Содержание к диссертации
Введение
1. Обзор литературы 6
1.1 Изменение плодородия почв под действием осадков сточных вод.. 6
1.2 Влияние ОСВ на урожайность сельскохозяйственных культур 16
1.3 Использование отходов производства в земледелии 19
1.4 Изменение плодородия почв при известковании 24
2. Условия, схемы опытов и методика проведения исследований... 28
2.1 Условия почвообразования 28
2.2 Почвенный покров 33
2.3. Погодные условия в годы проведения опытов 35
2.4 Место проведения и схема опытов 37
2.5 Методы лабораторных исследований 41
3. Изменение агрофизических свойств чернозема выще лоченного под влиянием осв, опп и доломитовой муки 43
3.1 Структура почвы 43
3.2 Общие физические свойства почвы 61
3.3 Запасы воды и водопотребление растений 84
4. Изменение агрохимических свойств чернозема выщелоченного под влиянием биологической, химической мелиорации и минеральных удобрений 109
4.1 Влияние осадков сточных вод на содержание гумуса в черноземе выщелоченном 109
4.2 Пищевой режим почвы . 116
4.3 Влияние биологических химических мелиорантов и удобрений на физико-химические свойства чернозема выщелоченного 133
5. Влияние осв на содержание тяжелых металлов в черноземе выщелоченном 145
6. Влияние биологических и химических мелиорантов и удобрений на урожайность сельскохозяйствен ных культур 151
7. Энергетическая эффективность использования биологических, химических мелиорантов и удобрений... 161
Выводы 166
Предложения производству 169
Литература 170
Приложения 186
- Влияние ОСВ на урожайность сельскохозяйственных культур
- Погодные условия в годы проведения опытов
- Запасы воды и водопотребление растений
- Влияние биологических химических мелиорантов и удобрений на физико-химические свойства чернозема выщелоченного
Введение к работе
Повышение почвенного плодородия и экологической устойчивости почв на современном этапе невозможны без широкой мелиорации земель. Для эффективного применения различных средств мелиорации на черноземах выщелоченных необходима разработка агробиологических основ мелиоративных приемов, позволяющих оптимизировать их использование на основе системного подхода к изучению почвенного плодородия. Выбор мелиоративных приемов должен быть сопряжен с конкретными почвенно-климатическими условиями и с экологическими ограничениями, учетом их энергоемкости и энергетической эффективности.
Из основных элементов агроэкосистемы наиболее существенными с экологических позиций являются приемы биологической и химической мелиорации, направленными на возврат органического вещества в почву при минимальном использовании минеральных удобрений. Биологические и химические мелиоранты способны улучшать гумусовое состояние, структуру почв и питательный режим растений, снижать испарение влаги, активизировать газообмен между почвой и атмосферным воздухом и т.д.
В настоящее время накоплен значительный зарубежный опыт применения отходов промышленности и осадков сточных вод (ОСВ) в качестве мелиорантов под сельскохозяйственные культуры в опытно-производственных ІІ производственных условиях. В условиях Российской Федерации применение отходов промышленности и осадков сточных вод для мелиорации почв носит ограниченный характер, поэтому возникает потребность в научном обосновании выбора и применения приемов биологической и химической мелиорации на черноземах выщелоченных Среднего Поволжья, а также их экологической и энергетической оценки.
Цель исследований: целью настоящей работы являлось изучение влияния осадков сточных вод, отходов поролонового производства, фосфорно-калийных удобрений и известкования на агромелиоративное состояние чернозема выщелоченного и урожайность сельскохозяйственных культур.
В задачи исследований входило:
1. Изучить влияние осадков сточных вод, отходов поролонового производства, фосфорно-калийных удобрений и известкования на структурное состояние и общие физические свойства чернозема выщелоченного.
Установить влияние осадков сточных вод, отходов поролонового производства, фосфорно-калийных удобрений и известкования на запасы воды в почве и водопотребление растений.
Определить влияние повторного внесения осадков сточных вод и известкования на содержание гумуса в черноземе выщелоченном.
Изучить влияние осадков сточных вод, отходов поролонового производства, фосфорно-калийных удобрений и известкования на пищевой режим чернозема выщелоченного.
