CC BY
35
10. Мазур Г.А., Ткаченко М.А., Бойко Я.1. Вплив комплексно/xiMi4H0i мелорацИна вбирний комплекс ciporo лсового Грунту //Мiжвiдoмчий тематичний науковий збipник "Землеробство"(випуск 79). К.: ВД «ЕКМО», 2007. С. 3-9.
changes iN THE structure of exchangeable cATioNs iN GRAY FoREsT soiL AFTER AppLicATioN oF complex cHEMicAL AMELioRANTs N.A. Tkachenko1, N.sh. Khisamutdinov2, L.M-H. Bikkinina2
1National research centre «Institute of agriculture of the national academy of agrarian sciences of Ukraine» 2Tatar Research institute of soil science and Agricultural chemistry of the Russian Academy of Agricultural sciences
summary. The aim was to study the influence of different doses of making calcium carbonate and saponite, on the structure of the gray forest soils SAC exchange cations in case of intensive use as arable land for effective fertility reproduction. Multifactorial stationary experiment geographically situated in the central part of Kiev region, village Chabany and maintained since 1992 on gray forest coarse-loamy soil. Researches were carried out upper three fields of 7-field rotation during 2005-2012. Replicability - 4x, sown area of 60 m2(10x6), accounting - 24 m2(6x4). In the experiment, we studied the effect of various doses and forms of lime materials, organic fertilizers and their combinations on the properties of gray forest soil. Fertilizers were calculated based that single dose was 164 kg NPK per 1 ha. Lime and dolomite flour were added in 1992 by baseline of hydrolytic acidity in each version, which was investigated again before the start of the third rotation (2005) using defecate and saponite (saponite clays (Mg3[Si4O10](OH)2 x nH2O) from the deposit Tashkivskoe Slavutsko district, Khmelnitsky region). Established that in the not fertilized soil, there is a tendency to reduce the content and the proportion of calcium and magnesium, increase the hydrogen content in the soil-absorbing complex up to 50%. Mineral fertilizers promoted the process of acidification and increased loss of calcium exchange for 20 years, the relative content of calcium in the structure of the exchange cations SAC in 2012 amounted to 42.6% in the presence of 47% hydrogen. It is shown that the enrichment of the soil absorbing complex with magnesium, calcium, potassium and micronutrients by adding a complex of calcium carbonate (defecat) and saponite together prevents the degradation of ligh tgranulometric composition of Forest-steppe acid soils, increases their cation exchange capacity and absorption capacity. Keywords: complex chemical melioration, saponite, defecation, soil absorbing complex, exchangeable cations, gray forest soil.
УДК 631.6:54
эффективность местной доломитовой муки
различного гранулометрического состава
в условиях ресурсосберегающих технологий
Л.М.-Х. БИККИНИНА, кандидат сельскохозяйственных наук, зав. лабораторией
Е.И. ЛОМАКО, кандидат биологических наук, научный консультант
Ш.А. АЛИЕВ, доктор сельскохозяйственных наук, зам. директора по науке
М.М. ИЛЬЯСОВ, кандидат сельскохозяйственных наук, зав. отделом
Татарский научно-исследовательский институт агрохимии и почвоведения Россельхозакадемии E-mail: niiaxp2@mail.ru
Резюме. Проведены лабораторные и полевые исследования по определению оптимального гранулометрического состава местной доломитовой муки, обеспечивающего повышение эффективности известкования и снижение расхода мелиоранта при использовании на выщелоченном черноземе. Доломитовая мука тонкого помола оказалась самой активной фракцией, больше всего уменьшавшей почвенную кислотность, по сравнению с фоном: в лабораторных опытах(<0,25 мм) - на 1,1 единицу рНсол, а в полевых (<1 мм) - на 0,6 ед. Степень снижения гидролитической кислотности была прямо связана с тониной помола. При наименьшем размере частиц доломитовой муки в лабораторных опытах (<0,25 мм) величина этого показателя уменьшалась, по сравнению с фоном, на 2,89 мг-экв/100 г почвы, в полевых условиях(<1 мм) - на 2,0 мг-экв/100 г почвы. Под влиянием мелких фракций в лабораторном опыте отмечали увеличение содержания подвижного фосфора (на 19,0 мг/кг) и обменного калия (на 10,0 мг/кг). Самые мелкие фракции доломитовой муки (<0,25 мм и 0,25... 1,0 мм) в лабораторных условиях снижали почвенную кислотность в первые месяцы после внесения. Более крупные частицы известкового материала
