Введение к работе
Резко обострившееся положение с продовольствием, когда из-за различных почвенно-климатических условий, низкого уровня химизации, несовершенства технологии и громадных потерь, несовершенной политики перехода к рынку целые регионы, области, края и республики не могут обеспечить население продуктами питания, ученые страны обязаны искать пути воздействия на почву и растения, которые могут способствовать росту урожайности сельскохозяйственных культур.
Одним из таких путей является улучшение фосфатного режима почв с помощью фосфоритования, поскольку на громадных площадях Нечерноземной зоны Российской Федерации именно фосфор находится в первом минимуме и в значительной мере определяет величину возможного урожая.
Фосфоритование — это мелиоративный прием, означающий применение фосфоритной муки в качестве основного удобрения на почвах с низкой и средней обеспеченностью доступным фосфором высокими разовыми дозами (более 1 т/га в физическом весе) с периодичностью в несколько лет.
В настоящее время на громадных площадях пахотных земель России (более 40 млн. га) фосфор находится в минимуме и по этой причине ежегодно недобирается 30-35 млн. т зерна.
До недавнего времени, как в любой цивилизованной стране, фосфоритование почв являлось государственным мероприятием в лрограмме повышения плодородия почв и производилось целенаправленно и планомерно за счет централизованных государственных :редств. При этом в большинстве регионов Нечерноземной зоны эоссии наметилась устойчивая тенденция повышения фосфатного фовня почв. При нынешнем местном финансировании реализация «того приема практически сведена на нет. Причиной послужило вертывание производства фосфорных удобрений, в том числе и Ьосфоритной муки, чрезмерно зысокие цены на эту продукцию, нергетический кризис и использование средств не по назначению.
При неприятии экстренных мер в этом направлении в ближай-ієе время произойдет резкое увеличение земельных площадей с
низкой обеспеченностью доступным фосфором, что приведет к еще большим потерям урожая, а в конечном итоге и деградации плодородия почв. Поэтому проведение комплексных научных изысканий и разработка практических мер по стабилизации фосфатного состояния почв посредством фосфоритования является неотложной государственной проблемой.
Несмотря на проведенное в 1975—1994 гг. фосфоритование на площади 23128 тыс. га площадь, нуждающихся в этом приеме сельскохозяйственных угодий, остается значительной и составляет 19,3 млн. га.
В настоящее время при наличии различных форм собственности и хозяйствования (совхозы, агрофирмы, колхозы, кооперативные, фермерские, крестьянские хозяйства) значимость фосфоритования резко возрастает в связи с более дешевыми ценами на фосфоритную муку (в 5 — 8,5 раз в сравнении с другими фосфорными удобрениями), а также длительностью последействия этого удобрения, позволяющего при внесении азотных и калийных удобрений получать высокий урожай сельскохозяйственных культур.
Впервые в мире фосфориты были обнаружены в России (на Урале) академиком В. Севергиным в 1789 году (Б. М. Гиммель-фарб, 1965). Разработка фосфоритов и их применение в качестве удобрения начаты в 1855 году во Франции (А. С. Ермолов, 1867).
Огромное значение в развитии вопроса о пригодности фосфоритной муки для удобрения в нашей стране имели исследования А. Н. Энгельгардта. Почти тридцать лет своей жизни он посвятш развитию фосфоритного вопроса в нашей стране. Проведенные т исследования, и особенно по изучению действия фосфоритов Н почвы Нечерноземной зоны, являются класическим образцол опытной работы, направленной на решение важнейшей проблемь сельского хозяйства.
Высоко оценивая значение работ А. Н. Энгельгардта А. П. Яновский писал: «Не обращая внимания на улыбки ученых недоверие хозяев-практиков и даже некоторую враждебность сосе дей, он в продолжении многих лет неуклонно продолжал СВОІ опыты с фосфоритами и при всяком удобном случае везде говори и писал о важности удобрения фосфоритной муки, к его слова) мало-помалу начали прислушиваться; появились подражатели; вон рос крепнул; голос Энгельгардта, сначала тихий, стал теперь ка могучий колокол раздаваться на всю Россию, призывая хозяев во< пользоваться драгоценной «удобрительной силой фосфорита» (189^ стр. 3).
Высокую эффективность фосфоритной муки на старопахотных и вновь осваиваемых землях, естественных и искусственных лугах и пастбищах отмечали А. С. Ермолов (1867), А. Н. Энгельгардт (1868), И. Азаров (1872), И. П. Романов (1876), П. А. Костычев (1881), П. Д. Морозов (1884), В. Каталей (1885), В. Корсак (1889), К. Д. Дмитриев(1894), А. П. Яновский (1895), П. С. Кос-сович (1898), Д. Н. Прянишников (1898), К. К. Гедройц (1905), И. С. Шулов, С. А. Северин (1910), В. П. Кочетков (1912), Я. В. Самойлов (1912), П. Е. Гальцев и Ф. Т. Перитурин (1913), И. В. Якушкин (1913), Ф. В. Чириков (1914), А. Н. Лебедянцев (1917), Аиткен (1879), В. X. Ваггаман и Г. Р. Вагнер (1918), Мюнц и Жирар (1920).
