Содержание к диссертации
Введение
ГЛАВА 1. Обзор литературы
1.1. Влияние известкования на свойства почвы. 7-14
1.2. Известкование как фактор повышения урожая . 15-17
1.3. Отношение картофеля к реакции почвенной среды. 18-21
1.4. Эффективность применения силикатной формы химических мелиорантов в земледелии 21-24
1.4.1 Агроэкологическая оценка применения металлургических шлаков в сельском хозяйстве в качестве известковых удобрений 25-38
1.4.2. Агроэкологическая оценка эффективности золы как известкового удобрения 38-43
1.5. Нормирование содержания тяжелых металлов 43-46
ГЛАВА 2. Объекты и методы исследований
2.1. Почвенно-климатические условия 47-50
2.2. Схема опыта и методики исследований 50-53
ГЛАВА 3. Агроэкологическая оценка влияния различных доз и форм известковых удобрений
3.1. Влияние известковых удобрений на изменение агрохимических свойств дерново-подзолистой тяжелосуглинистой почвы 54-62
3.2. Влияние различных доз и форм известковых удобрений на показатели влажности почвы в динамике развития растений картофеля 63-71
3.3. Влияние различных форм и доз химических мелиорантов на накопление тяжелых металлов в почве 71-76
ГЛАВА 4. Формирование продуктивности и качества картофеля в зависимости от доз и формы химических мелиорантов
4.1. Влияние форм и доз химических мелиорантов на рост и развитие картофеля 77-80
4.2. Формирование продуктивности картофеля в динамике развития 80-87
4.3 Влияние форм и доз мелиорантов на качество клубней картофеля 87-92
4. 4. Влияние известкования на поражаемость клубней картофеля паршой обыкновенной 92-94
4. 5. Влияние различных доз и форм химических мелиорантов на накопление тяжелых металлов в продукции 95-101
ГЛАВА 5. Биоэнергетическая эффективность различных форм известковых удобрений 101 -104
Методические указания по применению торфяной золы Шатурской ГРЭС в качестве известкового удобрения 105-114
Выводы 115-116
Список используемой литературы 117-133
Приложение 134-140
- Известкование как фактор повышения урожая
- Нормирование содержания тяжелых металлов
- Влияние различных доз и форм известковых удобрений на показатели влажности почвы в динамике развития растений картофеля
- Влияние форм и доз мелиорантов на качество клубней картофеля
Введение к работе
За последние 12 лет общая площадь сельскохозяйственных угодий сократилась на 24 млн. га, пашни - на 22 млн. га, посевная площадь - на 33,2 млн. га. В среднем по России производство сельхозпродукции сократилось в два раза, в некоторых регионах в 3-4 и более раз. Сельскохозяйственное производство в стране оказалось малорентабельным (Сычёв В.Г., 2006).
Отмечается снижение плодородия почв, ежегодный вынос питательных веществ из почв вследствие сельскохозяйственной деятельности в 5 раз превышает возврат их с вносимыми минеральными и органическими удобрениями. В настоящее время 36,4 млн. га пахотных земель (31%) имеет повышенную кислотность, общая зона известкования с регулярным проведением этого мероприятия составляет 65 млн. га и она расширяется. Выявлены обыкновенные черноземы с рН 5,0. Потери от наличия кислых почв составляют 15-16 млн. т сельхозпродукции в пересчете на зерно в год.
Для устранения существующего положения необходимо довести уровень применения известковых удобрений до 40 млн. т в год в физической массе исходя из следующего расчета: 30 млн. т необходимо для компенсации потерь кальция (точнее оснований) из почвы и поддержания существующего уровня реакции среды, 10 млн. т - для устранения избыточной кислотности. При увеличении применения известковых удобрений пропорционально повысится урожай. В этих условиях, возможно, сэкономить использование минеральных удобрений.
Необходимость восстановления инфраструктуры известкования почв обусловлена тем, что она должна предшествовать применению на кислых почвах минеральных удобрений и высокопродуктивных сортов сельскохозяйственных культур, иначе эффективность их будет снижена на 30-40%. На почвах с сильнокислой реакцией среды (рН менее 4,5) при высоком содержании активного алюминия применение минеральных удобрений вообще должно быть запрещено из-за возможного их отрицательного действия на урожай сельскохозяйственных культур и загрязнения ими грунтовых вод. Кроме того, интенсивное известкование является эффективным мероприятием для мелиорации почв, загрязненных тяжелыми металлами и радионуклидами, снижая накопление в растениях токсичных элементов в 3-7 раз.