действовали медленнее. При этом в полевых исследованиях на четвертый год самое значительное уменьшение актуальной (на 0,7 и 0,6 ед. рНсол ) и гидролитической (на 2,5 и 2,4 мг-экв/ 100 г) кислотности, увеличение содержания подвижного фосфора (на 36,0 и 33,0 мг/кг) и обменного калия (на 20,0 и 24,0 мг/ кг), по сравнению с фоном, отмечено при использовании доломитовой муки с размерами частиц <3 и <5 мм соответственно. Наилучшие условия для активизации деятельности почвенных микроорганизмов отмечены при внесении смеси фракций доломитовой муки размером до 5,0 мм с содержанием мелких частиц (<1,0 мм) до 48,0...50,0%. При остром дефиците известковых материалов для мелиорации кислых почв можно применять местные рыхлые карбонатные породы с размером частиц до 5,0 мм. При пятилетнем цикле известкования предпочтение необходимо отдавать мелиоранту с преобладанием частиц менее 3,0 мм.
Ключевые слова: известкование, известковое удобрение, доломитовая мука, мелиорант, карбонатные породы, гранулометрический состав, выщелоченный чернозем, кислотность, ресурсосберегающие технологии.
В системе мер, направленных на повышение плодородия почв и продуктивности земледелия, важное место принадлежит известкованию. В Республике Татарстан химическая мелиорация осуществляется с использованием местных материалов. Из-за недостаточного выделения бюджетных средств в последние годы объемы добычи и внесения известковых мелиорантов резко сократились. Это ведет к нарушению цикличности известкования, способствует росту площадей кислых почв, снижению окупаемости минеральных удобрений и эффективности земледелия.
Один из решающих факторов, определяющих агрономическую ценность и физико-химические свойства известковых удобрений, - гранулометрический состав или тонина помола [1].
Известно [2], что полезным считается известковый материал, все частицы которого проходят через сито диаметром 3 мм, в том числе 40% - 0,15 мм. Частицы крупнее 2,5 мм оказывают слабое действие на почву, особенно если известняк твердой породы.
Карбонатные породы обладают слабой растворимостью. Увеличить ее можно путем повышения тонины помола, благодаря чему возрастает поверхность соприкосновения частиц с почвой и усиливается реакция их взаимодействия.
Результаты изучения влияния тонины помола известняка на его эффективность в звене севооборота показали наличие зависимости между величиной этого показателя и прибавкой урожая подопытных культур [3].
Ученые Вежайчского филиала Литовского научно-исследовательского института земледелия установили, что при использовании фракции размером менее 0,25 мм рНсол почвенного раствора увеличивалась с 4,2 ед. до 5,8 ед., 0,25...1,3 мм - до 5,6 ед., 1,3...2,5 мм -до 5,5 ед., 2,5.10,0 мм - до 5,2 ед., 10,0.40,0 мм - до 4,4 ед. [4].
В связи с изложенным, цель наших исследований заключалась в определении оптимального гранулометрического состава местных известковых удобрений.
Условия, материалы и методы. Для достижения поставленной цели в 2001 г. в лабораторных условиях были заложены эксперименты, в которых изучали влияние различных фракций доломитовой муки на агрохимические и биологические свойства выщелоченного чернозема. Схема опыта предусматривала следующие варианты: контроль (без удобрений); ^0Р60К60 - фон; фон + доломитовая мука с размером частиц менее 0,25 мм (<0,25); фон + доломитовая мука, фракция 0,25. 1 мм; фон + доломитовая мука 1.3 мм; фон + доломитовая мука с размером частиц не более 5 мм (доля фракций мельче 0,25 мм в ее составе была равна 21,3%, 0,25.1,0 мм -37,3%, 1,0.3,0 мм - 29,9%, 3,0.5,0 мм - 11,5%) . Для проверки результатов лабораторных исследований был поставлен полевой мелко-деляночный эксперимент на черноземе выщелоченном
среднемощном тяжелосуглинистом по следующей схеме: контроль (без удобрений); ^0Р60К60 - фон; фон + доломитовая мука с размером частиц до 1 мм (<1); фон + доломитовая мука, фракции до 3 мм (<3); фон + доломитовая мука с размером частиц до 5 мм (<5).