Выявить изменение физико-химических свойств чернозема выщелоченного под влиянием осадков сточных вод, отходов поролонового производства, фосфорно-калийных удобрений и известкования.
Провести сравнительную оценку по влиянию на плодородие почвы традиционных фосфорно-калийных удобрений и отходов поролонового производства.
Определить влияние повторного внесения осадков сточных вод на накопление тяжелых металлов в черноземе выщелоченном и в продукции растениеводства.
Установить влияние изучаемых мелиоративных приемов на урожай- -ность сельскохозяйственных культур.
Рассчитать энергетическую эффективность использования в качестве мелиорантов осадков сточных вод, отходов поролонового производства и доломитовой муки.
Научная новизна. Впервые в условиях лесостепного Поволжья на черноземах выщелоченных в зернопаровом севообороте изучено влияние повторного внесения осадков сточных вод, известкования на плодородие почвы и урожайность сельскохозяйственных культур.
. 5
Установлено изменение агромелиоративного состояния чернозема выщелоченного при использовании в качестве мелиорантов отходов поролонового производства и доломитовой муки.
Дана сравнительная оценка по влиянию на плодородие почвы традиционных фосфорно-калийных удобрений и отходов поролонового производства.
Практическая значимость работы. Полученный экспериментальный материал может быть использован для разработки приемов биологической и химической мелиорации черноземов выщелоченных. Применение экологически безопасных норм ОСВ в качестве биомелиорантов и фосфорно-калийных отходов поролонового производства дает возможность предупредить развитие деградации черноземов выщелоченных, улучшить агромелиоративное состояние почвы и повысить продуктивность сельскохозяйственных культур. Основные положения, выносимые на защиту:
Агромелиоративная, экологическая целесообразность использования осадков сточных вод, доломитовой муки и отходов поролонового производства в качестве мелиорантов под полевые культуры на черноземе выщелоченном.
Сравнительная оценка влияния на плодородие чернозема выщелоченного и продуктивность полевых культур традиционных фосфорно-калийных удобрений и отходов поролонового производства.
Дозы и способы внесения осадков сточных вод и отходов поролонового производства в чистом виде и в сочетании с доломитовой мукой.
Влияние ОСВ на урожайность сельскохозяйственных культур
Результаты исследований свидетельствуют о высокой отзывчивости культур на внесение ОСВ (В.Н. Воропаев, 1990). Применение ОСВ в дозе 30 т/га под картофель и овес обеспечивало прибавки (в среднем за 2 года) 4,40 и 0,52 т/га соответственно или 22 и 29%.
Прибавка урожайности от известкования по картофелю составила 3,60, а зерна овса - 0,20 т/га. Кормовая свекла хорошо реагировала на внесение ОСВ совместно с калийными удобрениями, обеспечив прибавку в 11,7 т/га при урожайности на контроле 55,60 т/га. Использование извести под кормовую свеклу на фоне осадка повышало урожайность на 9,70 т/га (И.А. Иванов, В.Ф. Иванова, Е.И. Кравчук и др., 1996). Анализ данных опыта Г.Е. Мерзлой и др. (1995) с факториальной схемой показал, что на фоне калийных удобрений внесение ОСВ под горохоовсяную смесь по мере увеличения доз от 10 до 30 т/га повышало урожайность сена с 3,9 на контроле до 4,7 т/га, прибавки составляли при этом от 0,26 до 0,77 т/га. Исследованиями Л.Н. Михайлова (1996), проводимыми в Самарской области, установлено, что ОСВ по своей удобрительной ценности превосходит навоз, причем их эффективность на супесчаной почве выше, чем на обыкновенном черноземе. Определено, что в условиях вегетативного опыта на обыкновенном черноземе, по мере повышения доз ОСВ, значительно увеличивается биологический урожай горохо-овсяной смеси (на 25,6-57,7%) и яровой пшеницы (на 18,3-51,1%). На супесчаной почве урожай возрастал соответственно на 18,0-47,5 и 22,9-102,2%, а зерна пшеницы на 40,0-87,2 и 24,4-107,3%. Данные производственных опытов в 1986-1990 гг. (Л.А. Жукова, А.Ф. Пех-лецкая, А.Ф. Сулима, Г.А. Русаков, З.Д. Ихласова, 1992) подтвердили результаты полевых как по прибавкам урожая, так и по качеству выращенной продукции при использовании ОСВ. Высокие прибавки урожая получены не только по отношению к варианту без удобрений, но и к варианту с применением NPK. Так, урожайность озимой ржи по фону минеральных удобрений составила 31,7 ц/га, а ОСВ 20 т/га на фоне NPK — 60,5 ц/га. Урожайность озимой пшеницы равнялась соответственно 48,0 и 55,1 ц/га при хорошем качестве продукции.