На кислых почвах даже при использовании органических удобрений невозможно получать высокие урожаи многих сельскохозяйственных культур, в т.ч. картофеля. По существу, картофель обеспечивает продовольственную безопасность России. Академик Д.Н. Прянишников (1954) указывал на то, что картофель является выгодной культурой, по его образному выражению - возделывать картофель это все равно, что выращивать три колоса там, где раньше рос один. По сбору сухого вещества с единицы площади картофель значительно опережает зерновые культуры.
Для разработки научных основ применения известковых удобрений под картофель важно располагать информацией об изменении минерального питания картофеля при непосредственном внесении извести и на фоне ее последействия; определить взаимосвязь величины и качества урожая с изменяющимися параметрами плодородия почвы в условиях стационарного опыта. Основная проблема оптимизации продуктивности картофеля состоит в обеспечении не только благоприятной кислотности среды, но и в научно обоснованном и сбалансированном питании макро- и микроэлементами. Центральное место при этом на кислых почвах, безусловно, занимают вопросы оптимальной обеспеченности почв и растений кальцием и магнием.
В Российской Федерации основными являются карбонатные формы известковых удобрений, эффективность которых широко исследована в длительных полевых опытах. На легких по гранулометрическому составу почвах существенное преимущество имеют магнийсодержащие формы, применение которых в полных дозах на длительный период не только устраняет избыточную кислотность, но и обеспечивает питание растений магнием. Для известкования кислых почв могут быть использованы отходы промышленности (шлак, золы, цементная пыль и др.). Среди них наиболее перспективными являются металлургические шлаки, применение которых позволяет в среднем на 40% снизить затраты при равном или более высоком эффекте по сравнению со стандартной известняковой мукой.
Ежегодный выход, например, 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. В связи с этим, необходимо изучить динамику изменения содержания возможных токсикантов в почве и поступление их в растительную продукцию.
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 использованию отходов промышленности в сельскохозяйственном производстве, которые свидетельствуют об агрономической ценности и возможном применении некоторых из них в качестве химических мелиорантов.
Наши исследования посвящены важной для земледелия Нечерноземной зоны проблеме - изучению влияния известкования на продуктивность картофеля, агрохимические свойства дерново-подзолистых почв, выявление возможности применения металлургических шлаков и торфяной золы в качестве мелиорантов.
Научная новизна представленной работы состоит в том, что впервые установлены различия в характере действия форм химических мелиорантов на свойства почв, закономерности изменения форм почвенной кислотности. Экспериментально обосновано высокое агрономическое, ресурсосохраняю-щее и экологически безопасное действие на урожай и качество клубней картофеля, свойства почв силикатной формы известкового удобрения - метал 6
лургического шлака и торфяной золы.
Практическая значимость работы состоит в том, что полученные в исследованиях данные являются научной основой для энерго - ресурсосберегающего и рационального применения известковых удобрений под картофель в условиях Центрального района Нечерноземья.
Доказана целесообразность применения высокоэффективных форм известковых удобрений, позволяющих снизить затраты на известкование на 30-40%. Кроме того, утилизация отходов промышленности является решением важной природоохранной проблемы по предупреждению их неблагоприятного воздействия на окружающую среду.
Результаты исследований по агроэкологической эффективности металлургического шлака использованы в - «Методических указания по применению шлаков в качестве известкового удобрения» М., ВНИИА, 2007 г. Материалы исследований используются при изучении курса «Основы земледелия», «Экологии» и «Агрохимии» в РГАУ- Московская сельскохозяйственная академия имени К.А. Тимирязева.
Исследования проводились в 2003 - 2006 г. в стационарном опыте, заложенном 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 Зе-ленову Н.А. за постоянную поддержку и помощь при выполнении настоящей работы, в проведении полевых и аналитических исследований.
Известкование как фактор повышения урожая
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 севооборота, 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%. Эти материалы достаточно ярко характеризуют известкование, как важнейший фактор повышения урожайности сельскохозяйственных культур. В более поздний период в СССР проведена серия полевых опытов с широким набором доз известковых удобрений, при интенсивном удобрении с новыми сортами полевых культур. Результаты этих опытов показали, что, улучшая химические, физические и биологические свойства почвы известкование создает наиболее благоприятные условия для получения высоких и устойчивых урожаев сельскохозяйственных культур.