Исходная почва в лабораторных опытах характеризовалась следующими показателями: содержание гумуса - 6,3%, Р2О5 - 50,0 мг/кг, К2О - 95,0 мг/кг почвы, рНсол - 5,1, Нг - 5,0 мг-экв/100 г, S - 41,1 мг-экв/ 100 г. Содержание гумуса в почве экспериментального участка в полевом опыте составляло 6,3%, Р2О5 -155,0 мг/кг, К2О - 112,0 мг/кг почвы, рНсол - 5,2, Нг- 5,9 мг-экв/100 г^ - 41,5 мг-экв/100 г.
Норма внесения доломитовой муки по полной гидролитической кислотности была равна 8,8 т/га, в
физической массе - 10,9 т/га. В качестве объекта исследований использовали доломитовую муку Мокро-Савалеевского месторождения Республики Татарстан со следующими характеристиками: влажность - 12,1%, средневзвешенное содержание СаСО3+МдСО3 по месторождению - 91,6%, доля частиц до 0,25 мм -18,8%, 0,25.1,0 мм - 32,9%, 1,0.3,0 мм - 26,3%, 3,0. 5,0 мм - 10,1%, > 5,0 мм - 11,9 %.
Гранулометрический состав доломитовой муки определяли с помощью набора сит (ГОСТ 12536-79, п.2). Агрохимические анализы почвенных образцов проводили по общепринятым методикам (ГОСТ 2648385, ГОСТ 26212-91, ГОСТ 26204-91). Биологическую активность почвы оценивали по показателям ее респираторной активности.
результаты и обсуждение. В лабораторных исследованиях при внесении частиц доломитовой муки размером менее 0,25 мм гидролитическая кислотность почвы снизилась на 2,89 мг-экв/100 г почвы, 0,25. 1,0 мм - на 2,84, 1,0.3,0 мм - на 0,91, смеси всех фракций до 5,0 мм - на 2,03 мг-экв/100 г почвы. Наилучшие результаты отмечены при использовании муки тонкого помола (0,25 мм и меньше). При этом достаточно высокую активность наблюдали и в варианте со смесью фракций доломитовой муки размером до 5,0 мм, что, на наш взгляд, можно объяснить значительной долей (58,6 %) самых мелких фракций (<0,25 и 0,25.1,0 мм).
Наибольшему повышению доступности растениям фосфора способствовало внесение доломитовой муки с тониной помола 1,0.3,0 мм и менее 5,0 мм, при использовании которой величина этого показателя выросла, по сравнению с фоном, на 19,0 и 15,0 мг/кг почвы соответственно. В отношении обменного калия лучшие результаты отмечены в вариантах с частицами менее 0,25 мм, 0,25.1,0 мм и менее 5,0 мм, где его содержание оказалось выше, чем после внесения полного минерального удобрения, на 10,0, 6,0 и 5,0 мг/кг почвы (табл. 1). Таблица 1. влияние доломитовой муки различного гранулометрического состава на агрохимические свойства и биологическую активность выщелоченного чернозема (лабораторные опыты)
Нг, мг- Выделено за
Вариант рНсол. экв/ 100 г Р2°!? мг/кг К2О, мг/кг 24 ч, мг СО2 / 100 см2
Контроль 5,1 5,04 45,0 72,0 14,86
^0Р60К60 (фон) Фон + доломитовая мука <0,25 5,0 5,15 82,0 102,0 13,29
мм 6,1 2,26 86,0 112,0 14,78
Фон + доломитовая мука 0,25. .1,0 мм 6,0 2,31 87,0 108,0 14,79
Фон + доломитовая мука 1,0. 3,0 мм 5,8 4,24 101,0 103,0 13,98
Фон + доломитовая мука <5,0 мм 5,9 3,12 97,0 107,0 15,27
НСР0,5 0,14 0,08 3,08 3,28 0,13
Положительные сдвиги установлены в изменении суммы поглощенных оснований и степени насыщенности ими почвенно-поглощающего комплекса. При этом в случае использования смеси с размером частиц менее 5,0 мм результаты были лучше, чем в варианте с фракцией 1,0.3,0 мм, на 9,8 мг-экв/100 г почвы.
