Содержание к диссертации
Введение
Обзор литературы
1.1. Влияние известкования на свойства почвы. 10-18
1.2. Потери кальция и магния из почвы, и факторы влияющие на них . 18-20
1.3. Известкование как фактор повышения урожая. 20-24
1.4. Природоохранная роль известкования 24-26
1.5. Эффективность применения силикатной формы химических мелиорантов в земледелии 26-30
1.5.1.Агроэкологическая оценка применения металлургических шлаков в сельском хозяйстве в качестве известковых удобрений 30-45
1.5.2. Агроэкологическая оценка эффективности золы как известкового удобрения 45-50
1.6. Нормирование содержания тяжелых металлов 50-54
2. Глава. Экспериментальная часть
2.1. Природно-климатические условия 55-56
2.2. Объекты и методы исследований 57-62
2.3. Аналитические и статистические методы исследований 62-63
Глава 3. Эффективность повторного известкования дерново-подзолистой почвы
3.1. Изменение агрохимических свойств дерново-подзолистой легкосуглинистой почвы при известковании различными формами мелиорантов 64-77
3.2. Эффективность различных доз извести при периодическом известковании . 77-83
3.3. Влияние известкования на содержание и свойства гумуса 83-87
3.4. Влияние силикатной формы известковых удобрений на изменение агрохимических свойств дерново-подзолистой тяжелосуглинистой почвы 87-95
4. Продуктивность сельскохозяйственных культур при использовании известьсодержащих отходов промышленности в качестве мелиорантов 96
4.1. Эффективность различных форм основного и возрастающих доз повторного известкования на продуктивность звена севооборота 96-108
4. 2. Влияние силикатных форм известковых удобрений на продуктивность сельскохозяйственных культур 108-113
5. Экологическая оценка влияния различных форм мелиорантов на плодородие дерново-подзолистых почв и качество растениеводческой продукции
5.1. Изменение содержания тяжелых металлов в дерново-подзолистой почве при использовании металлургического шлака и торфяной золы в качестве известкового удобрения 113-121
5.2. Влияние известьсодержащих отходов промышленности на качество продукции сельскохозяйственных культур 121 - 125
Основные выводы 126-127
Предложения производству 127
Список используемой литературы 128-144
- Потери кальция и магния из почвы, и факторы влияющие на них
- Объекты и методы исследований
- Эффективность различных доз извести при периодическом известковании
- Влияние силикатных форм известковых удобрений на продуктивность сельскохозяйственных культур
Введение к работе
Избыточная кислотность среды в почве, особенно при высоком содержании активного алюминия, является одной из главных причин низкой продуктивности сельскохозяйственных культур и ряда отрицательных экономических и экологических последствий. В частности на этих почвах на 30-40% снижается эффективность минеральных удобрений, в 3 - 8 раз увеличивается накопление в растениях тяжелых металлов и радионуклидов. Ежегодный недобор урожая сельскохозяйственных культур только в Нечерноземной зоне из-за избыточной кислотности составляет ежегодно 8-10 млн. тонн сельскохозяйственной продукции в пересчете на зерно, в целом же по Российской Федерации 16-18 млн. тонн.
Оптимальная реакция среды в почве и насыщенность ее поглощающего комплекса основаниями являются обязательными условиями системы земледелия для зоны с промывным режимом увлажнения, в которой постоянно идет объективный процесс обеднения почвы основаниями вследствие их миграции с инфильтрационными водами, а также выноса с урожаями сельскохозяйственных культур. По нашим расчетам зона периодического известкования, включающая дерново-подзолистые, серые лесные, торфяно-болотные почвы и ненасыщенные основаниями черноземы составляет по крайней мере 60 млн га сельскохозяйственных угодий. Причем эта зона постоянно расширяется за счет обыкновенных черноземов с реакцией среды менее 5,5.
Больше половины пахотных почв Нечерноземной зоны имеет избыточную кислотность (рН менее 5,5), причем площадь кислых почв вследствие крайне низкого уровня известкования и резко отрицательного баланса кальция постоянно возрастает. По данным агрохимической службы на 01.01.2003 г. в Российской Федерации кислые почвы (рН 5,5) занимают более 40 млн.га или 31,8% от обследованной площади. Так, например, за последние годы площадь почв с избыточной кислотностью возросла (%) : в Смоленской области на 8,2, Владимирской на 4,3, Московской - на 3,8. В среднем по зоне потери каль ция из почвы вследствие вымывания с инфильтрационными водами и выноса урожаем на порядок выше его прихода.
