CC BY
167
барьеров (в широком смысле) и институционально-административные реформы. В частности, в настоящее время государственное регулирование сельского хозяйства почти полностью лишено регионального аспекта (не в отношении практики распределения государственной поддержки, а в отношении регулирования размещения отдельных направлений и новых производственных проектов).
Между тем Россия отличается весьма низкой степенью региональной концентрации производства по сравнению с другими крупными аграрными державами. Постепенно идет формирование территориальных кластеров и производственных комплексов. В частности, Центр (Белгород, Тамбов, Орел, Воронеж, Липецк) становится мясным кластером. Растениеводческое производство все более локализуется в Южном регионе, масличный комплекс -в Поволжье. Данные регионы выделяются гипертрофированным развитием отдельных отраслей благодаря реализации конкурентных преимуществ этих территорий. Процесс создания районов или кластеров в агрокомплексе характерен для многих развитых в аграрном отношении стран мира (Бразилии, США, Канады). Концентрация производства стимулирует конкуренцию, что сказывается на повышении эффективности производства, создает предпосылки для развития сопутствующих производств, инфраструктуры (не только транспортной, но и хранения, первичной переработки), аутсорсинга.
На наш взгляд, экономически рационально сохранять специализацию Центра и Юга России на мясных направлениях производства (птицеводство, свиноводство), поскольку они наиболее оптимально расположены относительно рынков сбыта продукции. Отдельные новые проекты в области импортозамещения продукции свиноводства и птицеводства стоит размещать за Уралом лишь в отдельных наиболее населенных и обеспеченных зерном областях (Челябинской, Тюменской). Что касается развития направлений растениеводства, то наиболее высокий потенциал сосредоточен в тепличном бизнесе, который имеет смысл также развивать не повсеместно, а исходя из экономических предпосылок и конкурентоспособности регионов. Так, например, производство томатов можно сосредоточить в южных областях, где требуется меньше досветки теплиц в течение года, а выращивание малотранспортабельной
Эффективное и экологически безопасное применение побочных продуктов производства минеральных удобрений тесно связано с проблемой рационального использования природных ресурсов. При этом решается комплекс задач: максимально возможное использование сырьевых ресурсов, улучшение экологической обста-
продукции (цветы, огурцы, салаты) стоит размещать в непосредственной близости от регионов потребления.
На наш взгляд, одним из ключевых факторов успешного импор-тозамещения в мясной отрасли России станет сохранение конкурентоспособности зернового комплекса страны. В настоящее время на мировом рынке продукция зернового комплекса достаточно конкурента и востребована, а девальвация рубля в 2014 г. сделала отрасль еще более привлекательной для вложений. В то же время стагнация посевных площадей под зерновыми культурами (особенно традиционными для России пшеницей и ячменем), говорит о том, что страна не реализует свой потенциал (как внутреннего потребления, так и экспортный) полностью. Плачевное финансовое состояние существенной части хозяйств за пределами Юга страны подтверждает, что в отрасли накопились существенные проблемы, связанные с развитием институтов и регулированием. В первую очередь, это проблемы с возвратом в оборот сельскохозяйственных земель, заброшенных с начала 1990-х годов, вопросы передачи прав и переоформления собственности на землю.
Вслед за этапом импортозамещения, как показывает опыт зарубежных стран, следует этап экспансии наиболее конкурентных отраслей пищевого комплекса за пределы локального рынка и развитие экспорта. Импортозамещение не является идеей, возникшей в один момент (в случае России - благодаря введению «антисанкций»), а должно быть частью последовательной аграрной политики страны.
Литература
1. Государственная программа развития сельского хозяйства и регулирования рынков сельскохозяйственной продукции, сырья и продовольствия на 2013-2020 годы.
2. http://fa0stat3.fa0.0rg/h0me/E
3. http://stat.customs.ru/
4. http://www.comtrade.org/
5. http://www.gks.ru/
6. Рубанов И., Фомин А. Последствия присоединения к ВТО для сельского хозяйства России // Международный сельскохозяйственный журнал. 2014. № 3. С. 48-52.
95
новки в регионе, повышение плодородия почв и продуктивности растений. Одним из таких продуктов является отход при производстве минеральных удобрений - нейтрализованный фосфогипс (ФГ), применение которого повышает урожайность растений, улучшает физико-химические свойства, водно-воздушный и пищевой режимы
Михаил Локтионов, УДК 631:631.9:631.'