Полученные результаты на черноземе выщелоченном показали, что с увеличением дозы ОСВ урожайность пшеницы повышалась, причем максимальная прибавка урожая пшеницы (48%) отмечена в варианте с 60 т/га ОСВ. Анализ качества зерна пшеницы свидетельствуют о том, что с повышением урожайности содержание белка и клейковины в нем падает. (А.П. Щербаков, Х.А. Джувеликян, 1989). Исследования, проведенные на типичной дерново-подзолистой почве (рН 6,2, гумус - 1,9%), показали, что при внесении 40 и 60 т/га ОСВ прибавка урожая зерна ячменя составила соответственно 13,1 и 21,7 ц/га при содержании тяжелых металлов в растениях ниже ПДК (А.К. Новожилов, 1997). Достоверные прибавки урожая ячменя были получены при внесении 30 т/га ОСВ, а на яровой пшенице, горохе и гречихе при внесении 40 т/га. Наибольшая продуктивность культур получена при внесении 50 т/га ОСВ, при этом прибавка относительно контроля составила: ячменя - 4,2 ц/га, яровой пшеницы - 2,4 ц/га, гороха - 3,6 ц/га, гречихи 4,1 ц/га (СП. Ломов, И.Н. Зеленин, З.А. Кирасиров и др., 1998). Осадки сточных вод в прямом действии значительно повышают урожайность зеленой массы кукурузы на 9,1-15%), и в значительной степени увеличивают выход сухого вещества и кормовых единиц с 1 га посева (Л.Н. Михайлов, 1993). Результаты исследований В.А. Касатикова (1988) свидетельствуют о высокой агроэкономичной эффективности использования ОСВ на удобрения, которые обеспечивают максимальные прибавки урожая культур севооборота при дозах 30...60 т/га. При совместном внесении с минеральными удобрениями наибольший эффект отмечается от азотно-калийного и полного минерального удобрения. Высокое последействие ОСВ проявляется и на 3-й год ротации севооборота. Прибавки урожая пропашных и зерновых культур в микрополевом опыте от осадков в дозе 30 т/га сухого вещества составляли 20...25%. В полевом опыте прибавки урожая сена вико-овсяной смеси от внесения 10 и 30 т/га осадков равнялись соответственно 6,6 и 19,7%). Наличие тяжелых металлов как в зеленой массе вико-овсяной смеси, выращенной при внесении ОСВ, так и в почве после уборки не превышало ПДК (Г.Е. Мерзлая, В.А. Гаврилова, И.Б. Савельев, В.Ф.Ефремов, 1991). Исследованиями С.Ф. Покровской, В.А. Касатикова (1987) выявлено, что кукуруза более отзывчива на ОСВ и менее чувствительна к избытку ОСВ по сравнению с ячменем. Прибавка урожайности зеленой массы кукурузы в год внесения ОСВ в интервале 20...40 т/га составляла 20 т, тогда как ячменя - 0,6 и 13,2 ц/га соответственно. Использование 40 т/га ОСВ, как отдельно, так и известью (4 т/га), под зяблевую вспашку повышало урожай ячменя в 2,2 раза, многолетних трав - в 2,8 раза. Данные производственных опытов в 1986-1990 гг. (Л.А. Жукова, А.Ф. Пех-лецкая, А.Ф. Сулима, Г.А. Русаков, З.Д. Ихласова, 1992) подтвердили данные полевых опытов как по прибавкам урожая, так и по качеству выращенной продукции при использовании ОСВ. Высокие прибавки урожая получены не только по отношению к варианту без удобрений, но и к варианту с применением NPK. Полученные результаты на черноземе выщелоченном показали, что с увеличением дозы ОСВ урожайность пшеницы повышалась, причем максимальная прибавка урожая пшеницы (48%) отмечена в варианте с 60 т/га ОСВ. (А.П. Щербаков, Х.А. Джувеликян, 1989). Результаты исследований Г.Е. Мерзлой (1995) показали, что осадок в год внесения на фоне калийных удобрений при увеличении доз от 10 до 30 т/га повышал урожайность сена однолетних трав на 0,26-0,77 т/га. Полученные данные в мелкоделяночных опытах с пропашными и зерновыми культурами свидетельствуют о высокой отзывчивости изучаемых культур на осадок сточных вод. Исследования, проведенные на типичной дерново-подзолистой почве (рН 6,2, гумус - 1,9%), показали, что при внесении 40 и 60 т/га ОСВ, прибавка урожая зерна ячменя составила соответственно 13,1 и 21,7 ц/га, при содержании тяжелых металлов в растениях ниже ПДК (А.К. Новожилов, 1997).