Наряду с замечательной плеядой советских ученых разработкой вопросов и публикацией материалов о фосфоритной муке занимались М. К. Домонтович (1923), Е.В.Бобко (1924), Э. В. Брицке (1924), А. В. Казаков (1925), Л. Л. Балашев (1926), Б. А. Голубев (1928), С. Н. Розанов (1930), Н. Д. Смирнов (1930),
A. В. Соколов (1933), С. В. Щерба (1933), В. А. Бекетов
(1936),Д. Л. Аскинази (1949), И. В. Амес и К. Китзута (1930),
B. Ваггаман и Г. Истервуд (1933), В. Л. Хилл, И. X. Каро,
Г. А. Вечорек (1954), И. Р. Неллер, Ф. Д. Бартлетт (1957).
В настоящее время пристальное внимание этому вопросу уделяется в работах Е. А. Зверевой (1964), Э. П. Базегского (1970), Т. Н. Кулаковской (1970), В. Г. Уточкина (1971, 1976, 1978, 1979, 1981, 1983, 1986, 1989,1994), В. Д. Панникова (1974, 1977), О. В. Сдобниковой, Р. А. Султанова, Е. С. Литвинова (1978), Ю. А. Усманова (1978), И. И. Синягина, И. Я. Кузнецова (1979), Ю. П. Сиротина (1980), В. Г. Игнатова, Л. П. Похлебкиной, И. А. Шильникова (1982), О. В. Сдобниковой (1985), А. В. Постникова, И. Н. Чумаченко (1985), И. А. Шильникова, Л. А. Лебедевой (1987), Н. М. Глазуновой (1988), В. Г. Муленкова (1988), Ш. А. Алиева (1990), В. Г. Минеева (1990), И. Н. Чумаченко, Б. А. Сушеницы (1991), В. Ф. Ладонина (1993), Л. А. Лебедевой (1993), другими исследователями.
Однако несмотря на многочисленные исследования еще недо-:таточно полно изучены: роль фосфоритования в регулировании росфатного режима почв в целях повышения их плодородия; воп-юсы о дозах и сроках применения фосфоритной муки при фосфо-жтовании, о циклах его проведения в различных севооборотах. 1е отработана технология фосфоритования почв, особенно на из-іесткованньїх пахотных почвах. Недостаточно полно освещены ас-юкты применения фосфоритной муки различных месторождений, : том числе местных источников. Разногласия существуют и в от-гошении тонины помола фосфоритов.
Не нашли достаточного научного обоснования современные
темпы фосфоритования почв, в результате чего не получила развития программа работ по регулированию фосфатного режима почв до оптимальных показателей.
Цель научных исследований состояла в комплексном научном изучении, обосновании и оценке фосфоритования для регулирования фосфатного режима почв и достижения оптимальных урожаев сельскохозяйственных культур, определении его места и роли в условиях интенсификации химизации сельскохозяйственного производства, а также экологически обоснованном расширенном воспроизводстве плодородия почв в условиях различных форм собственности.
Реализация намеченной программы осуществлялась решением следующих конкретных задач, каждая из которых имеет самостоятельное научное или практическое значение:
агрохимические аспекты роли фосфора в расширенном воспроизводстве плодородия почв;
сравнительная эффективность фосфоритной муки, суперфосфата и других форм фосфорных удобрений на различных сельскохозяйственных культурах;
изучение эффективности отечественных и зарубежных фосфоритов;
оптимизация фосфатного режима основных типов почв Нечерноземья при фосфоритовании сельскохозяйственных угодий;
исследование эффективности фосфоритования при различных уровнях химизации;
эффективность фосфоритования в зависимости от сорта озимой ржи при различных уровнях химизации;
изучение доз фосфоритной муки при фосфоритовании кислых почв;
изучение эффективности сочетания фосфоритной муки с минеральными удобрениями и перегноем;
фосфоритование кислых почв при интенсивном известковании;
изучение эффективности фосфоритной муки при создании высоких фонов микроэлементов;
изучение способов активации фосфоритной муки и экспериментальная оценка влияния тонины помола на ее эффективность;
изучение способов, глубины заделки и технологии фосфоритования кислых почв;
обоснование площади почв сельскохозяйственных угодий і пашни, нуждающихся в фосфоритовании;
применение фосфоритной муки местных месторождений.
