УДК 631.445.41:552
ФГБОУ ВПО «НГМА»
Повышение плодородия черноземов обыкновенных деградированных при использовании удобрительно-мелиорирующих средств
О.Ю. Шалашова
Одной из причин ухудшения состояния орошаемых земель является дефицит кальция, получаемый в результате его выщелачивания вглубь. Это происходит, в первую очередь, при поливах слабоминерализованной водой сульфатно-натриевого состава и даже при поливах пресной водой бикарбонатного состава, в которой периодически появляется щелочность и содержание натрия составляет более 20 %. Классическим приемом борьбы с дефицитом кальция на орошаемых землях так же, как и на богаре, является внесение кальцийсодержащих веществ (гипса, фосфогипса, известняка, мела и др.), что позволяет в почвенном поглощающем комплексе (ППК) вытеснить натрий и заменить его на кальций. Но внесением кальцийсодержащего вещества невозможно решить проблему сохранения и воспроизводства почвенного плодородия, так как эти земли подвержены дегумификации - одному из главных видов деградации. Она выражается не только в уменьшении общего содержания гумуса в связи с сильной минерализацией органического вещества и вымыванием его в нижние слои, но и качественным ухудшением его состава, выражающегося в снижении гуминовых кислот и накоплении фульвокислот. Простым внесением органических удобрений данный вопрос решить невозможно, так как в условиях дефицита кальция и образования щелочности такой прием способствует дальнейшему ощелачиванию и осолонцеванию всего почвенного профиля. Наши исследования предыдущих лет показали [1], что на орошаемых землях следует вначале вносить кальцийсодержащие вещества, а затем органические удобрения. Такой способ мелиорации, включающий два необходимых приема, довольно дорогостоящий, тем более, если учитывать, что кальцийсодержащие мелиоранты, например фосфогипс, необходимо завозить из других регионов.
Исходя из вышеизложенного следует, что усовершенствование способов комплексной мелиорации орошаемых солонцовых почв возможно осуществить двумя путями: во-первых, создать удобрительно-мелиорирующие средства, при одноразовом внесении которых устранялся бы дефицит кальция и создавались условия для накопления качественного гумуса в почве; во-вторых, для удешевления стоимости вновь создаваемых средств использовать местные кальцийсодержащие и кислотосодержащие отходы промышленности, отходы сельского хозяйства растительного и животного происхождения. Актуальность и целесообразность проведения этих исследований уже подтверждены некоторыми нашими разработками [2], но в них в качестве органического компонента при приготовлении удобрительно-мелиорирующих средств использовался навоз крупного рогатого скота. На данный момент в связи с упадком отрасли животноводства его запасы практически исчерпаны, поэтому следует искать новые источники органики. Ими могут быть птичий помет, опилки, солома и другие растительные остатки. В этом заключается новизна данной разработки.
Задача наших исследований состоит в создании новых удобрительно-мелиорирующих средств на базе местных отходов промышленности и сельского хозяйства, которые по своим качествам ни в чем не уступали бы компостам, приготовленным, например из фосфогипса и птичьего помета, поэтому в качестве сравнительного варианта в полевых опытах нами взят именно этот компост.
В нашем опыте в качестве мелиорирующих компонентов использовались фосфогипс (Ф), терриконовая порода (Т.п.), электролит травления стали (ЭТС), удобрительных - птичий помет (Пп) и солома (Сол.), как наиболее распространенные на данный момент органические удобрения.
Лабораторные опыты позволили выявить оптимальные соотношения этих компонентов для приготовления удобрительно-мелиорирующих средств и содержание в них мелиорирующей и удобрительной основ [3].
На основании результатов лабораторных исследований в октябре 2007 г. в ГП «Батайское» Аксайского района Ростовской области на черноземах обыкновенных заложен полевой опыт по следующей схеме на двух фонах:
Фон 1 - без минеральных удобрений (МУ).
1 Контроль.
2 Компост (Пп + Ф) -19 т/га.
3 УМС (Пп + Т.п. + ЭТС) - 33 т/га.
4 УМС (Пп + Т.п. + ЭТС) - 22 т/га.
5 УМС (Пп + ЭТС + Сол.) - 26 т/га.
6 УМС (Пп + Т.п. + ЭТС + Сол.) - 26 т/га.