Погодные условия в годы проведения опытов
Почвенный покров Пензенской области в целом можно определить как вполне характерный для Среднерусской почвенно-географической провинции лесостепной зоны. Соответственно основной ландшафтной особенностью лесостепей по пространственному чередованию в них лесных и степных формаций - главными "строителями" почвенного покрова являются почвы двух генетических типов: серые лесные и черноземы с преобладанием оподзоленных, выщелоченных и типичных черноземов. Кроме этих автоморфных зональных типов большую площадь занимают полугидроморфные и гидроморфные почвы особого пойменно-эллювиального ряда, малыми площадями встречаются некоторые иные почвы. Зональный характер названных почв значительно нарушается условиями рельефа, геологическим строением и контрастами растительного покрова. Характерной особенностью почвенного покрова области является отсутствие комплексности (Почвы Пензенской области/Волжский Государственный проектный институт по землеустройству, Пензенский филиал, т.1, Пенза, 1978, 281 с).
Основная площадь земель занята черноземными почвами - 75,3% всей земельной площади. Из них около 70% распахано. Серые, темно-серые и светло-серые лесные почвы, развивающиеся на мелкоземлистых отложениях, занимают площадь 20,0%. Лугово-черноземные и луговые почвы, близкие по своему природному плодородию к черноземам занимают 4%. Прочие почвы занимают 0,7% (К.А. Кузнецов и др., 1966). Смытые (эродированные) почвы вместе с почвами овражно-балочной сети составляют более 20% площади. Исследования по изучению влияния ОСВ, ОПП, фосфорно-калийных удобрений и доломитовой муки на агромелиоративное состояние чернозема выщелоченного и урожайность сельскохозяйственных культур проводились в стационарных опытах в период с 1997 по 2004 г. Опытный участок расположен на относительно выровненном водораздельном плато. Почвенный покров опытного участка представлен черноземом выщелоченным среднегумусным среднемощным тяжелосуглинистым. Профиль чернозема выщелоченного имеет следующее строение и морфологические признаки: Ап0-28 см. Темно-серый, комковатый, структурные агрегаты пересыпаны порошковатой массой. Переход в подпахотный горизонт по окраске постепенный, а по структуре отчетливый. А 26-50 см. Темно-серый, зернисто-комковатый. Встречаются ясно-оформленные кротовины в виде округлых темно-бурых пятен. Переход в горизонт Bi постепенный по окраске. Bi 50-70 см. Темно-серый с буроватым оттенком, ореховато-мелкокомковатый. Встречаются кротовины. Переход в горизонт Вг постепенный. Вг 79-101. Неоднородный по окраске, на буром фоне имеются более темные языки гумусовых затеков. Структура комковато-ореховатая. Переход в горизонт С отчетливый. Ск — карбонатная материнская порода. Гипс и легкорастворимые в профиле почвы отсутствуют. Содержание гумуса в пахотном горизонте 6,9-7,0%, падение его вниз по профилю равномерное. Реакция почвенного раствора в верхнем слое слабокислая.