Обобщенные данные длительных полевых опытов с дозами извести в двух ротациях семипольного севооборота показали, что действие низких доз извести (0,25 по г.к.) было слабым, эффективность половинной дозы извести в первой ротации севооборота составила около 70% от полной дозы, а во второй ротации только 50%. Действие двойной дозы извести только на 20% было выше однократной, окупаемость извести дополнительной продукцией при этом была в 4,5 раза ниже (Шильников И.А., Стрельников В.Н.,1977). Обобщение результатов длительных полевых опытов в СССР с известкованием показали, что эффективность этого мероприятия выше на сильнокислых почвах и при использовании полных доз извести (Шильников И.А., 1984). Итоги многих полевых опытов свидетельствуют, что на сильнокислых почвах прибавка урожая сельскохозяйственных культур от сочетания известкования с применением минеральных удобрений значительно выше, чем сумма прибавок от раздельного применения. Наиболее отзывчивы на известкование сахарная свекла, многолетние бобовые травы, озимая пшеница, ячмень. Урожай других сельскохозяйственных культур при известковании кислых почв также увеличивается. Многими авторами показано, что известкование не только увеличивает урожайность, но и улучшает качество растительной продукции. Обобщенные данные о влиянии известкования на качественный состав урожая отдельных сельскохозяйственных культур приводятся в трудах СЗНИИСХа (Небольсин А.Н.,1971, 1983). Авдонин Н.С. (1969, 1972, 1978) отмечает увеличение содержания белка в зерне ячменя, в зеленой массе вики, крахмала в картофеле, витаминов и фосфора в овощных культурах. Положительное влияние на накопление белка и клейковины в зерне озимой пшеницы указывает Стрельников В.Н., Ерохина Е.Н. (1985). Небольсиным А.Н. (1983) показано, что известкование увеличивает массу 1000 зерен и выполненность зерна, содержание белка, незаменимых аминокислот в продукции озимой и яровой пшеницы, увеличение Сахаров в корнеплодах кормовой свеклы. Ряд авторов подчеркивает особую значимость известкования для повышения зимостойкости озимых зерновых, многолетних трав при длительном и систематическом применении минеральных удобрений (Прокошев В.Н., 1952; Щерба СВ., 1953; Авдонин Н.С, 1969; Лебедева Л.А., 1984). Многочисленные результаты отечественных и зарубежных исследований показали, что положительное действие известкования на урожай проявляется в течение длительного периода, достигающего иногда нескольких десятилетий. Так, например, в длительном полевом опыте ВИУА, проведенном на Центральной опытной станции, полная доза извести в течение трех ротаций семипольного севооборота обеспечивала среднегодовую прибавку урожая в размере 5,8 ц/га зерновых единиц (Скворцов В.Ф., 1968). Таким образом, литературные данные свидетельствуют о высокой агро-экономической эффективности известкования.
Нормирование содержания тяжелых металлов
Известно, что хром является жизненно необходимым элементом для живых организмов. Средняя суточная потребность здорового человека в хроме, по данным Института питания АМН, составляет 0,2-0,25 мг. Полезность или вредность Сг для человека зависит не только от доз, но и от степени его окисления: Сг6+в 1000 раз токсичнее, чем более часто встречающиеся соединения Сг3+. В почвах Сг, как правило, находится и в 3-х и в 6-й валентных формах. В зависимости от почвенных условий возможны их взаимопревращения. Соединения Сг6+ характерны для щелочных почв аридных зон, а трехвалентного - для кислых почв. Подвижность обеих форм Сг зависит от рН среды и некоторых других свойств почвы. Таким образом, не наличие токсичных элементов, а их концентрация в отходах и почвах, способность мигрировать в растения и аккумулироваться в опасных для животных и человека количествах должны быть главными критериями при утилизации отходов в сельском хозяйстве. Повышенные концентрации химических элементов в почвах могут быть обусловлены их минералогическим составом и содержанием органического вещества. Химические элементы характеризуются различной прочностью связи и могут удерживаться минеральными илисто-коллоидными частицами почв. Установлено, что в одних случаях элементы способны сравнительно легко переходить в почвенный раствор и поглощаться растениями, в других -относительно прочно удерживаться в почвах и не накапливаться в растениях. Повышенные концентрации химических элементов в почвах могут быть связаны с минералогическим составом (рудопроявления и геохимические аномалии) и органическим веществом почв (накопление в поверхностном слое в зоне влияния промышленных выбросов), могут удерживаться минеральными илисто-коллоидными частицами и характеризоваться различной прочностью связи.