кандидат биологических наук,
руководитель направления агрохимического сервиса ОА «МХК Еврохим», Наталья Аканова,
доктор биологических наук, профессор,
главный научный сотрудник ФГБНУ ВНИИ Агрохимии ФАНО России
АГРОЭКОЛОГИЧЕСКАЯ ЭФФЕКТИВНОСТЬ ПРИМЕНЕНИЯ НЕЙТРАЛИЗОВАННОГО ФОСФОГИПСА ПРИ ВОЗДЕЛЫВАНИИ РИСА
<ххххх><><><><><><>о<х>^^
Приведен химический состав побочного продукта при производстве удобрений - нейтрализованного фосфогипса. Выявлено его влияние на агрохимические свойства почв, продуктивность риса и качество продукции. Дана агроэкологическая оценка его применения.
S u m m a r y
The chemical composition of by-product (neutralized phosphogypsum) in the manufacture of fertilizers is given. The article deals with estimation of the phosphogypsum impact on agrochemical properties of soils, rice productivity and product quality. The agro-ecological assessment of its application is given. Ключевые слова: фосфогипс, плодородие почв, рис, урожай, зерно, тяжелые металлы, кальций, фосфор. Keywords: phosphogypsum, soil fertility, rice, crop, grain, heavy metals, calcium, phosphorus.
Агроэкологическая эффективность применения нейтрализованного фосфогипса при возделывании риса
почв. Однако ФГ имеет ряд недостатков, главные из которых - содержание нежелательных примесей в виде фтора и стронция. В нейтрализованном фосфогипсе избыточная кислотность, характерная для обычного фосфогипса, устранена и его реакция доведена до слабощелочного уровня.
Мировое производство фосфорных удобрений составляет около 200 млн т в год. Сырьем для их производства служат апатиты или фосфориты, которые имеют высокое соотношение кальция к фосфору, что и обусловливает при методе их кислотной переработки образование огромных количеств ФГ. При получении 1 т фосфорной кислоты образуется 3,6-6,2 т ФГ. Мировой годовой выход ФГ составляет более 150 млн т, на долю России приходится около 14 млн т, и он практически весь направляется на хранение в отвалы.
Основа ФГ - более 94% CaS04. В его составе в качестве примесей присутствуют остатки фосфатов, остатки фосфорной кислоты (2-4%, в том числе до 1,5% водорастворимой), полуторных оксидов, соединений кремния, микропримесей редкоземельных элементов. ФГ может применяться в земледелии страны, как химический мелиорант для устранения засоленности почвы. По сведениям Министерства сельского хозяйства РФ, только в Северокавказском экономическом районе выявлено 3272,6 тыс. га, или 15% засоленных почв. Запасы ФГ в Краснодарском крае, составляющие более 4,5 млн т, занимают обширную площадь и требуют значительных затрат на их содержание. К сожалению, опыт утилизации ФГ в сельском хозяйстве не нашел широкого применения. Фосфогипс обычный исследован как химический мелиорант и источник серного питания растений [5-9]. Нейтрализованный фосфогипс - новый продукт, и его агроэкологическая оценка не столь значительна [3, 4, 10-12].
Цель исследований состояла в разработке методов рационального использования нейтрализованного фосфогипса для повышения плодородия почв и получения экологически безопасной продукции растениеводства. Объектом исследования были луго-во-черноземные почвы, сформированные преимущественно на тяжелых аллювиальных отложениях. Почва средне обеспеченная подвижными формами азота и фосфора; содержание обменного калия повышенное; содержание гумуса (по Тюрину) в пахотном слое - 2,85%, подвижного фосфора и обменного калия (по Мачи-гину) - 54,8 и 328,5 мг/кг соответственно; рНсол.= 5,8; рНвод.=6,2; количество обменного кальция - 34,6 мг-экв/100 г почвы. Содержание гумуса постепенно снижается вниз по профилю. Исследования проводились на рисе (предшественник - многолетние травы), в двух полевых опытах (табл. 1).
Опыт 1. Оптимизация доз и способов внесения нейтрализованного ФГ в рисовых севооборотах. Схема опыта включала 5 вариантов. ФГ вносили перед посевом в дозах 0, 1,5, 3, 5 т/га.
Опыт 2. Агроэкологическая оценка эффективности нейтрализованного ФГ в рисовых севооборотах как химического мелиоранта и фосфорного удобрения. Схема опыта включала 6 вариантов.
Таблица 1
Схема опытов
Опыт 1 Опыт 2
1. Контроль (б/удоб.) 1. Контроль (б/удоб.)
2. Г^гоРооКа,- фон 2. ЫпоКбо
3. Фон+фосфогипс (ФГ), 1,5 т/га 3. Ы12„Р»К6о
4. Фон+ФГ, 3 т/га 4. Фосфогипс (ФГ), 3 т/га
5. Фон+ФГ, 5 т/га 5. Ы120К6„+ФГ, 3 т/га
6. Ы12оРюК(,о+ФГ, 3 т/га
- как основное удобрение и 40% - при подкормках в фазе кущения.