В известкованной почве быстрее протекают процессы минерализации органического вещества и перевода в усвояемую форму сложных азотных, фосфорных соединений и углеводов [5]. При этом большинство исследователей рассматривают известковые удобрения как средство химической мелиорации почвы. Однако мы в своем лабораторном опыте наблюдали положительное влияние доломитовой муки на увеличение выделения СО2 с поверхности почвы, по сравнению с вариантом,
Таблица 2. Влияние доломитовой муки различного гранулометрического состава на агрохимические
свойства выщелоченного чернозема (полевой опыт)
Вариант рН Нг, мг-экв/100 г почвы Р2О,, мг/кг почвы К2О, мг/кг почвы
1-й еод\4-й год 1-й год 4-й год 1-й год 4-й год 1-й год 4-й год
Контроль 5,1 5,2 5,9 6,1 150,0 144,0 109,0 105,0
Ы60Р60К60 - фон 5,1 5,0 5,8 5,8 155,0 153,0 115,0 118,0
Фон + доломитовая мука <1,0 мм 5,7 5,4 3,8 3,6 187,0 167,0 131,0 129,0
Фон + доломитовая мука <3,0 мм 5,5 5,7 4,1 3,3 163,0 189,0 127,0 138,0
Фон + доломитовая мука <5,0 мм 5,4 5,6 4,2 3,4 163,0 186,0 128,0 142,0
НСР05 0,21 0,18 0,38 0,15 3,58 2,79 2,65 2,31
где вносили только минеральные удобрения. На наш взгляд, это связано с нейтрализацией эффекта подавления биологических процессов в результате подкис-ления почвы физиологически кислыми минеральными удобрениями. Причем через 6 мес. после внесения величина показателя биологической активности почвы в варианте со смесью фракций менее 5,0 мм была выше, чем при использовании муки с размером частиц менее 0,25 мм, на 0,49 мг СО2 /100 см2.
Результаты лабораторных исследований показали, что применение мелких фракций доломитовой муки приводит к снижению кислотности почвы в первые же месяцы. При более грубом помоле действие мелиоранта проявляется медленнее, но с течением времени его нейтрализующий эффект возрастает.
В полевых мелкоделяночных опытах в первый год исследований наибольшее влияние на снижение рНсол оказала доломитовая мука с размером частиц менее 1,0 мм. Однако если в вариантах с меклиорантом более грубого помола нейтрализующий эффект продолжал увеличиваться вплоть до четвертого года действия, то при использовании мелкой фракции он к этому сроку начал снижаться (табл. 2).
Аналогичным образом изменялась и гидролитическая кислотность.
Наибольшее влияние на увеличение содержания подвижного фосфора в выщелоченном черноземе на четвертый год исследований оказало внесение доломитовой муки с размером частиц менее 3,0 мм.
Самое высокое содержание обменного калия в первый год опыта отмечено в варианте с фракцией менее 1,0 мм. К четвертому году исследований наибольшая величина этого показателя зафиксирована при использовании мелиоранта более грубого помола: менее 3,0 мм - 138,0 мг/кг и менее 5,0 мм - 142,0 мг/кг.
Выводы. В результате лабораторных и полевых исследований установлено, что, чем мельче частицы известкового материала, тем быстрее они вступают во взаимодействие с почвой. В опытах на выщелоченном черноземе наиболее эффективным в первые годы действия оказалось применение фракции доломитовой муки с размером частиц менее 1,0 мм. В то же время при пятилетнем цикле известкования предпочтение лучше отдавать известковым удобрениям более грубого помола (до 3,0 мм).
