минерального фона.
-
Определение доступности магния шлаков и установление коэффициентов его использования растениями.
-
Влияние шлаков на: содержание магния в почве.
-
Изменение кислотности почвы при внесении шлаков.
-
Влияние- шлаков на накопление тяжелых, металлов-(Mn, Fe, Со, Си, Zn, Сг, Cd) в почве и динамику потребления марганца и железа растениями;
-
Экономическая эффективность применения мартеновского шлака в качестве магниисодержащего известкового-удобрения.
Научная новизна. В полевых и вегетационных опытах установлена высокая эффективность сталеплавильных шлаков как магниисодержащего известкового удобрения,, оказывающего положительное влияние на магниевый режим дерново-подзолистой- почвы. Определены коэффициенты использования растениями магния шлаков, параметры длительности взаимодействия; шлаков с почвой и влияние действия,, длительного последействия и повторного внесения отходов металлургии на содержание некоторых тяжелых, металлов в почве и опытных культурах.
Практическая ценность и реализация результатов исследования. Результаты исследований могут быть использова-. ны при разработке системы применения-удобрений на кислых дерново-подзолистых почвах, известкование- которых проводится путем внесения сталеплавильных шлаков. Полученные экспериментальные данные и выполненный экономический анализ позволяют рекомендовать шлаки в первую очередь для известкования почв легкого механического состава, на которых они более эффективны, чем совместное внесение извести и магниевого удобрения. Чистый доход при: использовании шлака на фоне N120P180K180 был равен 272,70 руб. на 1 га, окупаемость 1 руб. затрат при применении шлака составляла 4—6 руб. в зависимости от уровня минерального питания. Полученные данные о влиянии шлаков на содержание тяжелых металлов в почве и растениях расширяют имеющиеся теоретические представления о взаимодействии шлаков,с почвой и будут необходимы для со-о .
ставлення долгосрочного прогноза использования отходов черной металлургии в земледелии.
Апробация работы. Результаты исследований прошли производственную проверку в совхозе «Уромское», Малопур-гинского района Удмуртской ЛССР и были доложены на научных конференциях ТСХЛ (1981, 1982 гг.), на всесоюзной конференции молодых ученых ЦИНЛО (1983 г.). Основные положения диссертации опубликованы в 10 статьях.
Объемфаботы; Диссертация изложена на 136 страницах машинописного текста (без списка литературы и приложения), состоит из введения, обзора литературы, экспериментальной части, выводов и рекомендаций производству. Экспериментальный материал иллюстрирован 7 рисунками и 47 таблицами в тексте. В списке литературы 243 наименования, в том числе 54 на иностранных языках.
Условия! и методика исследований. Экспериментальная работа включала два многолетних, стационарных полевых опыта (Л: федре агрономической и биологической химии ТСХЛ.
Полевой опыт 1 был заложен осенью 1973 года при обработке чистого пара полевого севооборота со следующим чередованием культур: озимая рожь (сорт «Вятка»), 1973— 1974 гг., ячмень (сорт «Красноуфимский-95»), 1975 г., кукуруза на силос (сорт «Буковинская»)^ 1976—1978 гг., ячмень (сорт «Красноуфимский-95»), 1979 г. , горох-овес, 1980 г., озимая рожь (сорт «Сзратовская-4»), 1981. Полевой опыт 2 был заложен осенью 1978 года при обработке чистого пара в звене полевого севооборота: озимая рожь (сорт «Саратовская-!»), 1978—1979 гг., овес (сорт «Советский») с подсевом клевера, 1980 г., клевер (сорт «Пермский») второго года, 1981 г.
Исследования проводились на дерново-подзолистых почвах среднего и легкого механического состава (табл. 1). В вегетационных опытах 2, 3, 4 почва разбавлялась песком в соотношении 1 : 1. Повториость в опытах 3—4-кратная. Площадь опытной делянки 100 мг. Вегетационные опыты были поставлены в сосудах Митчерлиха.
В полевых исследованиях изучался мартеновский шлак Ижевского металлургического завода, в вегетационных — сталеплавильные шлаки с различным содержанием магния
Таблица I Агрохимическая характеристика почвы перед закладкой опытов
Наименование опыта
Полевой опыт 1 дерново-подзолистая среднесуглинистая .-
9.6
Полевой опыт 2
дерново-подзолистая супесчаная
4,7
0,3
3.4
1,8 35
1.7
Вегетационный опыт 1
дерново-подзолистая среднесуглинистая
6,0
4.9
45 7.2
1,4
4.4
40.0
7.2
Вегетационный опыт 2
дерново-подзолистая среднесуглинистая
4,1
1,1
38 9.4
1,4
4.0
Вегетационный опыт 3
дерново-подзолистая среднесуглинистая
3,8
дерноео-подзолистая среднесуглинистая
Вегетационный опыт 4 Лабораторный опыт
4.3
75.0111,9-
(табл. 2). Норма извести и шлака устанавливалась из расчета по 1 Нг. В полевом опыте 1, через девять лет после его закладки, было проведено на половине площади делянки повторное внесение извести и шлака (по 1 Нг). Минеральные удобрения, согласно схемам опытов (табл. 3, 4, 5) и с учетом биологических особенностей культуры, вносились ежегодно в виде аммиачной селитры, двойного суперфосфата и хлористого калия. Учет урожая проводили сплошным методом. В конце каждого вегетационного периода с опытных делянок отбирались смешанные почвенные образцы с глубины 0—20, 20—40, 40—60 см.
Лабораторный опыт (компосты) проводился в стеклянных сосудах, вмещающих 5 кг почвы, со стоком для поливных вод. Промывные воды анализировали через 3, 6 и 18ме-сяцев, почвенные образцы — через 6 и 18 месяцев компостирования.
Химические анализы растительных и почвенных образцов проводили по общепринятым методам. Кальций и маг-
Таблица 2 Химический состав шлака
(обшее содержание в %, по данным заводских лабораторий)
40.0
36,1
3.4
3,0
Электросталеплавильный шлак Новокузнецкого металлургического завода
47,1
20,1
19,7
3,4
ний в почвенных, растительных образцах и шлаках определяли трилонометрически и методом атомной абсорбции, подвижные формы марганца и железа в почве по методу Пейвс-Рннь-киса. Для извлечения тяжелых металлов (Со, Си, Zn, Сг, Cd) из почвы и шлаков применялся групповой экстрагент-1 н HNOj.
Урожайные данные обрабатывались методом дисперсионного анализа, аналитические — дробным методом (Юдин, 1980). Корреляционный анализ был проведен с применением программы корреляционного и регрессионного анализа, разработанной в ТСХА на базе пакета научных программ для ЕС ЭВМ.