Возделывание риса в опытах проводили в соответствии с рекомендациями ВНИИ риса. Фенологические наблюдения за посевами и биометрический анализ растений проводили по общепринятой методике [1]. В течение вегетации растений определяли: площадь листьев и чистую продуктивность фотосинтеза [15]; содержание общего азота, фосфора, калия и кальция в растениях [2].
В почвенных образцах определяли: Са2+ и Мд2+ - трилонометри-чески; обменный натрий в почвах [13]; рН - по ГОСТ 26483-85; подвижные соединения фосфора и обменного калия методом Мачигина
- ГОСТ 26205-91; органическое вещество (гумус) по Тюрину - ГОСТ 26213-91; тяжелые металлы - по МУ МСХ РФ от 10.03.92 г. Результаты исследований были обработаны математико-статистическими методами [14].
Массовая доля основного вещества (CaSO4•2H2O) в пересчете на сухой дигидрат составляет 92-94%. Наибольшее содержание представлено элементами: SiO2, СаО и S (табл. 2). Содержание фосфора (1,5-4,0% Р2О5) может иметь значение при использовании фосфо-гипса в высоких дозах, особенно при химической мелиорации солонцов. Значение серы, содержащейся в фосфогипсе, как источника улучшения питания растений этим элементом, доказано результатами полевых опытов [4, 5].
Таблица 2
Химический состав фосфогипса (в среднем из 40 проб), % воздушно-сухой массы
Элемент Содержание Элемент Содержание Элемент Содержание
МйО 0,025 8г 0,46 АЬОз 0,070
вю2 20,98 Ва 0,021 V <0,001
СаО 37,12 Сг <0,001 У 0,0014
8общая 21,5 Мп 0,001 Ъх 0,0075
к2о <0,001 ТЮ2 0,007 Ьа 0,02
Робщ.( Р205) 3,2 Си 0,0008 Ообщий <0,001
Се (СеОз) 0,11 Углерод общ. 0,41
Таблица 3
Содержание ТМ и фтора в пробах фосфогипса, мг/кг
2010 г. 2012 г. Среднее
среднее из 20 проб из 40 проб
Элемент валовое подвижных форм валовое подвижных форм валовое подвижных форм
РЬ 37,6±9,3 0,9±0,08 26,3±12,3 0,7±0,11 31,9±11,3 0,8±0,1
еа 2,0±0,11 0,0005 2,7±0,09 0,0006 2,35±0,10 0,0005
Си 27,9±1,2 3 1,15±0,12 25,0±2,74 1,25±0,14 26,5±1,98 1,20±0,1 3
Ъл 16,8±2,41 1,24±0,11 7,2±2,31 1,45±0,22 12,0±2,36 1,35±0,17
Сг 4,2±0,25 1,52±0,21 2,6±0,56 1,26±0,23 3,4±0,41 1,39±0,22
Со 4,5±0,68 0,42±0,09 3,0±1,32 0,29±0,11 3,75±1,00 0,36±0,10
N1 6,5±0,22 0,40±0,13 8,6±1,14 0,52±0,19 7,55±0,68 0,46±0,16
Мп 15,4±0,81 4,45±0,31 17,1±3,12 4,62±0,62 16,5±1,96 4,54±0,47
Б 1900+93 290±23 2080±24 320±43 1990±52 305±33
Опыты заложены в 4-кратной повторности. В обоих опытах ФГ вносили перед посевом поверхностно с дальнейшей заделкой в почву на глубину 10-15 см. Азотные удобрения вносили дробно: 60%
Определение содержания тяжелых металлов (ТМ) в фос-фогипсе показало: более высокое содержание характерно для свинца, а наименьшее - для кадмия, образуя убывающий ряд: РЬ>Си^п>№>Со>Сг^ (табл. 3).
Сравнительный анализ состава отечественных и зарубежных фосфоритов показал, что ковдорские характеризуются более низким содержанием примесей As, Cd, РЬ, №, Zn, Си, Нд, Сг, невысоким содержанием F (до 1,2%). При оценке возможного загрязнения окружающей среды в случае использования ФГ необходимо учитывать, что большая часть ТМ, содержащихся в фосфатном сырье, при его переработке переходит в минеральные удобрения. ФГ содержит около 0,47% общего фтора. Содержание водорастворимых фторидов колеблется в широком интервале от очень малых величин - 0,0016-0,0,0042% до 0,02%.
