Введение к работе
Актуальность темы. Резкое сокращение применения органических и минеральных удобрений привело к тому, что урожай сельскохозяйственных культур формируется посредством мобилизации питательных веществ почвы. Наряду с этим современные технологии возделывания культур способствуют снижению содержания элементов питания растений в почвах. В сложившихся условиях повышение их плодородия, как потенциального, так и эффективного, возможно при активном изучении и использовании в сельском хозяйстве местных нетрадиционных агрономических руд, в частности цеолитов и цеолитсодержащих пород." В работах, посвященных изучению эффективности цеолитового сырья в земледелии и растениеводстве, нет единого мнения о целесообразности его применения. Это связано как с разными почвенно-клнматическими условиями России и стран СНГ, где проводились исследования, так и с широким спектром свойств цеолитового сырья.
Цель работы. Основной целью настоящих исследований являлось изучение вопроса о целесообразности использования местной цеолитсодержащей породы на черноземе выщелоченном тяжелосуглинистом в условиях Республики Мордовия.
Задачи исследования предусматривали изучение:
гранулометрического, химического состава, водно-физических и физико-химических свойств цеолитсодержащей породы;
определение уровня естественной радиоактивности и содержания тяжелых металлов в цеолитсодержащей породе;
изменения агрохимических показателей чернозема выщелоченного тяжелосуглинистого в связи с использованием различных доз и фракций местной агроруды;
влияния местной цеолитсодержащей породы на урожайность;
изменения качества сельскохозяйственных культур под влиянием цеолитсодержащей породы;
энергетической эффективности применения изучаемой агроруды.
Научная новизна. Впервые в условиях Мордовии проводились комплексные исследования по изучению свойств местной цеолитсодержащей породы и ее агрохимической ценности.
Получены количественные характеристики влияния различных доз и фракций цеолитсодержащей породы на основные свойства чернозема выщелоченного тяжелосуглинистого. Установлено влияние местной цеолитсодержащей породы на урожайность и качество сельскохозяйственных культур. Проведена оценка энергетической эффективности применения цеолитсодержащей породы.
Практическая значимость. Полученные данные позволят ответить на вопрос о целесообразности использования местной цеолитсодержащей породы в растениеводстве и земледелии Республики Мордовия.
Апробация работы. Основные положения исследования доложены на научных конференциях Мордовского государственного университета
им. Н.П. Огарева - XXVII и XXVIII Огаревских чтениях (Саранск, 1998; 1999); на научной конференции профессорско-преподавательского состава и специалистов сельского хозяйства «Современные проблемы науки в АПК» (Пенза, 1999); на региональной научно-практической конференции «Критические технологии в регионах с недостатком природных ресурсов» (Саранск, 1999); на Международном симпозиуме «Проблема фосфора и комплексное использование нетрадиционного минерального сырья в земледелии» (Москва - Немчиновка, 2000).
Структура н объем диссертации. Диссертация изложена на 115 страницах машинописного текста, состоит из введения, 6 глав, выводов; содержит 27 таблиц, 12 рисунков, 59 приложений. Список использованной литературы включает 205 отечественных и зарубежных источников.
Метеорологические условия проведения полевого опыта. Климат Мордовии умеренно континентальный, характеризуется значительными колебаниями температуры зимы и лета. Во влажные годы выпадает 500 мм осадков и более, в сильно засушливые - 200-300 мм. Слабые суховейно-засушливые явления наблюдаются почти ежегодно, при этом влажность воздуха падает до 20-30 %, а средняя суточная температура поднимается выше 25 С. Засушливый ветер обычно южный или юго-восточный. В результате такой погоды возникают различной степени и продолжительности засухи. Среднегодовая температура воздуха равна +3,8 С. Средняя температура воздуха самого холодного месяца января -11,9, а самого теплого июля + 19,3 С. В целом климат благоприятен для возделывания традиционных для зоны сельскохозяйственных культур. За годы исследования погодные условия были засушливыми: ГТК за период вегетации в 1997, 1998 и 1999 гг. составил 0,86, 0,50 и 0,76 соответственно (при средней многолетней норме 1,1).
Схема полевого опыта. Полевые исследования проводились на опытном поле учхоза Мордовского госуниверситета имени Н.П. Огарева. Опыт включал следующие варианты: 1) контроль (без удобрений и цеолитсодержащей породы (ЦП)); 2) ЦП 20 т/га; 3) НиРЛ; 4. N«P№; 5) НоР» + ЦП 5 т/га; 6) НЛ, + ЦП 10 т/га; 7) NA + ЦП 20 т/га; 8) НЛ, + ЦП 40 т/га; 9) N«Ao + навоз 40 т/га; 10) NaP^K*, + навоз 40 т/га; 11) КнРш+навоз 40 т/га + ЦП 20 т/га; 12) Навоз 40 т/га + ЦП 20 т/га
Минеральные удобрения в форме азофосфата (N^-Pij-Ko), хлористый калий, полуперепревший навоз крупного рогатого скота (содержание N -0,45, Р205 - 0,26, К20 - 0,61 %) и ЦП в чистом виде вносились на соответствующих вариантах опыта. Расположение делянок - систематическое шахматное в 2 яруса, повторность - 4-х кратная. Общая и учетная площадь делянки - 6 м2 (1,5 х 4,0 м). Агротехника культур - общепринятая в Республике Мордовия.