Фон 2 - те же варианты + минеральные удобрения, рассчитанные на планируемый урожай с учетом того количества питательных веществ, которые содержатся в приготовленных УМС. Расчет доз МУ на планируемый урожай проводился по методу В. Г. Минеева [4].
Дозы УМС рассчитывались на полное вытеснение натрия из ППК и замещение его на кальций [5].
Полевой опыт мелкоделяночный (5Ч6 = 30 м2). Компост и УМС вносились под основную вспашку, изучалось их действие в последующие годы. МУ вносились ежегодно под культуру в виде основного удобрения и подкормок. мелиорирующий минеральный удобрение чернозем
Площадки для отбора образцов почв из года в год оставались постоянными. Повторность опыта - трехкратная. Образцы почв на N, P, K отбирались по слоям 0-20, 20-40 см. Нитраты определялись ионометрическим методом, подвижный фосфор и обменный калий по Мачигину. Поливы производились дождеванием машиной ДДА-100МА. Поливные нормы рассчитывались по формуле А. Н. Костякова. Расчетный слой 0-60 см. Поливы назначались на картофеле в период посадки - бутонизации при снижении влажности до 75 %, цветении и появлении столонов - до 80 %, на люцерне и озимой пшенице - до 75 % НВ, оросительные нормы составляли в зависимости от обеспеченности осадками от 800 м3/га на озимой пшенице до 3400 м3/га - на люцерне. Агротехника - общепринятая для Ростовской области. Методика исследований и статистическая обработка результатов - общепринятые.
Результаты трехлетних исследований физико-химических свойств чернозема обыкновенного деградированного показали, что под влиянием компоста и всех используемых удобрительно-мелиорирующих средств, дозы которых рассчитаны на полное вытеснение натрия из почвенного поглощающего комплекса, солонцеватость в первый год действия снизилась на варианте с компостом на 55 %, а на варианте с УМС - от 18 до 36 %. К третьему году проведения исследований она снизилась соответственно на 73 % и от 54 до 64 % по сравнению с контролем.
Щелочность, которая была устранена по всем мелиорированным вариантам еще в первый год действия, к третьему году не восстановилась. Соответственно и реакция водной суспензии осталась на уровне нейтральной. Содержание обменного кальция достигло предельно-допустимых параметров и составило 80-85 % на варианте с УМС, а на контроле - около 70 %.
Общее содержание солей, которое несколько возросло в первый год действия из-за внесения компостов и УМС, в результате удаления поливами и атмосферными осадками продуктов химических реакций, к третьему году действия снизилось и почвы по классификации остались незасоленными [6].
Безусловно, устранение негативных свойств почв сказалось на обеспеченности их питательными элементами.
Осенью 2007 года до внесения УМС и УМС + МУ черноземы были средне обеспечены нитратами. К весне 2008 года после внесения под основную вспашку осенью УМС и УМС + МУ и активизации весной процессов нитрификации картина резко изменилась по всем вариантам опыта. На контроле без УМС и МУ обеспеченность нитратами стала повышенной, на остальных вариантах - очень высокой, а на вариантах с внесением УМС + МУ обеспеченность почв была в 2 раза выше, чем на вариантах только с внесением УМС. Это объясняется дополнительным внесением МУ, рассчитанных на планируемый урожай (таблица 1). Картофель требует для своего развития 0,4 кг на 1 ц продукции, поэтому к осени 2008 года произошло снижение его содержания по всем вариантам [7].