В одних случаях они способны сравнительно легко переходить в почвенных раствор и поглощаться растениями, в других - относительно прочно удерживаться в почвах и не накапливаться в растениях. Основными критериями оценки воздействия шлаков на окружающую среду являются ПДК хрома в почве и растительной продукции. МДУ хрома в грубых и сочных кормах, в зерне, зернофураже, корне- и клубнеплодах составляет 0,5 мг/кг, в хлебных продуктах - 0,2 мг/кг. В соответствии с санитарно-гигиеническими нормативами, концентрация в почве подвижных форм хрома растворимых в ацетатно-аммиачном буферном растворе (рН - 4,8), должна быть не более 6 мг/кг.( табл.7). При разработке нормативов изучали следующие лимитирующие уровни показателей вредности: транслокационный, миграционный и обще санитарный. Каждый из них определяется как максимальная концентрация элемента не вызывающая отрицательного воздействия на окружающую природную среду. Для хрома все уровни показателей вредности равны 6 мг/кг почвы. Следовательно, транслокация в растения и миграция в воду при содержании хрома в почве меньше ПДК, не будет превышать санитарно-гигиенические нормативы и загрязнения растений и воды не может быть. В Германии для известкования почв широко применяются металлургические шлаки, а в целом отходы промышленности составляют 3/4 ассортимента известковых удобрений. Приведенные в таблице 8 материалы свидетельствуют о том, что в шлаках Германии вызывает опасение только высокое содержание хрома, которое значительно выше, чем в отечественных сталеплавильных шлаках (таблица 8).
Обобщая имеющиеся сведения об агроэкологической эффективности торфяной золы и металлургических шлаков можно утверждать, что при внесении в почву их положительное влияние на урожайность сельскохозяйственных культур обусловлено: - снижением кислотности почвы; - усилением поступления фосфора в растения из-за увеличения его подвижности в почве; - улучшением питания растений кремнием, повышением их устойчивости к полеганию и заболеваниям; - содержанием в золе и шлаках микроэлементов (медь, цинк, марганец, ко бальт, сера, бор и т.д). Таким образом, значение силикатных форм химических мелиорантов, как высокоэффективного энерго- и ресурсосберегающего фактора актуально и чрезвычайно перспективно. При этом важно природоохранное значение применения отходов, так как не только освобождаются тысячи гектаров земли, занятых отвалами, но и обогащаются почвы кальцием, магнием, фосфором, кремнием и комплексом микроэлементов. Главное, чтобы в процессе подготовки их для использования в сельском хозяйстве создать благоприятные показатели по всем свойствам (нейтрализующей способности, гранулометрическому, минералогическому, фазовому и химическому составу). В связи с возможностью использования торфяной золы и шлаков в качестве известковых удобрений под картофель целью исследований являлась аг-роэкологическая оценка применения и разработка приемов известкования дерново-подзолистой почвы. Для её реализации было необходимо решить следующие задачи: дать агроэкологическую оценку периодического применения различных доз и форм известковых удобрений на химико-физические свойства дерново-подзолистой почвы; выявить различия в действии известковых материалов на развитие и формирование продуктивности растений картофеля; определить и оценить влияние торфяной золы и металлургического шлака на урожайность картофеля и качество его продукции; дать экологическую оценку эффективности применения на дерново-подзолистых почвах торфяной золы и металлургического шлака;
Влияние различных доз и форм известковых удобрений на показатели влажности почвы в динамике развития растений картофеля
Картофель предъявляет высокие требования к обеспеченности почвы влагой. Это не так сильно проявляется на первых этапах роста, когда растению достаточно воды, содержащейся в материнских клубнях. Но во время клубнеобразования, начиная с фазы бутонизации, картофель предъявляет высокие требования к обеспеченности почвы влагой. По данным ряда авторов, оптимальная величина влажности почвы для картофеля в этот период составляет 60-80% от ППВ.Наблюдения за динамикой влажности почвы под картофелем показали, насколько важную роль играет почвенная влага в эффективности удобрений, формировании величины урожая и качества продукции.В 2003 году погодные условия в период от посадки до уборки сложились наилучшим образом для роста и развития картофеля, что привело к получению наибольшего урожая за все три года исследований.