Отличительной особенностью нейтрализованного фосфогипса
является низкое содержание стабильного стронция - 0,46%. При таком содержании этого элемента, внесенного с фосфогипсом в почву даже в максимальных дозах мелиоранта 10-15 т/га, соотношение Са^г в почве существенно не меняется, что является фактором экологической безопасности применения мелиоранта, а значит и гарантией отсутствия токсичности стронция и избыточного его накопления в растительной продукции.
Уровень радиоактивности ФГ ниже естественного фонового уровня в районе проведения исследований. Эффективная удельная активность (Аэфф) природных радионуклидов составляет 60-90 Бк/кг, следовательно, ФГ по радиологической характеристике может быть использован без ограничений (табл. 4).
Таблица 4
Содержание радиоактивных элементов в фосфогипсе
Результаты исследований влияния фосфогипса в сочетании с минеральными удобрениями на физико-механические свойства почвы и фосфатный режим показали, что объемная масса лугово-чер-ноземной почвы пахотного горизонта составляла 1,19-1,27 г/см3. С глубиной величина показателя возрастала, и в слое почвенного профиля на глубине 60-80 см составляла 1,38-1,46 г/см3, плотность почвы повысилась от рыхлой и уплотненной в верхних горизонтах до плотной в нижней части профиля.
При анализе полевой влажности почвы было определено, что при внесении ФГ влажность почвенной пробы была достоверно выше по сравнению с контролем и фоновым вариантом в среднем на 5,7-6,5%. Этот факт свидетельствует о том, что фосфогипс способствует увеличению агрегированности почвы и более длительному удержанию влаги.
Выявлено, что преобладающей фракцией лугово-черноземной почвы является физическая глина (частицы <0,01 мм), содержание которой в пределах профиля колеблется от 32 до 50% (табл. 5). Установлено достоверное увеличение содержания мелкодисперсной фракции (<0,005 мм) почвы, способствующей образованию макро- и микроагрегатов в варианте «^20Р90К60+ФГ, 3 т/га» в сравнении с контролем на 11%. Этот факт заслуживает внимания, так как фракция <0,005 мм отличается активной коагуляцией, высокой поглотительной способностью и значительным содержанием гумусовых веществ и элементов питания. Отмечено изменение отношения почвенных фракций <0,005 мм к фракции >0,005 мм: при внесении ФГ этот показатель увеличивается в слое 0-20 см с 0,47 на контрольном варианте до 0,56 в варианте «Фон+ФГ, 3 т/га».
Таблица 5
Влияние фосфогипса на гранулометрический состав лугово-черноземной почвы
Исследование гранулометрического состава ФГ показало, что на долю частиц <0,25 мм приходится 64-75%, <0,1 мм - 30-36%. Удельная поверхность ФГ 3100-3600 см2/г, что при его внесении способствует образованию в почве агрегатов размером <2 мм, а с мелкодисперсными частицами образуются достаточно прочные микроагрегаты. Это обусловливает уменьшение плотности, улучшение аэрации почвы, увеличение порозности, влагоудержания и более экономный расход почвенной влаги.
При внесении фосфогипса в опыте наметилась устойчивая тенденция увеличения количества подвижных фосфатов к началу кущения: концентрация фосфатов в вариантах без внесения ФГ на контроле и варианте NK составляла 64,5-65,6 мг/кг, а на фоне полного минерального удобрения - 73,5 мг/кг. В фазе кущения отмечается некоторое снижение количества фосфатов в почве на этих вариантах, что может быть следствием активного роста растений и поглощения ими фосфора (табл. 6).
Таблица 6
Содержание подвижных фосфатов в почве по фазам развития растений риса при внесении фосфогипса
Варианты опыта Фаза развития растений
ДО посева всходы кущение выметы вание полная спелость
содержание подвижного фосфора мг/кг
Контроль (б/удоб.) 60,5 63,0 61,2 67,0 62,1
МшКбо 60,3 64,5 61,3 69,0 62,8
1^12<>Р9оКбО 60,8 73,5 69,9 74,5 67,0
ФГ, 3 т/га 59,4 63,9 62,2 71,5 65,0
МшКя+ФГ, 3 т/га 60,3 65,4 65,2 73,7 65,9
М12„Р9„К6„+ФГ, 3 т/га 59,6 69,9 75,0 74,9 73,6
НСР05 2,1 1,8 3,2 2,4
Использование ФГ оказало влияние на качественный состав гумуса: за 3 года проведения опыта в пахотном слое увеличилась доля гуминовых кислот, а также содержание гуминовых кислот, связанных с кальцием. Прирост содержания гумуса в почве с внесением фосфогипса 3-5 т/га в среднем за 3 года составил 0,2%. Уже в 1-й год действия ФГ изменяет уровень кислотности среды (табл. 7). Вниз по профилю уровень реакции сдвигается в слабощелочную сторону, что вполне благоприятно для роста и развития растений риса.