Самые крупные из изученных в опыте частицы (до 5,0 мм), растворяясь с течением времени, усиливали положительное действие на почву. Поэтому при остром дефиците известковых материалов можно использовать мелиорант, включающий частицы такого размера.
Литература.
1. Андрусиник А., Панкратов В. Влияние тонины помола известняка на его эффективность в звене севооборота//Вопросы известкования кислых почв. Горки, 1973. 264 с.
2. Зубрене Е.А. Эффективность известковых удобрений различного гранулометрического состава в западной зоне Литовской сСР: автореф. дис.... канд. с.-х. н. Каунас, 1970. 24 с.
3. Известкование кислых почв / под ред. Н.С. Авдонина и др. М.: Колос, 1976. С. 85-86.
4. Ломако Е.И., Алиев Ш.А. Известкование почв Республики Татарстан: монография. 2004. С. 29-36.
5. Миненко А.К. Изменение численности и активности микрофлоры дерново-подзолистой почвы после известкования // Сб.: Вопросы известкования кислых почв. Пермь, 1976. С. 131-137
EFFECTiVENESS OF LOCAL DOLOMiTE FLOUR VARiOUS GRAIN SiZES UNDER RESOURCE
TECHNOLOGiES L.M-H. Bikkinina, E.i. Lomako, Sh.A. Aliev, M.M. ilyasov
Tatar Research institute of Soil Science and Agricultural Chemistry of the Russian Academy of Agricultural Sciences
Summary. Laboratory and field researches are conducted to establish the optimum size of particles of a local dolomitic flour to improve efficiency of use of lime and economic expenses of limy fertilizers. Results of researches say that a dolomitic flour of smaller grinding, 0,25 mm, the most active size to reduce acidity of the soil in laboratory trials on 1,1 units рНсол. and at the size of particles (<1 mm) - on 0,6 units рНсол. to a background respectively. Extent of reduction in hydrolytic acidity was directly connected with small grind of dolomite. The smallest size of fractions of a dolomitic flour (0,25мм) in laboratory researches reduced hydrolytic acidity by 2,89 mg-ekv/100 of the soil, and in field experiments (<1 mm) - by 2,0 mg-ekv/100 of the soil to a background respectively. Increase in mobile phosphorus (on 19,0 mg/kg) and exchange potassium (on 10,0 mg/kg) is noted under the influence of small fractions in options of laboratory researches. It is established that the smallest fractions of a dolomitic flour of 0,25 mm and smaller and 0,25-1,0 mm in the first months after introduction reduce acidity of the soil. The dolomitic flour with particles of 1,0-3,0 mm also improved physical and chemical properties of the soil, but longer contact of lime with the soil for this purpose was required. More rough particles of limy fertilizer worked more slowly, but eventually their neutralized action increased. Within the fourth year of field researches the greatest influence on the reduction soil (on 0,7 and 0,6 units рНсол. ) and hydrolytic (on 2,5 and 2,4 mg-ekv/100) acidity, increases in the content of mobile phosphorus (on 36,0 and 33,0 mg/kg) and exchange potassium (on 20,0 and 24,0 mg/kg) in the soil of fraction of a dolomitic flour with sizes of particles <3 and <5 from mm to a background respectively. Efficiency of use of local limy fertilizer is confirmed, biological activity of the soil amplified. It is shown that fractions of a dolomitic flour the size smaller 0,25 to 5,0 mm with service of small particles (less than 0,25 mm) to 48,0-50,0% created the best conditions for activity of microorganisms of the soil. Thus by laboratory and field researches it is established that in an acute shortage of limy fertilizers it is recommended to apply local friable breeds of a carbonate of more rough grind of 5,0 mm. In a five-year cycle of use of lime the preference has to be given to limy fertilizers with prevalence of particles less than 3,0 mm as they have positive impact on agrochemical properties of the soil more strongly. Key words: liming, lime fertilizer, dolomite powder, ameliorator, carbonate rocks, particle size distribution, and leached chernozem, acidity, alternative technologies.