Сумма поглощенных оснований высокая - от 35,7 до 36,8 мг-экв на 100 г почвы с явным преобладанием кальция. Такой поглощающий комплекс предохраняет почву от разрушения ее коллоидной части и гумуса и способствует образованию водопрочной структуры. Эти почвы содержат довольно много общего азота, количество его в пахотном слое колеблется от 0,4 до 0,5%. Большая часть находится в почвах в недоступной для растений форме. Подвижные формы азота переходят в доступные для растений соединения в результате микробиологических процессов, которые проходят при довольно высокой температуре и увлажнении почвы. Этим обстоятельством объясняется то, что минеральные азотные удобрения оказывают эффективное воздействие на сельскохозяйственные культуры особенно в ранневесенний период. Содержание щелочногидролизуемого азота составляет 108,0-126,0 кг на 100 г почвы. Количество подвижных форм фосфора в пахотном слое от 107,0 до 108,0 мг на 1 кг почвы, что соответствует среднему содержанию. Содержание обменного калия в пахотном горизонте от 153,0 до 163,0 мг на 1 кг почвы.
Запасы воды и водопотребление растений
Общий запас воды. Вода — один из незаменимых факторов, определяющих жизнедеятельность организмов. Нормальное развитие растений и почвенных микроорганизмов невозможно без достаточного количества влаги. Для создания 1 г сухого вещества растения расходуют от 200 до 1000 г воды. В мелиоративном отношении особенно важное значение вода приобретает как физическая система, находящаяся в сложных взаимоотношениях с твердой и газообразной фазами почвы и растениями. Вода в почве рассматривается как подвижная система, в которой в зависимости от термодинамических условий почвенной среды изменяется сочетание составляющих компонентов — газов и растворенных веществ, а с ними и биологические явления. Чтобы почва могла служить средой для развития растений, жидкая вода должна присутствовать в почве в определенных соотношениях с другими ее фазами — газообразной и твердой. Запас воды в почве, учитываемый в течение вегетационного периода, позволяет судить об обеспеченности влагой сельскохозяйственных растений. В агрономической практике важно учитывать общий и полезный запасы воды в почве.
По A.M. Шульгину (1967), оптимальный запас продуктивной влаги в метровом слое почвы в период вегетации находится в пределах от 100 до 200 мм, а в пахотном слое - от 20 до 50 мм. Данные о динамике общих запасов воды в опыте 1 представлены в таблицах 23 и 24. Как свидетельствуют результаты исследований, в условиях 1997 года в начале вегетационного периода общий запас воды в пахотном горизонте на вариантах с мелиорантами не уступали контрольному варианту и колебались от 102,6 до 105 мм. В метровом слое почвы общий запас воды на вариантах с ОСВ были выше контрольных значений на 6,5-32,5 мм и колебались в зависимости от норм и фона, в пределах от 411,1 до 437,1 мм. Максимальное значение общего запаса воды в метровом слое почвы в начале вегетации озимой пшеницы было отмечено на варианте с использованием 100 т/га ОСВ по известковому фону (437,1 мм). Перед уборкой озимой пшеницы (1997 г.) общий запас воды в пахотном горизонте колебался по вариантам опыта от 93,4 до 98,6 мм, при минимальном значении на варианте с использованием 100 т/га ОСВ. В метровом слое, в конце вегетации озимой пшеницы, общий запас воды на контрольном варианте составил 381,9 мм. На вариантах с использованием ОСВ без известкового фона общий запас воды варьировал в интервале от 387,0 до 399,5 мм, превышая контрольные значения на 5,1-17,6 мм. На вариантах с использованием ОСВ по известковому фону общий запас воды составлял 387,7-395,0 мм, что выше контроля на 5,8-13,1 мм. В 1998 году в начале вегетационного периода общий запас воды в метровом слое на контроле составил 474,5 мм. На вариантах с ОСВ по известковому фону и без известкования он изменялся в интервале от 481,7 до 499,8 мм. Разница с контрольным вариантом составляла 7,2-25,3 мм. По завершению вегетации проса общий запас воды в пахотном горизонте колебался от 87,0 до 92,4 мм. Различия по вариантам были несущественными.