Исследуемые почвы характеризуются высоким содержанием поглощенных оснований. В слое 0-20 см на контроле их сумма достигает 25,7 мг-экв/100 г, на долю кальция приходится 79% в верхнем горизонте почвы. При внесении ФГ в дозе 3 т/га сумма оснований увеличивается до 28,72 мг-экв/100 г почвы, а доля кальция возрастает до 87%. С увеличением дозы ФГ до 5 т/га эти показатели увеличиваются соответственно до 30,1 мг-экв/100 г почвы и 89,9%.
Таблица 7
Влияние ФГ
на кислотно-основные свойства почвы (опыт 1)
Варианты опыта, слой почвы,см Содержание фракций, % (на абсол. сухую почву) Отношение фракций <0,005мм к фракции >0,005 мм
Фракции почвы, мм Сумма фракций, мм
10,25 0,250,05 0,050,01 0,010,005 0,0050,001 <0,001 <0,005 >0,005
Контроль (б/удоб.)
0-20 3,9 39,91 23,38 1,23 11,28 20,90 32,18 67,82 0,47
20-40 6,1 37,59 24,44 2,34 9,82 19,71 29,51 70,49 0,42
40-70 6,2 32,64 31,76 3,87 8,56 16,97 25,53 74,47 0,34
Фон (№К) + фосфогипс в дозе 3 т/га
0-20 2,8 36,89 23,23 1,19 14,85 21,04 35,89 64,11 0,56
20-40 5,4 25,45 29,38 2,97 11,52 25,28 36,8 63,2 0,58
40-70 6,1 33,71 26,84 3,12 10,15 20,08 30,23 69,77 0,43
Варианты опыта Слой почвы, см Показатели
рн содержание, мг-экв/100 г почвы
Са | М №
в среднем за 3 года %, ± к контролю
Контроль (б/удоб.) 0-20 5,80 22,83 2,89 3,2 -
20-40 5,95 19,13 3,15 3,6 -
К120Рб0К<0 - фон 0-20 5,70 21,91 2,79 2,9 -10,0
20-40 5,87 20,73 2,87 3,3
Фон+ФГ, 1,5 т/га 0-20 6,03 23,58 2,45 2,1 -34,3
20-40 6,21 21,37 2,61 4,1
Фон+ФГ, 3 т/га 0-20 6,06 24,97 1,95 1,8 -43,7
20-40 6,50 22,05 2,15 4,3
Фон+ФГ, 5 т/га 0-20 6,02 27,10 1,74 1,3 -59,4
20-40 6,41 23,54 1,99 4,8
НСР 05 0,15 1,73 0,5 0,5
Агроэкологическая эффективность применения нейтрализованного фосфогипса при возделывании риса
Максимальное содержание кальция обнаруживается в слое почвы 60-80 см, а магния - на глубине 120-150 см. С увеличением дозы ФГ возрастают потери элементов: при дозе 5 т/га содержание магния в слое 120-150 см доходило до 7,23 мг-экв/100 г. Поступление в почву кальция с ФГ обеспечивает стабилизацию кальциевого режима.
Применение ФГ как отдельно, так и в сочетании с минеральными удобрениями увеличивало емкость поглощения на 4,6-9,2%. Аналогичным образом, только с большей интенсивностью, величина показателя изменялась в подпахотном горизонте 20-40 см (табл. 8).
Таблица 8
Изменение емкости поглощения в условиях применения нейтрализованного фосфогипса (опыт 1)
Варианты опыта Емкость поглощения
мг-экв/100г %, ± к контролю
0-20 см 20-40 см 0-20см 20-40 см
Контроль (б/удоб.) 30,9 35,8 - -
^2оР9оК 60 - фон 31,9 37,0 3,2 3,4
Фон+ФГ, 1,5 т/га 32,0 37,5 3,6 4,8
Фон+ФГ, 3 т/га 32,7 38,9 5,8 8,7
Фон+ФГ, 5 т/га 32,9 38,2 6,5 6,7
НСР 05 1,2 1,4
Применение ФГ положительно повлияло на рост и развитие растений риса: отмечено увеличение высоты растений на 3,0-5,8 см, в среднем за 3 года с 89,7 см на контроле до 95,5 см на фоне дозы 3 т/га, количества корней - на 11,0-14,0 шт./растение, увеличение кустистости и числа колосков в среднем на 162-206 шт./10 растений. Наибольшие величины показателей наблюдались в варианте с внесением ФГ в дозе 3 т/га, в том числе масса 1000 зерен увеличилась на 1,4 г - до 31,4 г, что обусловило повышение урожая зерна риса (табл. 9).