Процесс увеличения кислотности почв ещё интенсивнее происходит в зоне не только выщелоченных и оподзоленных, но и обыкновенных черноземов. Так, в Белгородской области за период с 1979 по 2003 год площадь кислых почв увеличилась почти в 3 раза (с 12,4 до 35,6%), а площадь почв с сильнокислой реакцией среды в 7,6 раза. Выявлены площади почв с избыточной кислотностью там, где они раньше не фиксировались (Саратовская обл., Краснодарский край и др.).
Количественные параметры потерь оснований: в основном кальция и в меньшей мере магния исследованы недостаточно, несмотря на ряд лизиметрических опытов, проведенных в нашей стране за последние 20 лет. Без точного определения этих величин нельзя планировать такие мероприятия как известкование и поддержание оптимального уровня содержания подвижных форм магния в почве. В настоящее время при резком сокращении масштабов известкования (в 2003 г. было произвестковано 400 тыс. га при необходимых 7-8 млн. га) обеднение почвы основаниями достигло катастрофически высокого уровня. В результате происходит рост площадей кислых почва, которые по нашим расчетам достигают 56-55 млн. га (средняя ежегодная интенсивность подкисления среды в почве составляет 0,02-0,03 рН).
Реакция среды в почве оказывает сильное влияние не только на вымывание оснований, но и таких токсичных элементов как тяжелые металлы, попадание которых с инфильтрацией в грунтовые воды может влиять на их пригодность для водоснабжения населения.
Научно обоснованный расчет баланса кальция и магния в корнеобитае-мом слое пахотных почв становится важнейшей народно-хозяйственной и природоохранной задачей, без решения которой могут быть допущены большие потери в развитии, как агропромышленного комплекса, так и в экологическом отношении.
Важнейшее природоохранное и экономическое значение оптимизации реакции среды в почве и балансе кальция в земледелии учтено в практике сельского хозяйства ведущих капиталистических стран мира (США, Англии, Германии), в которых 70-80% затрат на известкование компенсируется государством. В США при меньшей чем в России площади почв, нуждающихся в известковании, уровень ежегодного применения известковых удобрений составляет 30-35 млн тонн (в 15 раз больше, чем в Российской Федерации). Максимальный уровень применения известковых удобрений в конце 80-х годов в России достигал 46 млн.тонн в год.
В истории земледелия за рубежом были неоднократно отмечены периоды резкого изменения реакции среды в почве в сторону увеличения кислотности среды из-за пренебрежения к известкованию, которые сопровождались применением мер для восстановления оптимальных параметров этого важнейшего агрономического показателя. Впервые с этим столкнулись в конце 19-го века в Англии. В послевоенный период имело место резкое увеличение площадей почв, нуждающихся в известковании в Германии. За период с 1956 по 1968 годы площадь почв со средней и низкой обеспеченностью известью, то есть нуждающихся в известковании, увеличилась в 6 раз. Аналогичный процесс происходит в настоящее время в Российском земледелии.
Учитывая особые климатические условия России, практика показала, что сельское хозяйство способно обеспечить население страны продовольствием и даже поставлять на экспорт. Однако резкий спад химизации обусловил значительное сокращение производства продукции. Низкая продуктивность и неустойчивость земледелия страны, связанная с неудовлетворительным состоянием сельскохозяйственных угодий, в ближайшем будущем может привести к необратимой утрате плодородия на обширных территориях.
Восстановление сельскохозяйственного производства возможно при условии окупаемости затрат на систему удобрений, обеспечивающую продуктивность пашни до 1 тонны зерна на душу населения, не превышающую 3-5 лет. Поэтому, известкование кислых почв, обуславливающее повышение экономической отдачи всех производственных факторов, становится первоочередным условием. При этом необходимы новые подходы к технологии известкования почв, приближающие к возможности управления агроценозом, что обусловит получение стабильных высоких урожаев.
В этой связи особое значение приобретают региональные научные исследования, в которых для оценки существующих резервов произвесткованных ранее почв возможно определение эффективности действия и последействия известкования, отзывчивости культур севооборотов на изменения агрохимических свойств почв, что позволит разработать рациональную систему удобрений, отвечающую поставленным задачам.