В метровом слое почвы на контрольном варианте общий запас воды составил 400,7 мм. Максимальный общий запас воды был отмечен на варианте с использованием ОСВ нормой 100 т/га (421,5-423,6 мм). В 1999 году общий запас воды в посевах яровой пшеницы на варианте без мелиорантов (контроль) в пахотном горизонте изменялся от 66,0 до 99,0 мм, в метровом слое — от 303,1 до 489,6 мм, при максимальных значениях в начале вегетации. На вариантах с ОСВ в начале вегетации общий запас воды в пахотном горизонте изменялся в пределах от 101,4 до 103,8 мм, а в метровом слое от 502,5 до 521,0 мм. Разница с контролем в первом случае составляла 2,4-4,8 мм, во втором — 2,9-21,4 мм. Максимальный общий запас воды был отмечен на вариантах с использованием 80 и 100 т/га ОСВ (519,8-521,9 мм). В конце вегетационного периода общий запас воды в метровом слое на контроле составлял 303,1 мм, на вариантах с ОСВ он колебался от 307,1 до 330,8 мм. Причем, общий запас воды в метровом слое возрастал по мере увеличения норм ОСВ. В 2000 году, перед посевом ячменя общий запас воды в пахотном горизонте на контрольном варианте составлял 109,1 мм, а на вариантах с ОСВ 107,2-110,6 мм, т.е. различия по вариантам были незначительными. В метровом слое почвы общий запас воды на контроле составлял 506,5 мм, а на вариантах с ОСВ, по мере увеличения норм внесения, он возрастал от 510,4 до 528,5 мм. Доломитовая мука оказала несущественное влияние на общий запас воды в метровом слое почвы. В конце вегетационного периода общий запас воды в пахотном и метровом слоях почвы был ниже исходного, однако тенденция в его динамике по вариантам сохранилась. В 2002 году (вторая ротация севооборота) в начале вегетационного периода общий запас воды на варианте без мелиорантов, в слое почвы 0-30 см составлял 89,2 мм, а в метровом слое — 453,2 мм (таблица 24). На вариантах с использованием ОСВ без известкования общий запас воды в слое почвы 0-30 см изменялся в интервале от 88,7 до 91,1 мм. Различия с контролем были несущественные. При использовании ОСВ по известковому фону общий запас воды в слое почвы 0-30 см изменялся от 90,5 до 94,6, разница с контролем составила 1,3-5,4 мм. Максимальный запас воды в пахотном горизонте был отмечен на варианте с использованием 100 т/га ОСВ (94,6 мм). В метровом слое почвы на вариантах с использованием ОСВ без известкования общий запас воды колебался от 461,0 до 478,1 мм, при максимальном значении на варианте с использованием биомелиоранта нормой 100 т/га (478,1 мм). Разница с контрольным вариантом равнялась, в зависимости от норм биомелиоранта, 7,8-24,9 мм.
Влияние биологических химических мелиорантов и удобрений на физико-химические свойства чернозема выщелоченного
Емкость поглощения и сумма обменных оснований. Количество и состав обменных катионов — важнейшее с теоретической и практической точек зрения параметры коллоидного комплекса. Однако они могут изменяться при антропогенном воздействии на почву, в условиях активизации процессов минерализации биогенных остатков и гумуса и миграции соединений по профилю почвы, в том числе тонких коллоидов.
В условиях интенсивного сельскохозяйственного использования почв с урожаем отчуждается значительное количество кальция и магния, что приводит к снижению концентрации этих ионов в почвенном растворе. Для создания равновесия из почвенного поглощающего комплекса высвобождаются в почвенный раствор обменнопоглощенные основания кальция и магния, а их место занимают другие катионы почвенного раствора. В черноземных почвах лесостепи, как правило происходит замена оснований в почвенном поглощающем комплексе на катион водорода и несмотря на их высокую буферную способность это приводит к увеличению кислотности.
Как свидетельствуют результаты исследований, использование ОСВ в качестве биомелиоранта способствовало накоплению гумуса и катионов кальция и магния, что в определенной степени повлияло на катионную емкость обмена и состав обменных катионов в почвенном поглощающем комплексе чернозема выщелоченного (приложение 2).