Таблица 9
Влияние ФГ на формирование структуры урожая риса (в среднем за 3 года, опыт 1)
Варианты опыта Густота стояния, шт./м2 Выживаемость растений, % Число продуктивных стеблей, штУм2 Длина метелки, см Пусто- верностъ, %
ВСХОДЫ перед уборкой
Контроль (б/удоб.) 226 150 66,4 199 12,9 14,9
ЭДгоРадК«)-фон 239 191 79,9 343 13,6 17,0
Фон+ФГ, 1,5 т/га 238 183 77,0 361 13,5 16,4
Фон+ФГ, 3 т/га 241 196 81,3 387 13,7 17,4
Фон+ФГ, 5 т/га 243 191 78,6 381 13,6 17,7
НСР 05 9,0 13,0 7,3 21,0 0,3 1Д
Применение ФГ обеспечило увеличение густоты стояния в фазе всходов на фоне различных доз ФГ на 5,3-7,5%, числа продуктивных стеблей - на 81,4-94,5% (табл. 9), что обеспечило формирование большего урожая, который возрастал в среднем на 1,8-5,0 ц/га (табл. 10). Наибольший эффект достигался при внесении ФГ в дозе 3 т/га.
Внесение ФГ в сочетании с минеральными удобрениями обеспечило прибавку урожая зерна риса 22,1 ц/га (табл. 11). Оптимальным был вариант «^20К60+ФГ, 3 т/га». Его результаты свидетельствуют о высокой эффективности ФГ в качестве источника фосфора для питания растений риса.
Таблица10
Влияние фосфогипса на формирование урожайности риса (в среднем за 3 года, опыт 1)
Варианты опыта Масса, г Урожай зерна Прибавка урожая
зерна с главной метелки 1000 к контролю от фосфогипса
ц/га
Контроль (б/удоб.) 2,9 30,4 41,3 - -
ЭДгоРедКбо - фон 3,2 31,5 58,4 17,1 -
Фон+ФГ, 1,5 т/га 3,3 31,2 60,2 18,9 1,8
Фон+ФГ, 3 т/га 3,5 31,4 63,4 22,1 5,0
Фон+ФГ, 5 т/га 3,4 31,4 63,2 21,9 4,8
НСР 05 0,5 1,1 3,1
Применение ФГ в сочетании с минеральными удобрениями обеспечило достоверное увеличение белковости зерна - с 7,1 до 7,3% и снижение трещиноватости с 28 до 25%. Общий выход крупы по вариантам варьировал от 70,8 до 71,5%.
Таблица 11
Зависимость урожая риса от условий применения ФГ (опыт 2)
Варианты опыта Урожай, ц/га Прибавка Показатели качества зерна
%к контролю от фосфогипса со дер-жан небел ка трещи--нова- тость, % выход крупы
целого ядра дроб-ленки
Контроль (б/удоб.) 41,3 - - 7Д 28 75,3 24,7
ЭДюКбо 56,4 36,5 - 7,4 24 76,0 24,0
ЭДгоРэдКбо 58,4 41,4 - 7,5 20 79,0 21,0
ФГ,3 т/га 45,5 10,2 4,2 7,1 25 75,8 24,2
ИцоКбо+ФГ, 3 т/га 63,4 53,5 7,0 7,2 25 76,8 23,2
ЪГиоРэдК 60+ФГ, 3 т/га 63,4 53,5 5,0 7,3 26 79,9 20,1
НСР 05 1,6 0,15 2,0 2,0
Экологический прогноз возможности загрязнения окружающей среды в условиях применения фосфогипса
Валовое содержание фтора в изучаемых почвах колеблется от 115 до 148 мг/кг. При внесении 3 т/га ФГ не выявлено повышения содержания подвижного фтора в почве, в верхнем горизонте его содержание практически не отличалось от контрольного варианта и фонового содержания в почвах района и составляло 0,73-0,87 мг/ кг почвы (при НСР05=0,27), что не превышает уровня допустимых пределов ПДК. Анализ распределения водорастворимого фтора по профилю почв свидетельствует о том, что фтор практически не мигрировал. На 3-й год опыта происходило снижение концентрации F до 0,5-0,6 мг/кг, что означает его прочное связывание.