Главным итогом проведенных исследований является: агрохимическая и агроэкологическая оценка, научное обоснование оптимальных доз фосфоритной муки для фосфоритования почв при различных уровнях химизации земледелия; определение эффективности фосфоритной муки тонкого помола в различных почвенно-климатических зонах на большинстве возделываемых в Нечерноземной зоне Российской Федерации культурах; обоснование оптимально целесообразного помола фосфоритов Егорьевского, Вятско-Камского, Щигровского, Ашинского и Кингисеппского месторождений. Впервые изучена эффективность указанных фосфоритов с лучшим мировым образцом — гиперфосфатом; проведено статистическое и экспериментальное изучение влияния фосфоритования на изменение фосфатного режима и всего комплекса агрохимических показателей почвы; осуществлен анализ современных темпов фосфоритования и перспективы регулирования фосфатного режима почв, обоснованы площади фосфоритования, разработаны технология фосфоритования кислых почв и программа работ по регулированию фосфатного режима почв.
Основные результаты исследований доложены на: проводившихся (в 1966— 1978 гт.) научных конференциях ГСХИ; межвузовских конференциях почвоведов, агрохимиков и земледелов Волго-Вятского региона (1969, 1971 гг.); Всесоюзном совещании по химизации сельского хозяйства (г. Йошкар-Ола, 1976 г.); Горьковской областной научно-практической конференции руководителей колхозов и совхозов (1979г.); республиканском совещании руководителей колхозов и совхозов Марийской АССР (1983 г.); совещании руководителей и специалистов областных и республиканских (АССР) объединений «Сельхоз-химия» и ПИСХ Нечерноземной зоны РСФСР (г. Горький, 1983 г.); научно-техническом Совете Долгопрудной агрохимической опытной станции имени академика Д. Н. Прянишникова (1986 г.); заседании ученого Совета ВНИПТИХИМ (1987г.); Московском областном активе агрономов и агрохимиков (1987 г.); Всесоюзном совещании «Итоги работы агрохимической службы за 25 лет» (Москва, июль 1989 г.); выездной сессии неметаллических полезных ископаемых научно-технического совета Министерства геологии СССР (Казань, ноябрь 1989 г.); международном симпозиуме по применению удобрений (г. Москва, июнь 1990 г.); международном форуме информатизации (МФИ-92, г. Москва); международной конференции информатизации АПК (г. Тверь, 1994 г.).
Исследования дают обоснование для наиболеее целесообразного и экономически выгодного приема регулирования фосфатного режима почв Нечерноземной зоны Российской Федерации путем применения отечественных фосфоритов как промышленного, так и местного производства. Они учитывались при разработке предложений по увеличению объемов производства фосфоритной муки на Верхне-Камском фосфоритном руднике, организации производства фосфоритной муки более тонкого помола (с остатком частиц крупнее 0,18 мм не более 10%), при обосновании увеличения производства фосфоритной муки в стране. Результаты исследований использовались при определении поставок фосфоритной муки в хозяйства Нечерноземной зоны Российской Федерации в 1981 — 1990 гг.
Автором разработаны рекомендации «Фосфоритование почв Нечерноземной зоны» (Москва, ВО «Агропромиздат», 1989). С участием соискателя подготовлены разделы по фосфоритованию в рекомендациях «Применение фосфорных удобрений в Нечерноземной зоне РСФСР» (Москва, Россельхозиздат, 1986), а также рекомендации «Дозы удобрений под планируемый урожай» (Волго-Вятское книжное издательство, Горький, 1979). С участием автора разработаны «Усредненные нормативы затрат на доставку, хранение, подготовку и внесение в почву удобрений и мелиорантов» (Москва, 1988).
Под руководством и при непосредственном участии автора разработаны проект фосфоритования почв Горьковской области (1983), Московской области (1984) и других регионов России (1986). Проект фосфоритования почв Горьковской области награжден в 1989 г. ВДНХ СССР золотой и двумя серебряными медалями.
Основные результаты исследований использованы на лекциях и семинарских занятиях по предмету «Агрохимия» и «Методика опытного дела и агрохимических исследований» в ГСХИ (1966 — 1979 гг.), в 18 информационных листках Горьковского межотраслевого территориального центра научно-технической информации и пропаганды (1978—1982 гг.), на совещаниях и семинарах агрохимической службы на ВДНХ СССР (1980 — 1987 гг.), на курсах в Горьковской областной школе повышения квалификации (1968-1979 гг.) и Московской областной школе повышения квалификации руководящих работников среднего звена (1981-1987гг.), доложены на Ученых советах ВНИПТИХИМ, ДАОС, ВНИИ «Агроэкоинформ».
Работа проводилась вегетационным, полевым, лабораторно-ана-литическим и экономико-статистическим методами.