На варианте без мелиорантов (контроль) за период исследований на метилась тенденция к уменьшению емкости катионного обмена, что связано с процессом минерализации гумуса. За период с 1996 по 2004 год емкость катионного обмена на этом варианте уменьшилась на 0,44 мг-экв на 100 г почвы и составила в 2004 году 39,79 мг-экв на 100 г почвы. На вариантах с биомелиорантом, в зависимости от фона и норм, определилась четкая тенденция к увеличению емкости катионного обмена. По завершению первой ротации севооборота емкость катионного обмена на этих вариантах изменялась в пределах от 40,50 до 41,71 мг-экв на 100 г почвы, при значении на контрольном варианте 39,81 мг-экв на 100 г почвы. Максимальное значение емкости катионного обмена было отмечено на варианте с использованием 100 т/га биомелиоранта по известковому фону (41,71 мг-экв на 100 г почвы). При повторном внесении биомелиоранта (вторая ротация севооборота) произошло дальнейшее увеличение емкости катионного обмена. В 2004 году, после уборки яровой пшеницы катионная емкость обмена на вариантах с биомелиорантом варьировала в интервале от 40,96 (ОСВ 40 т/га) до 44,07 мг-экв на 100 г почвы (ОСВ 100 т/га + СаСОз). Увеличение по отношению к исходной составляло 0,65-3,75 мг-экв. на 100 г почвы. Разница с контрольным вариантом изменялась, в зависимости от норм и фона мелиорантов, в пределах от 1,17 до 4,28 мг-экв. на 100 г почвы. Максимальное значение емкости катионного обмена во вторую ротацию, как и в первую, было на варианте с использованием 100 т/га биомелиоранта по известковому фону (44,07 мг-экв. на 100 г почвы). Таким образом, увеличение емкости катионного обмена определяется количеством органического вещества, поступившего в почву с биомелиорантом и количеством вновь образованных гумусовых веществ. В результате проведенных исследований установлено, что отходы поролонового производства, традиционные фосфорно-калийные удобрения и доломитовая мука не оказали существенного влияния на изменение емкости катионного обмена в черноземе выщелоченном (опыт 2).
Так, на контрольном варианте емкость катионного обмена изменялась по годам исследования от 40,65 до 40,68 мг-экв. на 100 г почвы, на варианте с доломитовой мукой — от 40,62 до 40,66 мг-экв. на 100 г почвы, и на варианте с удобрениями — от 40,54 до 40,72 мг-экв. на 100 г почвы (приложение 3). Химические и биологические мелиоранты оказали определенное влияние на состав обменных катионов в почвенном поглощающем комплексе, в нем увеличилась доля участия катионов кальция и магния и уменьшилось содержание ионов водорода (таблица 40). На варианте с доломитовой мукой сумма обменных оснований за первую ротацию севооборота увеличилась по сравнению с исходной на 1,6.7 и составила 38,38 мг-экв. на 100 г почвы. Во вторую ротацию севооборота увеличение суммы обменных оснований в почве под действием разового внесения доломитовой муки не наблюдалось. На контрольном варианте наметилась тенденция к уменьшению суммы обменных оснований. Разница с исходным значением в 2004 году составила 0,57 мг-экв. на 100 г почвы. При использовании ОСВ сумма обменных оснований на вариантах без известкования за первую ротацию севооборота возросла на 0,52-1,29 мг-экв. на 100 г почвы. Разница с контрольным вариантом составила 1,11-1,95 мг-экв. на 100 г почвы. Максимальное значение суммы обменных оснований по завершению первой ротации севооборота было отмечено на варианте с использованием 100 т/га биомелиоранта по известковому фону (40,54 мг-экв. на 100 г почвы). Разница с контрольным вариантом составляла 4,39 мг-экв. на 100 г почвы. После уборки третьей культуры в 2004 году (вторая ротация севооборота) сумма обменных оснований на вариантах с ОСВ без известкования в зависимости от норм изменялась от 38,06 (40 т/га ОСВ) до 40,68 (100 т/га ОСВ), а на произвесткованной почве — от 40,39 (40 т/га ОСВ) до 43,05 мг-экв. на 100 г почвы (100 т/га ОСВ). Отклонение от исходных значений составляло в первом случае 1,3-3,87, во втором случае 3,63-6,24 мг-экв. на 100 г почвы.