Таблица 12
Влияние фосфогипса на содержание тяжелых металлов в лугово-черноземной почве
Варианты опыта Содержание тяжлых металлов в почве,мг/кг
а СЛ РЬ Не Си Со № Ми
Валовое со; ержание, мг/кг
Контроль (б/удоб.) 68,012,1 0,18±0,05 16,2±0,2 0,0910,009 18,012,4 11,1 Д4 38,012,3 492122,0
Фосфогипс,3 т/га 67,0+2,4 0,16+0,07 15,5+0,3 0,07+0,023 20,0+1,6 10,3+3,0 36,0+3,3 484+31,0
ЯщРжКи+ФГ.З т/га 70,2±4,3 0,1610,09 16,2±0,2 0,0810,011 20,412,0 12,111,9 39,011,9 496118,9
НСР ю 11,5 0,04 1,51 0,032 3,4 1,5 4Д 44,2
ПДК 100 3,0 32,0 2,1 55,0 50 85,0 1500
Содержание подвижных форм ТМ, мг/кг
Контроль (б/удо&) 1,49 0,06 0,7 0,0034 1,45 0,26 2,66 42,0
фосфогипс.З т/га 1,61 0,05 1,1 0,0045 0,95 0,19 2,13 36,5
ЛЛКи+ФГ.З т/га 1,55 0,07 0,9 0,0037 1,28 0,31 2,74 39,8
НСР (в 0,92 0,04 0,8 0,002 0,24 0,37 0,92 6,76
ПДК 23,0 1,0 6,0 0,1 3,0 5,0 4,0 400
Таблица 13 Содержание элементов в зерне риса, мг/кг
Варианты опыта Содержание, мг/кг Соотношение Ca/Sr
И Мп Си Zn РЬ Cd Со Ca Sr
Контроль(б/удоб.) 0,06 19,3 4,7 28,7 0,33 0,036 0,06 561 3,2 175
NJ.K. 0,07 21,3 4,9 27,9 0,41 0,029 0,06 571 3,2 178
ФГ,3 т/га 0,05 20,4 5,0 29,2 0,36 0,032 0,07 592 3,3 179
NiioPwKiff+<W,3T/ra 0,06 22,0 5Д 29,1 0,34 0,038 0,07 588 3,3 178
НСРм, мг/кг 0,05 3,2 0,61 2,3 0,2 0,017 0,03 59,0 0,54
Оценка качества зерна обнаружила «следовые количества» фтора, достоверной разницы по вариантам опыта не обнаружено. В соломе риса содержание фтора было существенно выше - на уровне 1,68-1,75 мг/кг, но и здесь различия значимых пределов не достигли.
Исследования показали, что в почве рисовых севооборотов содержание ТМ находилось в пределах естественного фона, достоверного увеличения их концентрации при внесении 3 т/га ФГ не выявлено, что вполне укладывается в экологический регламент (табл. 12). Содержание и доля подвижных форм ТМ после внесения ФГ не превышает значений ПДК, следовательно, не представляет угрозы для растений.
Анализ зерна риса также не выявил достоверного увеличения тяжелых металлов, качество зерна соответствовало санитарно-гигиеническим требованиям СанПин 2.3.3.1078-01 (табл. 13).
Соотношение Са^г в фосфогипсе в пределах 75-85:1, что свидетельствует о его экологической безопасности, в почве оно составляло 157-149:1, и не было выявлено достоверной разницы в сравнении с контрольным вариантом. Поэтому загрязнение почв стронцием при внесении 3 т/га фосфогипса маловероятно.
Таким образом, один из перспективных путей - реализация концепции «фосфатное сырье-побочный продукт-химический мелиорант и/или минеральное удобрение-почва-растение-урожай» позволит решить крупную народно-хозяйственную задачу, заключающуюся в создании безотходного производства с более полным использованием питательных веществ растениями.
Выводы
1. Нейтрализованный фосфогипс является эффективным химическим мелиорантом, повышающим плодородие лугово-черноземных почв и улучшающим питание растений на рисовых системах Кубани.
2. Применение на лугово-черноземных почвах фосфогипса выполняет важнейшую экологическую функцию, способствуя решению проблемы утилизации отхода, представляющего угрозу загрязнения природной среды краевого масштаба.
3. Внесение фосфогипса в рисовом севообороте обеспечивает улучшение условий прорастания семян, роста и развития растений риса: увеличивается количество корней - на 11,0-14,0 шт./растение, продуктивная кустистость, число колосков - в среднем на 162-206 шт./10 растений, масса 1000 зерен - на 1,4 г. Среднегодовая прибавка урожая зерна риса составила: на неудобренном фоне - 4,2 ц/га, а на фонах NK и NPK - 7 и 5 ц/га соответственно.