Почва - чернозем выщелоченный среднемощный среднегумусный тяжелосуглинистый, содержащий в слое 0-25 см гумуса 6,2±0,8 %, подвижного фосфора и калия - 19,83+2,3 и 23,3+1,8 мг/100 г соответственно, имеющий
рНмд,, - 6,86±0,О5, рНС0Л. -5,64±0,1, Нг - 5,8±1,2 мг-экв., S - 32,8±2,2 мг-экв/100 г почвы, V - 85±4 %. Материнская порода - делювиальная глина, в с мелкими включениями типичных для нее меловых журавчиков, образовавшихся в'результате выщелачивания карбонатов. Мощность гумусового горизонта 50-60 см. Карбонатный слой залегает на глубине 105 см.
Схемы лабораторных опытов. Целью исследований в лабораторных опытах являлось изучение влияния возрастающих доз (опыт 1) и различных фракций (опыт 2) цеолитсодержащей породы (ЦП) на основные агрохимические свойства почвы. Опыты по компостированию ЦП с почвой, просеянной через сито в 1 мм, проводили в стеклянных сосудах при температуре 18-20 "С и влажности 70 % от ПВ, которую поддерживали на постоянном уровне (весовым методом). Масса воздушно-сухой почвы - 200 г. Повторность опытов - 3-х кратная.
Схема лабораторного опыта 1: 1) без удобрении (контроль); 2) NPK; 3) NPK + СаСОз по 1.0 Нг; 4) NPK. + ЦП 10 т/га; 5) NPK + ЦП 20 т/га; 6) NPK. -і- ЦП 40 т/га; 7) ЦП 20 т/га. В почву вносились в соответствии со схемой опыта Naa, PCJ, Кх (по 0,1 г/сосуд), СаСОз ч.д.а. (0,53 г/сосуд), ЦП (образец 16) от 0,67 г/сосуд (10 т/га) до 2,67 г/сосуд (40 т/га). Отбор почв для последующих анализов проводили через 7, 15, 30 и 60 суток.
Схема лабораторного опыта 2: 1) без ЦП (контроль); 2) ЦП 20 т/га фракция < 0,25 мм; 3) ЦП 20 т/га фракция 0,25 - 0,50 мм; 4) ЦП 20 т/га фракция 0,50 - 1,00 мм; 5) ЦП 20 т/га фракция 1 - 2 мм; 6) ЦП 20 т/га фракция 2-3 мм; 7) ЦП 20 т/га фракция 3-5 мм. В почву были внесены в соответствии со схемой опыта разные фракции ЦП (образец 16) из расчета 1,34 г/сосуд или 20 т/га. Отбор почв для последующих анализов проводили через 15 и 30 суток. Почва в лабораторных опытах - чернозем выщелоченный тяжелосуг-лннистый гор.А) со следующими агрохимическими показателями
V,%
Агрохимические свойства почвы и цеолитсодержащих пород определяли общепринятыми методами: рНС0Л и рНВ0Ъ - потенциометрически, суммы обменных оснований — по Каппену - Гильковицу, гидролитической кислотности - по Каппену, степень насыщенности основаниями - расчетным способом, содержание подвижных форм Р205 и К20 - по Кирсанову.
Образцы цеолитсодержащих пород предоставлены Комитетом природных ресурсов Республики Мордовия. Определение физических свойств цеолитсодержащих пород осуществляли общепринятыми методами: гигроскопической воды в породе - термогравиметрическим методом (5 ч при 105 С); объемной массы «отдельных блоков» - парафиновым; объемной (насыпной) массы образцов с размером частиц менее 1 мм - общепринятым методом; плотности твердой фазы породы - пикнометрическим; капиллярной и полной влагоемкости (водовместимости) - по общепринятой методике; грануломет-
рического состава - методом пипетки по Качинскому; потери от прокаливания - термическим способом при 900 С; удельной поверхности - эксикатор-ным методом; обменного калия - по Масловой; валового натрия - по Смиту, обменного натрия по Антипову - Каратаеву, обменного кальция и магния -трилонометрически; содержание карбонатов - общепринятым методом; содержание тяжелых металлов - рентгенофлуоресцентным методом на приборе «Спектроскоп», радиоактивности - радиометрическим. Повторность определений - 2-4-х кратная.
Качественный и химический анализ растительных образцов однолетних трав, озимой ржи, яровой пшеницы выполнен на анализаторе «N1RSCAN-NER-4250» в агрохимической лаборатории Мордовского НИИ сельского хозяйства. Статистическая обработка результатов исследований осуществлялась дисперсионным и регрессионным методами на ПЭВМ. Энергетическую оценку применения цеолитсодержащей породы и удобрений проводили по методике, разработанной РАСХН (1994).