Из таблицы 14 видно, что в начале всходов влажность почвы колебалась по вариантам опыта от 55% до 61% от ППВ. Через 10 дней влажность на всем опытном участке немного уменьшилась и колебалась от 40% до 50%. Ко времени начала бутонизации (27.06.) влажность почвы еще несколько уменьшилась и была минимальной за период вегетации (33-43%). За это время (с 9.06 по 27.06.) выявлены существенные различия влажности почвы по вариантам, наибольшие показатели отмечены на вариантах с внесением торфяной золы.К началу цветения прошедшие дожди несколько увеличили влажность почвы до 40-49%. В связи с тем, что ботва картофеля на вариантах с торфяной золой и металлургическим шлаком была несколько больше и закрывала поверхность почвы, это препятствовало испарению. Вследствие этого, на этих вариантах влажность почвы была выше, чем на контрольном варианте и в сравнении с фоном и известняковой мукой (табл. 14). Влажность почвы под картофелем (в % от ППВ) 2003 г.
Действие различных форм известковых удобрений на влажность почвы отчетливо проявилось в конце цветения (03.08.), так на фоне торфяной золы она достигала 50-63% (приближалась к оптимальному значению), а на фоне известняковой муки была значительно ниже и колебалась в интервале от 46% до 50%, т.е. имела практически такое же значение как на контроле (50%), где развитие растений было наименьшим. К моменту увядания ботвы на фоне торфяной золы, где во время вегетации растения были развиты более мощно, влажность почвы заметно снизилась, тогда, как на контрольном варианте она даже несколько повысилась по сравнению с фазой цветения. Это можно объяснить тем, что влага почвы на удобренных вариантах расходовалась более продуктивно на создание большей фитомассы, в результате чего почва сильнее иссушалась, по сравнению с контролем. Вегетационный период 2004 года был более жаркий, и осадки в течение всего периода выпадали неравномерно, засуха сменялась ливневыми дождями. Поэтому четкой зависимости между влажностью почвы, фонами удобрений и развитием растений в 2004 году не установлено. Климатические условия вегетационного периода 2005 года характеризовались как стрессовые по обеспеченности влагой. В фазу полных всходов картофеля (20.06) влажность почвы в пахотном слое колебалась от 46,3 до 52,6 %, в начале бутонизации (28.06) она составила 46,3-52,7 % (табл. 15). Как известно, оптимальная влажность почвы в первой половине вегетации картофеля (от посадки до начала бутонизации) составляет 60-70 % от ППВ. В условиях 2005 года влажность почвы в этот период была ниже оптимальной примерно на 10-15 %. Во второй половине вегетации происходило дальнейшее иссушение почвы: в начале цветения влажность составляла - 33,5-40,3 %, в середине - 24,6-31,8 % , в конце цветения - 27,0-32,4 % , в начале отмирания ботвы 26,0-31,2 % от ППВ или 3,46-4,15 % от абсолютно сухой почвы. Такой уровень влаги для дерново-подзолистой почвы является влажностью устойчивого завядания (ВЗ =3,42-3,59 % от абсолютно сухой почвы - по данным Г.С. Христенко, 1975; Н.И. Гриднева, 1982). Устойчивая засушливая погода в течение всей вегетации привела к потери влаги в почве и угнетению растений картофеля. Таким образом, условия минерального питания, различающиеся за счёт формы мелиоранта, влияя на развитие растений, способствуют тем самым поддержанию влаги в почве, близкой к оптимальному значению в периоды вегетации, когда наблюдается сухой и жаркий климат. Однако, в экстремальных ситуациях (2005 г.), когда влага находится в первом минимуме, уровень урожайности снижается. Загрязнение среды, особенно химическими веществами, - один из наиболее сильных факторов разрушения компонентов биосферы. Среди загрязнителей химической природы тяжёлые металлы имеют особое экологическое, биологическое и здравоохранительное значение. Восстановление плодородия загрязненных почв - одна из наиболее сложных проблем охраны биоценозов. Значительная доля тяжелых металлов, загрязняющих природную среду, попадает в почву, которая их аккумулирует и практически не теряет со временем. Трансформация соединений тяжелых металлов в почве и потребление их растениями является сложной функцией, зависящей от многих переменных. Особенно прочно фиксируют ТМ верхние гумуссодержащие горизонты. Здесь проявляет свои буферные свойства почва, переводя водо-растворимые соединения металлов в трудно растворимые формы, а трудно растворимые -в более мобильные, то есть прослеживается конвергенция поступающих соединений элементов, их превращение в формы, свойственные самой почве конкретного состава и свойств. В силу буферности почв, химическое загрязнение длительное время может не проявляться и может служить фактором разрушения биосферы в целом.