4. Применение фосфогипса обеспечивает увеличение содержания белка в зерне риса на 0,3% и снижение трещиноватости.
5. При внесении фосфогипса изменяется состав поглощенных оснований лугово-черноземной почвы и увеличивается их сумма: при дозе 3 т/га с 25,7 до 28,7 мг-экв/100 г почвы, доля кальция - с 79 до 87%. С увеличением дозы мелиоранта до 5 т/га эти показатели увеличиваются соответственно до 30,1 мг-экв/100 г почвы и 89,9%.
6. Внесение фосфогипса улучшает физико-химические, агрофизические и агрохимические свойства, играя почвозащитную роль, препятствует развитию деградационных процессов - потере луго-во-черноземными почвами плодородия; повышает содержание питательных элементов, компенсирует потери кальция и фосфора, тем
самым выполняет экологическую функцию. При внесении фосфогипса увеличивается содержание мелкодисперсной фракции (<0,005 мм) почвы, способствующей образованию макро- и микроагрегатов, на фоне дозы 3 т/га отношение почвенных фракций <0,005 мм к фракции >0,005 мм увеличивается с 0,47 до 0,56. Установлено положительное влияние по удержанию влаги в почве, показатель влажности почвы на фоне внесения фосфогипса выше в среднем на 5,7-6,5%.
7. Применение фосфогипса не привело к превышению ПДК по содержанию тяжелых металлов и фтора в почве, оросительных водах и зерне риса. Соотношение Ca:Sr в сельскохозяйственной продукции, почве и оросительных водах находилось на безопасном уровне.
Литература
1. Куркаев В.Т., Шеуджен А.Х. Агрохимия: учебное пособие. Майкоп: ГУРИПП «Адыгея», 2000. 552 с.
2. Сметании А.П., Дзюба В.А., Апрод А.И. Методики опытных работ по селекции, семеноводству, семеноведению и контролю за качеством семян риса. Краснодар, 1972. 155 с.
3. Локтионов М.Ю. Экологические аспекты применения нейтрализованного фосфогипса на лугово-черноземной почве в сельскохозяйственном производстве Краснодарского края: автореф. дис. ... канд. наук. М., 2013. 26 с.
4. Кизинёк С.В. Пути повышения эффективности агрохимических средств в рисоводстве: автореф. дис. ... д-ра наук. М., 2013. 50 с.
5. Кремзин Н.М. Удобрение и химическая мелиорация солонцовых почв Кубани, используемых под рис: автореф. дис. ... канд. наук. М., 1990. 23 с.
6. Шкель М.П. Применение серосодержащих удобрений. Минск: Уроджай, 1979. 62 с.
7. Шугля З.М. Выявление потребности растений в сере и эффективность фосфогипса на дерново-подзолистых суглинистых почвах западной части БССР: автореф. дис. ... канд. наук. Жодино, 1969. 20 с.
8. Зинковская Т.С. Влияние совместного применения фосфоритной муки и фосфогипса на кислых почвах // В кн. Проблемы рекультивации отходов быта, промышленного и сельскохозяйственного производства. Краснодар, 2010. С. 161-163.
9. Окорков В.В. Перспективы и пути использования фосфогип-са на кислых почвах // В кн. Проблемы рекультивации отходов быта, промышленного и сельскохозяйственного производства. Краснодар, 2010. С. 156-161.
10. Байбеков Р.Ф., Шильников И.А., Аканова Н.И., Добрыднев Е.П., Локтионов М.Ю., Шеуджен А.Х., Кизинёк С.В. Научно-практические рекомендации по применению фосфогипса нейтрализованного в качестве химического мелиоранта и серного удобрения. М.: ВНИИА, 2012. 43 с.
11. Кизинёк С.В., Локтионов М.Ю. Эффективность различных форм кальцийсодержащих удобрений на рисовых полях Кубани // Агрохимический вестник. 2012. № 6. С. 19-21.
12. Харитонов Е.Н., Шеуджен А.Х., Паращенко В.Н., Кизинёк С.В., Локтионов М.Ю. Использование фосфогипса в рисоводстве: методические рекомендации. Краснодар, 2012. 24 с.
13. Антипов-Каратаев И.Н. Вопросы физико-химии почв и методы исследования. М.: Изд-во АН СССР, 1959. 157 с.
14. Доспехов Б.А. Методика полевого опыта (с основами статистической обработки результатов исследований). М.: Агропроиздат, 1985. 351 с.
15. Ничипорович А.А. и др. Фотосинтетическая деятельность растений в посевах. М.: Изд-во АН СССР, 1961. 211 с.