В 2004 г. сельскому хозяйству поставлено известковых удобрений в 22 раза ниже уровня 1988 года. Это обусловлено во многом ценой на химмелио-ранты. Так, в 2002 году отпускная цена на пылевидную муку колебалась от 200 до 416 руб/т, а за сыромолотую - от 36 до 75 руб/т. В среднем же тонна известняковой муки стоила 195 руб., стоимость известкования 1 га пашни (включая цену мелиоранта, расходы на его доставку и внесение в почву), по данным Министерства сельского хозяйства РФ, достигает 5-10 тыс. руб.
В таких условиях определенное значение приобретает возможность расширения сырьевой базы и поиск новых источников поставок мелиорантов с целью приближения их потребителю. Судя по оценке ряда научных учреждений нашей страны, известьсодержащие отходы могут успешно заменять стандартные мелиоранты, часто обеспечивая высокие прибавки урожаев, и, как правило, улучшая качество продукции. При этом земледелие получает дешевые удобрения, а в промышленности значительно уменьшаются отвалы отходов, и тем самым, предотвращается опасность загрязнения окружающей среды. Достаточно указать, что применение известьсодержащих отходов промышленности обходится примерно в 15 раз дешевле. Опыт зарубежного сельского хозяйства также показывает, что отходы промышленности можно утилизировать, не угрожая при этом окружающей среде. К настоящему времени в различных регионах страны и за рубежом проведены исследования по исполь зованию отходов промышленности в сельскохозяйственном производстве, которые свидетельствуют об агрономической ценности и возможном применении некоторых из них в качестве химических мелиорантов.
Ежегодный выход, например, всех металлургических шлаков достигает 40 млн.т., более 300 млн.т шлаков находится в отвалах, объём золоотвалов при ГРЭС только в Московской области составляет более 7 млн. тонн, не считая ежегодного их пополнения. При этом необходимо учитывать, что в 1997 г. принят закон «О безопасном обращении с пестицидами и агрохимикатами», который направлен на проведение в России единой государственной политики в области безопасного обращения с указанными препаратами в сельскохозяйственном производстве. Основы правил использования отходов промышленности установлены Федеральным законом «Об отходах производства и потреблении» принятым в 1998 г.
В связи с этим, необходимо изучить изменения содержания возможных токсикантов в почве и поступление их в растительную продукцию при систематическом применении отходов промышленности.
Вопрос о дозировках мелиорантов и периодичности их внесения является центральным в решении проблемы оптимизации реакции среды в почве. Ошибки в его решении могут приводить как к недобору урожая, та и к бесцельным затратам. Несмотря на то, что в нашей стране проведены длительные опыты с дозами извести и их результаты неоднократно обобщались, проблема определения оптимальных доз мелиорантов в условиях периодического известкования исследована ещё недостаточно.
Наши исследования посвящены ключевой для земледелия Нечерноземной зоны проблеме - изучению влияния периодического известкования на продуктивность сельскохозяйственных культур, агрохимические свойства дерново-подзолистых почв, выявление возможности применения металлургических шлаков и торфяной золы в качестве мелиорантов.
Научная новизна представленной диссертационной работы состоит в том, что впервые установлена закономерность влияния длительного последейст вия основного и повторного известкования на продуктивность полевого севооборота и динамику агрохимических свойств почвы. Установлены различия в характере действия форм химических мелиорантов на свойства почв. Экспериментально обосновано высокое агрономическое, ресурсосохраняющее и экологически безопасное действие на качество урожая, свойства почв силикатной формы известкового удобрения - металлургического шлака и торфяной золы.
Установлена закономерность изменения форм почвенной кислотности в зависимости от форм и доз известковых удобрений. Показано, что однократное внесение полной по гидролитической кислотности дозы известковых удобрений переводит в неактивное состояние обменную кислотность почвы не менее чем на 30 лет.
Разработана методика прогнозирования изменения кислотности почв и содержания, обменных кальция и магния в земледелии Нечерноземной зоны на ближайшую и отдаленную перспективу, которая используется в системе агрохимической службы РФ при определении потребности земледелия регионов в химических мелиорантах.
Практическая значимость работы состоит в том, что полученные в исследованиях данные являются научной основой для энерго - ресурсосберегающего и рационального применения известковых удобрений в условиях Центрального района Нечерноземья.
Результаты исследований были использованы в разработке комплексной программы сохранения и повышения плодородия почв Смоленской области на 2001 - 2005 годы. Материалы исследований используются при изучении курса «Основы земледелия» и «Агрохимия» в Смоленском сельскохозяйственном институте и РГАУ- Московская сельскохозяйственная академия имени К.А. Тимирязева.
