CC BY
19АГРОЭКОЛОГИЯ
УДК 631.8:631.4 (571.54)
АГРОХИМИЧЕСКАЯ ОЦЕНКА МОДИФИЦИРОВАННЫХ ЦЕОЛИТОВ НА МЕРЗЛОТНЫХ ПОЧВАХ ЗАБАЙКАЛЬЯ
Н.Н. Пигарева, д.б.н., ИОЭБ СО РАН, Н.М. Кожевникова, д.х.н., БИП СО РАН
Изучено влияние самарийсодержащего микроудобрения на основе природного цеолита на почвенно-агрохимическую характеристику перегнойно-гумусовой глееватой типичной мерзлотной почвы, продуктивность и химический состав естественного фитоценоза.
Ключевые слова: самарийсодержащее микроудобрение, мерзлотные почвы, урожайность, химический состав травостоя.
Испытания цеолитов в вегетационных и полевых опытах свидетельствуют о позитивном действии этого минерального сырья. Добавки цеолитов в почву и тепличный грунт увеличивают урожайность почти всех сельскохозяйственных культур [6]. В Бурятии два месторождения цеолитов - Холинское и Мухор-Талинское, которые являются самыми перспективными в Сибири, так как содержат высококачественное сырье (60%). Прогнозный ресурс цеолитного сырья в Бурятии составляет около 500 млн т.
Применение цеолитов в сельском хозяйстве решает широкий спектр задач: увеличение влагоемкости, улучшение физических свойств почвы, практическое отсутствие вымывания удобрений, повышение эффективности использования растениями питательных веществ минеральных удобрений. Эти качественные особенности цеолитов, как носителей и пролон-гаторов удобрений, существенно меняют сельскохозяйственные технологии. Главный результат применения цеолитов -повышение урожайности и качества сельскохозяйственной продукции.
Криогенные климатические условия криолитозоны способствуют формированию мерзлотных почв [8, 5]. Многолетняя мерзлота, оказывая большое влияние на процесс почвообразования, воздействуя на биогеоценозы, водный и температурный режимы почв усиливает сезонный криогенный процесс в почвах, влияя на формирование их облика и профиля [10]. В условиях криолитозоны растения испытывают значительное угнетение роста, наблюдаются снижение их продуктивности, подавление многих важных синтетических процессов [3]. Решающую роль в общем механизме угнетения растений при криогенезе играет нарушение азотного обмена.
Природные цеолиты, обладая высокой биологической активностью, способны воздействовать на активизацию биологических процессов в почве. Внедряя в структуру цеолита микроэлементы, удавалось интенсифицировать процессы азотного обмена в криоаридных почвах, ускорять сроки созревания агроценозов, улучшать их качественный состав [6]. Установлено, что микроэлементы самарий, лантан, церий, европий, будучи внедренными в матрицу цеолита, могут выполнять функции биокатализаторов, ускоряя процессы азот-фиксации, нитрификации, гумусонакопления [9].
Отсутствие исследований по изучению биологической активности и эффективности микроудобрения на основе природного самарийсодержащего цеолита на почвах криолитозо-ны Забайкалья явилось основанием для постановки и проведения опытов.
Цель данной работы - изучить влияние самарийсодержа-щего микроудобрения (МУ) на почвенно-агрохимическую характеристику, продуктивность и химический состав надземной фитомассы пастбищного травостоя на почвах криоли-тозоны Забайкалья.
Методика. Исследования проводили в 2004-2006 гг. на естественном пастбище в полевом мелкоделяночном опыте с учетной площадью делянки 1 м2, в четырехкратной повторно-сти. Преобладающие растительные типы: осока, гусиная лапка, злаковые травы, кровохлебка, горечавка и другие предста-
вители бескильницево-лапчатково-осокового сообщества. Расположение опытных делянок рендомизированное. Почва -перегнойно-гумусовая глееватая типичная мерзлотная со следующей характеристикой (слой 0-20 см): рНводн. - 6,9, содержание гумуса - 6,1%, валового азота - 0,35%, подвижных (по Мачигину) Р2О5 и К2О, соответственно, 2,63 и 6,75 мг/100 г почвы, емкость катионного обмена - 40 мг-экв/100 г почвы. Валовое количество самария (Sm) в почве составило 1,64 мг/кг. Самарийсодержащее микроудобрение на цеолитовой основе с содержанием самария: 0,5, 1, 2, 3, 6 мг на 1 г цеолита было внесено на пастбище без минерального фона. Удобрения вносили 20-25 мая в виде растворов методом щелевания из расчета 1 г цеолита/кг почвы.
МУ получено по сорбционной технологии насыщением мор-денитсодержащего туфа Мухор-Талинского месторождения (Бурятия) из 0,01%-ного раствора сульфата самария с различным соотношением масс цеолита и раствора. Природный цеолит имел следующий состав (массовая доля), %, SiO2 - 70,96, Al2O3 -11,97, MgO - 0,18, CaO - 0,92, Na20 - 2,38, К2О - 5,22. Соотношение Si:Al = 5,2. Массовая доля цеолита в туфе составляла 6062%. Размеры зерен туфа 1-2 мм, соотношения масс цеолита и раствора Sm2(SO4)3 варьировало от 1:5 до 1:10.
Анализ почвенных и растительных образцов проводили стандартными методами [1]. Валовое содержание самария в почве определяли после разложения смесью концентрированных кислот HF, HNO3 и HCl с последующим атомно-абсорбционным анализом на спектрофотометре AAS SOLAAR M6 и фотоколо-риметрически с арсеназо Ш. Для атомизации в пламени использовали смесь ацетилен-воздух. Подвижную форму самария определяли в вытяжке ацетатно-аммонийного буферного раствора с рН 4,8. В растениях валовое содержание самария устанавливали после сухого озоления при 550°С и последующего растворения в разбавленной HCl (1:1).