С 1964 по 1993 гг. проведено 51 вегетационных и 94 полевых опытов, учтено 79 урожаев в вегетационных и 162 в полевых исследованиях. В одном вегетационном опыте имитировано пятилетнее звено севооборота, в 26 учитывалось последействие. Вегетационные опыты ставились в сосудах Вагнера (на 4 кг почвы) и Митчерлиха (на 10 кг почвы) в ГСХИ и ДАОС имени академика Д. Н. Прянишникова, в четырехкратной повторности. Для полива использовалась дистилирован-ная вода.
В полевых исследованиях в одном опыте фосфоритование изучалось в течение 10, в двух — 8 лет, двух — 6 лет, восьми — 4 года, трех — 3 года, 11 — два года, 31 — проводились в производственных условиях. Опыты закладывали в учхозах Горьковского СХИ «Новинки» и Свердловского СХИ «Уралец», Шереметьевской опытной станции ВНИИХСЗР, в колхозах и совхозах Владимирской, Горьковской, Тульской областей, республики Мари-Эл. Большинство полевых опытов проводились парным методом (дактиль метод), в 4-х кратной повторности и делянками 150—300 кв. м, остальные методом обычных повторений Сапегина.
Исследования проводились на дерново-подзолистых, серых лесных почвах, оподзоленных и выщелоченных черноземах (табл. 1).
Фосфорные удобрения вносили в полевых опытах по 30-600 кг/га Р О , в вегетационных 30-37,5 мг/кг почвы. В качестве фона чаще использовали аммиачную селитру и хлористый калий. Известкование осуществляли в вегетационных опытах х.ч. СаСОЗ, в полевых — доломитовой мукой.
В исследованиях испытывали фосфоритную муку из фосфоритов Ашинского, Вятско-Камского, Джеройского, Егорьевского, Кингисеппского, Маарду, Марокканского, гиперфосат французской фирмы «Рено», Обладжанского, Полпинского, Сейбинского, Сирийского, Теле-кского, Чилисайского, Щигровского месторождений, двойной, простой порошковидный и гранулированный суперфосфаты, монокальций фосфат, обесфторенный фосфат, рекафос (производства Германии).
При изучении тонины помола методика подготовки фосфоритной муки была следующей: из удобрения заводского изготовления на ситах выделялись три фракции с частицами от 0,15 до 0,10 мм, от 0,10 до 0,074 мм и от 0,074 до 0,056 мм. Далее каждую из указанных фракций фосфорита делили на две равные части. Затем одну из них размалывали до состояния, когда вся масса удобрения проходила через сито, на котором эта фракция была первоначально выделена (для первой фракции через сито с размером ячеек 0,10 мм, для второй и третьей — соответственно 0,074 и 0,056 мм. Другую половину исходной фракции
Таблица 1
Агрохимическая характеристика почв вегетационных и полевых опытов
Продолжение таблицы 1
оставляли в неизменном виде и использовали как контрольную.
В результате получались три пары проб фосфоритной муки, характеризующиеся следующим размером частиц:
1-я пара — от 0,15 до 0,10 мм, мельче 0,10 мм;
2-я пара — от 0,10 до 0,074 мм, мельче 0,074 мм;
3-я пара — от 0,074 до 0,056 мм, мельче 0,056 мм.
По такой технологии готовились образцы всех испытывавшихся в вегетационных и полевых исследованиях фосфоритов. Отличие состояло только в различном размере частиц и количестве изучавшихся пар фосфоритной муки.
Анализы фосфоритов, удобрений фона, доломитовой муки, навоза, почв, растений и основной продукции (зерно, клубни, сено) проводили в ГСХИ, ВНИПТИХИМ, Горьковской и Московской проектно-изыскательских станциях химизации сельского хозяйства, лаборатории Средне-Волжского геологического управления.
Анализ почвы осуществляли общепринятыми методами (Агрохимические методы исследования почв, 1965), удобрения анализировали согласно ГОСТам. Фосфориты изучались по методикам А. Н. Лебедянцева, 1935; В. А Окниной, 1961; С. Н. Розанова, 1933.
Учет количества частиц разной тонины помола, определение их формы и поверхности осуществлялись на электронном микроскопе.
Озоление растений при определениях в них азота, фосфора и калия проводилось смесью серной и хлорной кислот (по Гинзбург). Крахмал определялся на поляриметре, незаменимые аминокислоты — на аминокислотном анализаторе «AAA». В течение вегетации в вегетационных и полевых опытах регистрировалось наступление фенологических фаз у опытных растений. Рост последних (высота в см) отмечался в вегетационных исследованиях ежедекадно, в полевых — при прохождении фазы развития.
Экспериментальные данные обрабатывали методом дисперсионного анализа. Экономическую и энергетическую эффективность удобрений определяли по «Методике учета экономической эффективности химических продуктов, применяемых в сельском хозяйстве» (1967), «Инструкции и нормативам по определению экономической и энергетической эффективности применения удобрений» (1987).