Доказана целесообразность применения высокоэффективных форм известковых удобрений, позволяющих снизить затраты на известкование на 30-40%. Результаты исследований по агроэкологической эффективности торфя ной золы и металлургического шлака использованы в - «Методических указания по применению шлаков в качестве известкового удобрения» М., 2003 г. и «Методических указания по применению торфяной золы в качестве известкового удобрения» М., 2003 г.
Кроме того, утилизация отходов промышленности является решением важной природоохранной проблемы по предупреждению их неблагоприятного воздействия на окружающую среду.
Исследования проводились в 2000 - 2005 г.г. в многолетнем стационарном опыте, заложенном в Смоленском филиале ВИУА в 1968 году, в настоящее время это опытная станция по удобрениям и агропочвоведению при Смоленском НИИСХ и на Центральной опытной станции ВНИИА (ЦОС ВНИИА) в Московской области (Барыбино). Тема исследований являлась составной частью тематики научных работ, выполняемых институтом.
Автор выражает благодарность научному руководителю доктору биологических наук Акановой Н.И. и кандидату сельскохозяйственных наук Чиркову М.В. за постоянную поддержку и помощь при выполнении настоящей работы, а также сотрудникам ВНИИА имени Д.Н. Прянишникова докторам сельскохозяйственных наук: профессору Шильникову И.А. и Кирпичникову Н.А., директору опытной станции по удобрениям и агропочвоведению при Смоленском НИИСХ доктору с.-х. наук Дышко В.Н. и кандидату с.-х. наук, старшему научному сотруднику Удаловой Л.П. за оказанную помощь в проведении полевых, лабораторных и аналитических исследований.
Потери кальция и магния из почвы, и факторы влияющие на них
В условиях сельскохозяйственного производства пахотный и корнеоби-таемый слой почвы обедняется основаниями в результате их выноса с отчуждаемой растительной продукцией и миграции с инфильтрационными атмосферными осадками.
В условиях гумидного климата главный источник потерь кальция из пахотных почв - миграция его при промывании почвы атмосферными осадками.
В почве нет механизма фиксации кальция, и этот элемент занимает первое место по миграции из корнеобитаемого слоя с инфильтрационными водами (Шильников И.А.и др., 1996).
В природных условиях потери элементов из почвы компенсируются поступлением из атмосферы, с растительным опадом, из выветривающихся минералов. При хозяйственном использовании земли даже распашка целины приводит к резкому усилению фильтрации воды, а применение удобрений многократно увеличивает концентрацию в ней биогенных элементов, 70-80% которых составляют кальций и магний.
Высокие потери кальция из почвы с фильтрующимися водами отмечены в странах Западной Европы, где выпадает большое количество атмосферных осадков. По данным ряда авторов эти величины составляют, кг/га: Восточная Германия -231-338 (Рюбензам Э.,.Рауэ К, 1969), Западная Германия -81-666 (J.Kohnlein, Н Weichbrodt, 1971), 325-430 (A.Amberger, P. Schnager, 1973), Чехословакия- 255 (M.Kozak, 1971), Англия -62-162 (Г. Гарднер, Г.Гарнер, 1954), Франция -102-312 (M.Coppenet, 1969).
Обобщение результатов лизиметрических опытов и данных о динамике кислотности почвы в длительных опытах с дозами извести в нашей стране позволило ориентировочно установить усредненные для условий Нечерноземья среднегодовые потери кальция из пахотных почв в размере 140-180 кг/га, или 350-450 кг/га в пересчете на СаСОз (Шильников И.А., Лебедева Л.А., 1987). Так же было установлено, что потери кальция из почвы сильно возрастают при внесении физиологически кислых солей (К.П. Магницкий, 1962; Шильников И.А., Лебедева Л.А., 1987).
Выщелачивание магния из почвы происходит в меньших размерах, чем кальция 6,6-55,7кг/га (Бобрицкая М.А., Москаленко Н.Н., 1966; Мазур Г.А., Симачинский В.Н., 1976; Шильников И.А., 1987, 1991).
Все вышеуказанные потери кальция и магния из почвы вместе с отчуждением их с возрастающими урожаями сельскохозяйственных культур увеличивают общие потери этих оснований из почвы, что приводит к неблагоприятной для сельскохозяйственных растений кислой реакции, снижению подвижности важнейших элементов питания, ухудшению физико-химических свойств почвы.