Однако буферная способность почвы не беспредельна, и с возрастанием экзогенных концентраций элементов постепенно увеличивается количество и тех форм, в которых они попадают в почву. Попадая в почву из различных источников (с отходами промышленных предприятий) соединения ТМ подвергаются изменениям под действием физико-химических и биологических факторов. Минеральные и органические удобрения, средства химической мелиорации почв и защиты растений могут усиливать техногенную нагрузку, поскольку содержат примеси ТМ. В отличие от атмосферы и гидросферы, где наблюдаются процессы периодического самоочищения от загрязнителей, почва практически не обладает такой способностью, и металлы, накапливающиеся в ней, удаляются крайне медленно, лишь при выщелачивании, потреблении растениями, эрозии и дефляции. Выявление накопления ТМ в дерново-подзолистой почве в полевых исследованиях показало, что аналогично действию извести, при внесении торфяной золы и электросталеплавильного шлака снижается по сравнению с контролем и фоном содержание Mn, Pb, Ni и Со, при этом существенно не изменялось содержание большинства ТМ (табл. 16). Полученные в процессе математической обработки данных уравнения регрессии выражающие зависимость содержания подвижных форм тяжелых металлов в почве от мелиоранта имеют следующий вид:
Влияние форм и доз мелиорантов на качество клубней картофеля
Качество клубней картофеля в значительной степени определяется погодными условиями вегетационного периода, биологическими особенностями сорта, обеспеченностью питательными элементами, и др. факторами. Важным показателем качества картофеля является товарность клубней. В условиях опыта товарность на контроле составила в среднем 70 % с незначительными колебаниями по годам. Повышение товарности клубней отмечено при внесении всех форм мелиорантов, достоверной разницы по вариантам не установлено. Увеличение дозы независимо от их формы мелиорантов не способствовало достоверному увеличению товарности. Наиболее значимое влияние на величину показателя оказали погодные условия вегетационного периода: неблагоприятные условия увлажнения привели к существенному снижению товарности клубней (табл. 23). Таким образом, исследования показали, что положительное влияние известкования почв на товарность клубней картофеля было существенно, од нако увеличение дозы мелиорантов выше 1,0 г.к. было нецелесообразным. Достоверной разницы по влиянию различных форм мелиорантов на величину исследуемого показателя не установлено. Влияние известкования на содержание крахмала в клубнях было также положительным, оно достоверно увеличивало уровень показателя с возрастанием дозы от 0,5 до 1,0 г.к. не зависимо от формы мелиоранта.