Таблица 1 - Дозы минеральных удобрений по различным вариантам на планируемый урожай сельскохозяйственных культур (кг д.в./га)
|
№ варианта |
Варианты опыта |
Картофель |
Озимая пшеница |
Люцерна на сено |
|
|
7 |
Контроль + МУ |
N300P85K290 |
N160P180K0 |
N130P110K0 |
|
|
8 |
Компост (Пп + Ф) - 19т/га + МУ |
N260P20K250 |
N115P110K0 |
N110P50K0 |
|
|
9 |
УМС (Пп + Т.п. + ЭТС) - 33 т/га + МУ |
N260P50K220 |
N100P170K0 |
N70P70K0 |
|
|
10 |
УМС (Пп + Т.п. + ЭТС) - 22 т/га + МУ |
N280P60K250 |
N130P180K0 |
N95P90K0 |
|
|
11 |
УМС (Пп + ЭТС + Сол.) - 26 т/га + МУ |
N270P60K240 |
N120P170K0 |
N100P85K0 |
|
|
12 |
УМС (Пп + Т.п. + ЭТС + Сол.) - 26 т/га + МУ |
N280P60K240 |
N130P180K0 |
N60P85K0 |
Где выше урожай, там больше - уходило на развитие растений (таблица 2). На вариантах с внесением только УМС обеспеченность почв азотом к осени характеризовалась как высокая, а на вариантах с УМС и МУ - как очень высокая (таблица 3). Под озимую пшеницу согласно расчетам на планируемый урожай было внесено осенью и весной в подкормку от 100 до 160 кг , в результате чего содержание нитратов возросло по сравнению с осенними запасами почти в 1,5 раза.
Также за счет весенней нитрификации возросло количество нитратов и на вариантах с УМС, особенно содержащих в большем отношении птичий помет и измельченную солому (варианты 5 и 6).
На формирование 1 ц урожая пшеницы требуется 1,8 кг , поэтому к осени содержание нитратов уменьшилось по всем вариантам, хотя планируемый урожай был достигнут только на варианте с компостом и МУ (4,18 т/га) [7]. Видимо, это можно объяснить тем, что минеральные удобрения еще недостаточно усваивались растениями, так как на мелиорированных вариантах на второй год действия УМС сохранялась в почве солонцеватость, которая блокировала поступление питательных элементов в растения, в частности , и он не до конца усваивался культурой, а оставался неиспользованным. На варианте с компостом без МУ запасы азота истощились за счет получения высокого урожая при оптимизации почвенных процессов.
Таблица 2 - Влияние удобрительно-мелиорирующих средств на урожайность сельскохозяйственных культур
|
№ варианта |
Варианты опыта |
Картофель |
Озимая пшеница |
Люцерна на сено |
Урожайность в среднем за 3 года |
||||||||||
|
У, т/га |
Прибавка |
У, т/га |
Прибавка |
У, т/га |
Прибавка |
т к.е./га |
Прибавка |
||||||||
|
т/га |
в т.ч. от МУ, т/га |
т/га |
в т.ч. от МУ, т/га |
т/га |
в т.ч. от МУ, т/га |
т к.е./га |
% |
от МУ,% |
|||||||
|
1 |
Контроль |
26,4 |
2,35 |
5,1 |
4,41 |
||||||||||
|
2 |
Компост (Пп + Ф) - 19 т/га |
35,0 |
8,6 |
3,29 |
0,94 |
7,5 |
2,4 |
6,06 |
1,65 |
37 |
|||||
|
3 |
УМС (Пп + Т.п. + ЭТС) - 33 т/га |
33,0 |
6,6 |
3,06 |
0,71 |
7,2 |
2,1 |
5,71 |
1,30 |
29 |
|||||
|
4 |
УМС (Пп + Т.п. + ЭТС) - 22 т/га |
33,5 |
7,1 |
3,13 |