Практически только известкование способно компенсировать естественные потери оснований из корнеобитаемого слоя. Органические удобрения эту функцию могут выполнять лишь при внесении высоких доз не менее 25...30 т/га ежегодно (Шильников И.А., 1991,1994), что в современных условиях малоосуществимо.
Таким образом, только научно обоснованное известкование может обеспечить положительный баланс Са и Mg , что способствует эффективному использованию минеральных удобрений и сохранению плодородия почв.
Оптимизация технологии известкования почв должна сопровождаться созданием и поддержанием заданного уровня реакции почв. Только в этом случае будет получена наивысшая оплата урожаем затрат на химическую мелиорацию почв Нечерноземной полосы.
Урожай сельскохозяйственных культур - это главный показатель эффективности используемых мероприятий. Действие извести на продуктивность сельскохозяйственных культур чрезвычайно разнообразно. На одной и той же почве та же доза извести может в сильной степени повысить урожай одних культур и незначительно урожай других. В то же время длительность последействия извести, превышающая продолжительность любого севообо 21 рота, приводит к тому, что, внося известь под любое растение в любом севообороте, мы должны считаться с действием не только на данную культуру или ближайшие следующие за ней, но и на все культуры севооборота, которые могут попасть на данную площадь на протяжении, по крайней мере, двух десятков лет (Ремезов Н.П., Щерба СВ., 1938).
Действие извести на растения определяется их отношением к кислотности почвы, степенью потребности их в питательных веществах, мобилизуемых известью и степенью чувствительности растений к наличию в растворе подвижных А1, Fe и Са-иона (Ремезов Н.П., Щерба СВ., 1938).
Одно из первых обобщений результатов полевых опытов по влиянию извести на урожай сельскохозяйственных культур было проведено в 40-х годах Кедровым-Зихманом O.K., Ярусовым СС, Алямовским Н.И. (1941). Установлено, что средние прибавки урожая зерновых культур (рожь, яровая пшеница, ячмень) от извести составляют 2-5 ц/га, озимой пшеницы 3-7 и сена клевера - 8-15 ц/га. Действие известкования носит длительный характер и проявляется в течение 15-20 лет и более. При этом каждая тонна ее за ротацию 8-польного севооборота дает суммарную прибавку урожая выращиваемых культур около 7-8 ц/га, а за все время действия - 12-15 ц/га.
Эффективность известкования под различные культуры и в зависимости от группы кислотности почвы можно проследить по результатам полевых опытов, обобщенных Корниловым М.Ф (1937). Автором отмечено, что эффективность известкования на фоне минеральных удобрений и навоза на почвах с сильнокислой реакцией среды была в 1,6-1,8 раза выше, чем на неудобренном фоне. Прибавки урожая составили на фонах без удобрений 29,9%, по NPK-55,4%, по навозу - 49,7%.
Объекты и методы исследований
Смоленская область расположена в средней части Русской равнины. Климат - умеренно-континентальный. Характеризуется сравнительно теплым летом и умеренно холодной зимой. Среднегодовые температуры воздуха колеблются в пределах от +3,4 до + 4,8С. Средняя многолетняя температура в январе колеблется от - 8 до - 9,8С. Снежный покров держится 130 дней. Среднемесячная температура июля равна +17,1 +18С. Продолжительность вегетационного периода 175 -180 дней, годовое количество осадков 543 - 655 мм, причем за летний период выпадает 40%, весной - 13, осенью 17 и зимой 30% годовой нормы осадков. Во влажные годы количество осадков доходит до 850-950 мм. Область находится в полосе благоприятного сочетания тепла и влаги, что положительно сказывается на водно-воздушном режиме почвы.
Следует отметить, что в отдельные годы имеют место существенные различия в распределении и осадков во времени. Особенно большое значение имеют эти отклонения в течение вегетационного периода.
Совокупность факторов и условий почвообразования на территории области способствуют развитию в основном подзолистого, дернового и болотного процессов в чистом виде или их сочетаний. Дерново-подзолистые почвы разной степени оподзоленности и оглеенности занимают 63,6% от всей территории области и 97,6% площади пашни (Гордеев А.Н., 1980). Большая часть дерново-подзолистых почв образована на лессовидных и мореных суглинках, редко на аллювиальных суглинках. Для пахотного слоя характерно низкое содержание гумуса (1,5 - 3,0%) и основных элементов питания растений, высокая кислотность (pHkci 4,0-5,0) (Маймусов, 1992)
Метеорологические условия проведения опытов неблагоприятными для возделывания культур. Так в 2002 и 2003 г. при проведении полевого опыта на Смоленской опытной станции погодные условия сложились очень неблагопри ятно для весенней посевной. Из-за ливневых дождей почва была сильно переувлажнена, и к обработке её приступили лишь в конце мая, опытные поля прокультивировали и были внесены минеральные удобрения: на 2-ом поле под овёс на зерно с подсевом трав азофоску из расчёта 60 кг д.в. NPK, на третьем поле - азофоску из расчёта 30 кг д.в. NPK. Овёс на зеленую массу посеяли в начале июня. Уборку трав проводили в начале июля, овса - в начале августа путём отбора пробного снопа.