Дальнейшее увеличение дозы до 1,5 г.к. не привело к достоверному повышению показателя. На фоне наиболее эффективной дозы по 0,5 г.к. в сравнении с контролем содержание крахмала в клубнях в среднем за три года повысилось при внесении известняковой муки на 0,8%, металлургического шлака на 1,2% торфяной золы - на 1,5%, в сравнении с фоном на 0,4, 0,8 и 1,1% соответственно (табл. 23). Выявлено достоверное преимущество силикатных форм мелиорантов, особенно торфяной золы. По- видимому химический состав мелиорантов, в частности, содержание микроэлементов, фосфора, магния и калия в шлаках и торфяной золе способствовало увеличению содержания крахмала в клубнях. Колебания по содержанию крахмала в зависимости от условий вегетационного периода были существенными. В условиях резкого недостатка увлажнения синтез крахмала в клубнях снижается. Анализ клубней на содержание сухих веществ показал, что между содержанием крахмала и сухих веществ имеется положительная корреляция, которая в различные годы исследований колебалась в пределах от г = 0,41 -в 2003 г. до г = 0,56 - в 2005 г. Возможно, изменения в содержании сухих веществ были подчинены тем же закономерностям, что и крахмалистость. В литературе имеются сведения, что наибольшее содержание аскорбиновой кислоты (или водорастворимого витамина «С») получают в клубнях, выращенных на слабоокультуренных почвах и низком агрофоне (Соловьев и др., 1978; Чуйков и др., 1988). Как показывают наши данные таблицы 24, на контроле в зависимости от условий вегетационного периода колебания в содержании витамина «С» были в пределах от 9,9 до 12,4 мг%, наибольшее значение показателя отмечено в условиях засушливого 2005 года, чем во влажные 2003 и 2004 годы, что согласуется с данными ряда авторов (Калинкевич, 1956; Асланян, 1962). Во все годы исследований известкование обусловило достоверное увеличение концентрации витамина «С» в клубнях картофеля, причём проявилась положительная тенденция повышения концентрации витамина «С» на фоне силикатной формы мелиоранта в сравнении с известняковой мукой. Увеличение дозы мелиоранта больше 1,0 г.к. существенно не повлияло на величину показателя. Нитратная форма азота - самая доступная растениям (Соколов, 1988, 1992; Мязин, 1992; Шаваев, 1996; Белоголовцев, 1997). На поступление и накопление нитратов в клубнях картофеля влияет ряд факторов: метеорологические условия, сорта и их скороспелость, длина вегетационного периода, формы удобрений, соотношения питательных элементов в почве и др.) (Кузнецова, Синицын, 1987; Соколов, 1988; 1992; Коршунов, 2001; Grassert, Bartel, 1987; Kolbe, 1987). В организме человека и животных нитраты переходят в нитриты и нит-розосоединения, обладающие канцерогенными свойствами (Шабард и др., 1981; Зарубин и др., 1984; Ильницкий и др., 1989; Пругар, Пругарова, 1991; Sindelarova, 1985). В результате их накопления нарушается функция гемоглобина как переносчика кислорода (Минеев и др., 1986; Савина, 1988; Яку-тина, Безродный, 1991; Соколов, 1992). Допустимая суточная доза нитратов в нашей стране установлена на уровне 150 - 350 мг/чел. (Ильницкий, 1989). Для картофеля предельно допустимая концентрация (ПДК) нитратов составляет 250 мг на 1 кг сырых клубней (Якутина, Безродный, 1991; Мязин, 1992; Шаваев, 1996; Белоголовцев, 1997). Результаты наших исследований показывают, что уровень урожайности взаимосвязан с содержанием нитратов в клубнях, чем ниже урожай картофеля, тем меньше количества нитратов. За три года исследований на контроле без удобрений в клубнях накапливалось наименьшее количество нитратов - от 81 до 143 мг/кг, по сравнению с известкованными вариантами опыта (табл. 24). На содержание нитратов существенно влияли погодные условия вегетационных периодов. В целом по опыту, на известкованных фонах прослеживалась тенденция некоторого увеличения концентрации нитратов в клубнях картофеля. Однако определенной зависимости содержания нитратов в продукции от форм и доз известковых материалов не выявлено, различия по вариантам с возрастающими дозами мелиорантов были не дос товерными, количество нитратов накапливаемых в клубнях не зависело от формы мелиоранта и не превышало ПДК на всех вариантах опыта.
Средние за три года результаты полевого опыта доказали, что известкование является важным рычагом улучшения качества клубней. Отрицательным проявлением известкования было увеличение заболеваемости клубней картофеля паршой. До сих пор вопросу о предотвращении заболевания клубней картофеля при известковании не уделяется должного внимания. Не проводятся целевые исследования по выведению сортов, отзывчивых на известкование с повышенной устойчивостью к парше. Картофель сильно поражается многими болезнями, что приводит к резкому снижению урожая клубней. Среди болезней картофеля большое распространение имеет обыкновенная парша. Болезнь встречается во всех странах, где возделывается картофель, но степень её поражения бывает различной. Материалы многочисленных исследований показали, что картофель при внесении полных и повышенных доз извести может сильно поражаться обыкновенной паршой, вызываемой разными видами лучистых грибов- ак-тиномицетов (Act.candidus; Act. globisporus; Act. violaceus). На поверхности поражённых клубней картофеля образуются округлые