0,78 |
7,4 |
2,3 |
5,83 |
1,42 |
32 |
|||||
|
5 |
УМС (Пп + ЭТС + Сол.) - 26 т/га |
32,7 |
6,3 |
3,06 |
0,71 |
7,6 |
2,5 |
5,69 |
1,28 |
29 |
|||||
|
6 |
УМС (Пп + Т.п. + ЭТС + Сол.) - 26 т/га |
33,3 |
7,2 |
3,00 |
0,65 |
7,7 |
2,6 |
5,80 |
1,39 |
32 |
|||||
|
7 |
Контроль + МУ |
28,5 |
2,1 |
2,1 |
2,56 |
0,21 |
0,21 |
5,51 |
0,41 |
0,41 |
4,78 |
0,37 |
8 |
8 |
|
|
8 |
Компост (Пп + Ф) - 19 т/га +МУ |
41,2 |
14,8 |
6,2 |
4,18 |
0,183 |
0,89 |
8,9 |
3,8 |
1,4 |
7,26 |
2,85 |
65 |
20 |
|
|
9 |
УМС (Пп + Т.п. + ЭТС) - 33 т/га + МУ |
39,9 |
13,5 |
6,9 |
3,60 |
0,125 |
0,54 |
8,2 |
3,1 |
1,0 |
6,78 |
2,37 |
54 |
19 |
|
|
10 |
УМС (Пп + Т.п. + ЭТС) - 22 т/га + МУ |
40,4 |
14,0 |
6,9 |
3,67 |
0,132 |
0,54 |
8,7 |
3,6 |
1,3 |
6,95 |
2,54 |
58 |
19 |
|
|
11 |
УМС (Пп + ЭТС + Сол.) - 26 т/га + МУ |
38,8 |
12,4 |
6,1 |
3,71 |
0,136 |
0,65 |
8,8 |
3,7 |
1,2 |
6,82 |
2,41 |
55 |
20 |
|
|
12 |
УМС (Пп + Т.п. + ЭТС + Сол.) - 26 т/га + МУ |
40,7 |
14,3 |
7,4 |
3,59 |
0,124 |
0,59 |
9,0 |
3,9 |
1,3 |
6,99 |
2,58 |
59 |
21 |
|
|
НСР05, т/га |
2,1 |
0,40 |
0,38 |
||||||||||||
|
Точность опыта, % |
2 |
7 |
8 |
Таблица 3 - Обеспеченность черноземов обыкновенных нитратами при внесении УМС и УМС с МУ (0-40 см), мг/кг
|
№ варианта |
Варианты опыта |
2007 г. * осень |
2008 г. |
2009 г. |
2010 г. |
||||
|
весна |
осень |
весна |
осень |
весна |
осень |
||||
|
1 |
Контроль |
12,5 |
18,5 |
11,3 |
13,9 |
5,8 |
6,2 |
4,9 |
|
|
2 |
Компост (Пп + Ф) - 19 т/га |
12,6 |
39,4 |
18,4 |
20,6 |
7,2 |
8,9 |
6,2 |
|
|
3 |
УМС (Пп + Т.п. + ЭТС) - 33 т/га |
12,4 |
50,2 |
22,7 |
25,2 |
16,7 |
20,1 |
23,5 |
|
|
4 |
УМС (Пп + Т.п. + ЭТС) - 22 т/га |
12,7 |
27,3 |
19,1 |
20,9 |
14,3 |
17,4 |
20,2 |
|
|
5 |
УМС (Пп + ЭТС + Сол.) - 26 т/га |
12,1 |
32,1 |
20,9 |
25,1 |
16,2 |
19,7 |
21,4 |
|
|
6 |
УМС(Пп + Т.п. + ЭТС + Сол.) - 26 т/га |
12,0 |
30,8 |
23,1 |
28,5 |
17,3 |
20,9 |
22,7 |
|
|
7 |
Контроль + МУ на п.у. |
12,7 |
28,8 |
23,5 |
43,4 |
30,4 |
39,8 |
27,9 |
|
|
8 |
Компост (Пп + Ф) - 19 т/га + МУ на п.у. |
12,5 |
48,3 |
36,3 |
57,1 |
38,5 |
47,3 |
32,6 |
|
|
9 |
УМС (Пп + Т.п. + ЭТС) - 33 т/га + МУ на п.у. |
12,8 |
64,2 |
42,0 |
63,2 |
46,2 |
53,1 |
34,3 |
|
|
10 |
УМС (Пп + Т.п. + ЭТС) - 22 т/га + МУ на п.у. |
12,9 |
46,8 |
31,4 |
53,4 |
36,4 |
50,3 |
31,5 |
|
|
11 |
УМС (Пп + ЭТС + Сол.) - 26 т/га + МУ на п.у. |
12,7 |
50,6 |
33,6 |
55,0 |
38,0 |
53,7 |
32,3 |
|
|
12 |
УМС (Пп + Т.п. + ЭТС + Сол.) - 26 т/га + МУ на п.у. |
12,5 |
51,2 |
35,0 |
56,0 |
39,3 |
46,7 |
33,7 |
|
|
* - до внесения УМС и МУ |
На третий год действия УМС возделывалась люцерна на сено. Поскольку люцерна - это культура, которая сама способствует накоплению азота в почве, к осени обеспеченность этим элементом оставалась на вариантах с УМС высокой, а на вариантах с УМС и МУ - очень высокой.