В 2004 г. условия погоды мало отличались от предыдущих лет и характеризовались обилием осадков. Температурный режим воздуха складывался неблагоприятно для роста и развития растений.
Опыт 2. В Московской области, где проводился микрополевой опыт метеорологические условия вегетационного периода 2002 г. отличались резким недостатком влаги и высокой tC -воздуха, так в июне-августе выпало всего лишь 20 мм осадков при многолетней норме 185 мм. Данные условия отрицательно сказались на росте и развитии ячменя и его урожайности.
Метеорологические условия вегетационного периода 2003 г. отличались резким недостатком тепла, посев кукурузы проводили в условиях затяжной холодной весны. Во второй половине лета температурный режим, а также осадки благоприятно сказались на росте кукурузы, хотя осадки выпадали неравномерно по месяцам и декадам.
В 2004 г. условия погоды отличались также резким недостатком тепла, обилием осадков, особенно в мае и июне, когда за 2-3 дня выпала месячная норма осадков в виде ливней. В первой половине июля также выпало осадков значительно выше среднемноголетней нормы. Температурный режим воздуха складывался неблагоприятно для роста и развития растений. В этих условиях почва сильно уплотнилась, уборка урожая была проведена в середине августа, т.е. значительно позднее, чем в обычные благоприятные годы.
Исследования по изучению эффективности различных доз и форм известковых удобрений при повторном известковании проведены в длительном полевом опыте, заложенном на опытной станции при Смоленском НИИСХ в 1968 г. на сильнокислой, дерново-среднеподзолистой легкосуглинистой почве, отличающейся низким содержанием подвижного фосфора и наличием большого количества обменного алюминия. Основное известкование в 1968 году проводилось дозой известковых удобрений, соответствующей полной гидролитической кислотности (г.к.) и составила 9 т СаСОз на га.
В качестве известковых удобрений использовались известняковая мука Издешковского завода тонкого помола (94% СаСОз), не содержащая магния и металлургический шлак (нейтрализующая способность 84%).
Эффективность различных доз извести при периодическом известковании
Проведение повторного известкования в 1977 г. в опыте в значительной степени изменило агрохимические свойства дерново-подзолистой легкосуглинистой почвы. Установлена высокая эффективность известняковой муки на почвах со слабокислой реакцией среды; величина рН в зависимости от дозы увеличилась с 5,0-5,5 до 5,8-6,6, уровень гидролитической кислотности снизился с 2,4-3,5 до 1,3-2,0 мг-экв./100 г почвы.
Длительное возделывание сельскохозяйственных культур способствовало увеличению значения рН среды на контрольном варианте, что может быть обусловлено улучшением химико-физических свойств почвы. Исследование изменения кислотности почвы в динамике полевого опыта с периодическим известкованием показало, что имеется отчетливая прямая связь между дозами извести и сдвигом величины рН: с увеличением доз извести увеличивается и сдвиг рН. Так при дозе по 0,5-1,0 г.к. общий сдвиг рН достигал соответственно 0,8-1,0 ед., при дозе 1,5-2,0 г.к. - 1,1 - 1,3.
Повторное известкование, приостанавливает затухающее действие основного, способствует стабилизации реакции почвенной среды в интервале рН близком к нейтральной реакции, но затем, с течением времени происходит подкисление реакции среды (рис.2).
Выявлено, что в течение первых пяти лет теряется более /з достигнутого сдвига реакции в нейтральную сторону (32-35%). На фоне доз мелиоранта по 0,5-1,0 г.к. падение уровня рН от максимального происходит со скоростью 0,03-0,04 ежегодно, при дозах по 1,5 - 2,0 г.к-0,06-0,07.
Материалы, характеризующие динамику изменения рН произвесткованных почв за период исследований, свидетельствуют о том, что наибольшая нейтрализация форм кислотности почвы обеспечивалась дозами извести, рассчитанными по 1,5 и 2,0 г.к. В то же время наиболее интенсивное снижение кислотности почвы наблюдалось от применения мелиоранта в дозе по 0,5 г.к. Установлено, что сдвиг рН от 1 т СаСОз по мере увеличения дозы извести уменьшался и составил, например, при дозе по 0,5 г.к. - 0,23; по 1,0 г.к.- 0,21, а при дозе по 2,0 г.к. - 0,17 ед. рН, что соответственно отразилось на увеличении расхода извести (т/га) на смещение рН на 0,1 по мере возрастания ее доз (табл.19) Показано, что с увеличением дозы известкового удобрения его нейтрализующий эффект в пересчете на 1 т/га СаСОз уменьшается в 1,5 раза. Через 20 лет после повторного известкования реакция почвенной среды становится слабокислой на уровне рН - 5,1.
Наряду с величиной pHkci изменению была подвержена и гидролитическая кислотность. Известкование способствовало снижению кислотности почвы, однако не устраняло ее полностью. При этом действие химического мелиоранта на гидролитическую кислотность почвы подразделялось на два периода. Первоначально после внесения известковых удобрений происходило снижение кислотности почвы. Максимальное смещение в нейтральную сторону отмечалось через 5-7 лет после внесения мелиоранта. В последующем наблюдалось постепенное подкисление почвы Действие известняковой муки определялось ее дозой, при этом смещение реакции почвы в нейтральную сторону от 1 т СаСОз с повышением доз от 0,5 до 2,0 г.к. снижалось в 1,9 раза.
Известкование слабо влияет на кислотность подпахотного горизонта (20- 40 см) :спустя три года после повторного известкования в 1977 году величина рНС0Л увеличилась с 3,97 до 4,5 при дозах извести по 1,5-2,0 г.к.. Максимальный эффект от известкования был достигнут на 4-5 год последействия: при дозах по 2,0 г.к. величина pHkci достигала 4,6-4,8, от 1 т известняковой муки величина рН повышается на 0,2 ед. рН.
Результаты показали, что повторное известкование в соответствии с увеличением доз повышало содержание обменного кальция и степень насы щенности основаниями соответственно с 1,7-2,3 до 7,7-8,7 мг-экв./ЮО г почвы и с 60-78% до 85-90% и поддерживало на уровне 6,1-5,4 мг-экв./ЮО г почвы и 73-81%, максимум всех величин приходился на 3-6 год последействия в зависимости от доз. На седьмой год последействия повторного известкования отмечается уменьшение содержания обменного кальция и степени насыщенности основаниями и к двадцатому году их численные значения находятся на уровне, как перед повторным известкованием.
В последующие годы, в силу миграции кальция и магния в нижележащие горизонты и отчуждения с выносом урожаем, систематического применения удобрений и промывного режима увлажнения, отмечается повышение кислотности почвы и на четырнадцатый год последействия повторного известкования величина pHkci практически возвращается к исходной. При максимальной дозе извести по 2,0 г.к. pHkcj не превышает значения 4,9, по фону основного известкования 5,1.
Выявлено, что повторное известкование в соответствии с увеличением доз повышало содержание обменного кальция и степень насыщенности основаниями соответственно с 1,7-2,3 до 7,7-8,7 мг-экв./ЮО г почвы и с 60-78% до 85-90% и поддерживало на уровне 6,1-5,4 мг-экв./ЮО г почвы и 73-81%, максимум всех величин приходился на 3-6 год последействия в зависимости от доз. На седьмой год последействия повторного известкования отмечается уменьшение содержания обменного кальция и степени насыщенности основаниями и к двадцатому году их численные значения находятся на уровне, как перед повторным известкованием.
Влияние силикатных форм известковых удобрений на продуктивность сельскохозяйственных культур
В 2002 году были начаты исследования по агроэкологической оценке эффективности различных доз электросталеплавильного самораспадающегося шлака и торфяной золы в микрополевом опыте на дерново-подзолистой тяжелосуглинистой почве.
Первой культурой возделываемой в опыте был ячмень яровой сорта Московский-3. Посев проводили 13 мая.
Отличительной чертой первой культуры - ячменя -является его скороспелость: вегетационный период сорта составляет от 80 до 90 дней или на 5 - 7 дней короче, чем у яровой пшеницы и на две недели короче, чем у овса. С одной стороны это позволяет убрать ячмень раньше и при благоприятных погодных условиях. Однако, в связи с коротким вегетационным периодом и относительно слабой поглощающей способностью корневой системы яровой ячмень предъявляет более высокие требования к плодородию почвы, чем другие зерновые культуры (Рыбак О.Ф., Детковская Л.П., 1975; Мальцев В.Ф., Баранов Н.Н., Окнина P.M., 1083; Рычагова А., 1983 Вавилов П.П. и др., 1986). Это - хорошая покровная культура для многолетних трав, характеризуется высокой и устойчивой продуктивностью. Ячмень чувствителен к избыточной кислотности почвы.
Данные условия отрицательно сказались на росте и развитии ячменя и его урожайности. Однако как показывают данные таблицы 35, урожайность в зависимости от дозы и формы мелиоранта существенно изменялась.
Все изучаемые мелиоранты: известняковая мука, металлургический шлак и торфяная зола оказали положительное действие на урожайность ячменя даже в условиях крайне засушливого и жаркого вегетационного пе риода. Наибольшее действие на продуктивность ячменя проявили металлургический шлак и торфяная зола в дозах по 1,0 т.к., прибавки урожая зерна составили соответственно 10,5 и 8,9, хотя необходимо отметить высокую эффективность всех мелиорантов в дозе по 0,5 г.к. - прибавки урожая составили от 5,9 до 6,2 г/сосуд. С ростом дозы известковых удобрений до 1,5 г.к. отмечается тенденция к увеличению урожайности ячменя.
Прибавку урожая зерна в вариантах с внесением торфяной золы мы рассчитывали в сравнении с контролем N45, однако данные по учету урожая показывают, что величина урожая при разных дозах торфяной золы сопоставима с вариантами, где вносили известняковую муку и металлургический шлак по фону полного минерального удобрения. Это доказывает то, что в случае использования в качестве известкового удобрения торфяную золу, можно существенно снизить дозы минеральных удобрений без ущерба для продуктивности сельскохозяйственной культуры.
Таким образом, результаты микрополевого опыта показали, что металлургический шлак и торфяная зола является высокоэффективными известковыми удобрениями, не уступающим или превосходящим по влиянию на урожай ячменя стандартную пылевидную известняковую муку.
В 2003 г в опыте выращивали кукурузу сорта Днепровский -247. Изучение действия известковых материалов проводили на фоне Ni2oP6oK9o- В вариантах с внесением торфяной золы вносили лишь азотные удобрения, учитывая, что в составе золы содержится фосфор и калий.
В силу неблагоприятных погодных условий вегетационного периода растения несколько отставали в росте и развитии. Данные урожайности зеленой массы кукурузы представлены в таблице 36. Результаты опыта показали, что все изучаемые мелиоранты, в том числе торфяная зола оказали положительное действие на урожайность кукурузы даже в условиях крайне неблагоприятных условий вегетационного периода. Вследствие кратковременности действия существенных различий в положительном влиянии на урожай кукурузы между дозами известняковой муки, металлургического шлака и торфяной золы не выявлено. Наибольший эффект от всех мелиорантов достигался при внесении их в дозе по 0,5 т.к.: прибавки урожая составили соответственно 1,2 и 0,8 кг на сосуд, причем явно отмечается тенденция более эффективного действия торфяной золы.
Торфяная зола в условиях применения только азотных удобрений N120 не уступала по своему действию известняковой муке и металлургическому шлаку на продуктивность растений, внесенных по фону ЫшРбоКзд, и обеспечивала прибавку урожая в зависимости от дозы золы 0,8 и 0,9 кг/сосуд соответственно.
Гаким образом, результаты микрополевого опыта показали, что торфяная зола является высокоэффективным известковым удобрением, не уступающим или превосходящим по влиянию на урожай зелёной массы кукурузы стандартную пылевидную известняковую муку.
В 2004 году в опыте возделывали вику яровую сорта Льговская. Посев проводили 11 мая. Изучение действия известковых материалов проводили на фоне минеральных удобрений из расчета N45P60K90.
Несмотря на сложившиеся условия, масса растений вики яровой составила относительно высокую величину (таблица 37). Результаты опыта показали, что все изучаемые мелиоранты, в том числе торфяная зола оказали положительное действие на урожайность вики яровой даже в условиях крайне неблагоприятных условий вегетационного периода. Видно, что стандартная известняковая мука обеспечивала достоверную прибавку урожая зеленой массы на всех фонах - от 0,5 до 1,5 т.к., но наибольшая прибавка- 283 г/сосуд при дозе по 1,5 г.к.