Результаты и их обсуждение. Применение на перегнойно-гумусовой глееватой типичной мерзлотной почве природного цеолита и самарийсодержащего микроудобрения на его основе способствовало повышению продуктивности надземной фитомассы пастбищного травостоя (табл. 1).
1. Продуктивность надземной фитомассы пастбищного фитоценоза по вариантам опыта (среднее за 3 года)
№ Вариант опыта Урожайность Прибавка к контролю
п/п (сухое вещ-во), ц/га ц/га %
1 Контроль, б/у 12,8 - -
2 Цеолит 17,8 5,0 39
3 МУ (0,5 мг Sm) 19,0 6,2 48
4 МУ (1 мг Sm) 13,5 0,7 5
5 МУ (2 мг Sm) 12,9 0,2 2
6 МУ (3 мг Sm) 13,0 0,2 2
7 МУ (6 мг Sm) 14,3 1,5 12
НСР05 0,8
Внесение чистого цеолита увеличивало продуктивность надземной фитомассы на 39% по сравнению с контролем, что связано с высокой биологической активностью природных цеолитов. Несмотря на разные гидротермические условия в годы исследований в действии самарийсодержащего микроудобрения наблюдалась одна и та же закономерность - наибольшая продуктивность надземной фитомассы пастбищного травостоя на перегнойно-гумусовой глееватой типичной мерзлотной почве получена при внесении низкой дозы МУ (0,5 мг 8ш /кг почвы), прибавка в этом варианте составила 6,2 ц/га, или 48% по сравнению с контролем. Повышение дозы 8ш от 1 до 6 мг/кг почвы не привело к статистически достоверному увели-
чению надземной фитомассы, что, вероятно, обусловлено тем, что при повышении дозы самария до 6 мг/кг почвы в 2 раза увеличилась масса модернитового туфа, а, следовательно, возросла сорбция биофильных элементов из почвы.
Внесение цеолита и самарийсодержащего микроудобрения влияло не только на продуктивность надземной фитомассы, но и на химический состав пастбищного фитоценоза (табл. 2).
2. Химический состав травостоя при внесении природного
Н,бщ 1 ^белк. Зола Р К Са Mg NO3", Sm,
№ мг/кг мг/кг
вар. % на сухое вещество сырой поч-
массы вы
1 1,13 1,47 6,91 0,15 0,39 0,72 0,38 309,6 0,024
2 1,91 2,23 8,22 0,29 0,62 0,55 0,66 224,2 0,026
3 1,35 1,79 7,63 0,26 0,61 0,65 0,58 263,1 0,029
4 1,58 1,75 7,22 0,30 0,61 0,44 0,51 288,1 0,032
5 1,10 1,40 7,09 0,22 0,59 0,40 0,45 210,2 0,045
6 1,24 1,69 6,80 0,21 0,49 0,53 0,42 188,3 0,047
7 1,19 1,55 6,24 0,18 0,43 0,33 0,37 380,2 0,080
При внесении цеолита в чистом виде содержание в травостое Ыобщ. возросло в 1,7 раза, Кбелк. - в 1,5, Р - в 1,9, К - в 1,6, Мg -в 1,7, золы - в 1,2 раза. Количество нитратного азота увеличилось по сравнению с контролем только при внесении 8ш в дозе 6 мг/кг почвы, однако и в этом варианте этот показатель был значительно меньше ПДК [7].Содержание кальция в фи-томассе травостоя при внесении цеолита снизилось в 1,3 раза, что, вероятно, обусловлено частичным замещением кальция на самарий [2]. В вариантах с МУ улучшение качественного состава пастбищного корма произошло при внесении самария в дозах 0,5-1 мг/кг почвы. Содержание самария в фитомассе пастбищного травостоя при внесении цеолита и МУ составило 0,08-0,024 мг/кг, что означает слабый уровень поглощения самария надземной фитомассой. Причем нет прямой зависимости между содержанием самария в почве и его поступлением в растения, что характерно для «барьерного» механизма поступления микроэлементов. Следовательно, при внесении цеолита и самарийсодержащего микроудобрения на его основе проявляется тенденция к увеличению в надземной фито-массе общего, белкового азота, фосфора, калия и магния по сравнению с контролем. Сбор белка в вариантах с внесением чистого цеолита и МУ существенно превышал контроль, что обусловлено не только повышением содержания в растениях белкового азота, но и более высокой продуктивностью надземной фитомассы в вариантах с внесением удобрений. Максимальное содержание кальция отмечено в контрольном ва-
рианте - 0,72% и снижалось от 0,65 до 0,33% с возрастанием дозы самария от 0,5 до 6,0 мг/кг почвы.
Внесение цеолита и МУ, привело к изменению агрохимических показателей перегнойно-гумусовой глееватой типичной мерзлотной почвы (табл. 3).
3. Содержание подвижных форм элементов питания и самария в перегнойно-гумусовой глееватой типичной мерзлотной почве, мг/кг почвы, по вариантам опыта
№ вар. Р2О5 К2О NH4+ NO3- Sm подв.
1 26,3 76,5 3,8 15,0 0,11
2 56,9 73,0 7,0 23,0 0,10
3 49,6 74,7 7,8 15,6 0,10
4 45,3 76,4 9,7 22,2 0,11
5 32,7 72,3 6,8 18,2 0,13
6 38,7 77,1 8,1 19,8 0,21
7 32,7 86,4 6,8 15,4 0,28
По сравнению с контролем при внесении удобрений повышалось содержание подвижных форм азота и фосфора. Содержание калия при внесении цеолита в чистом виде и с МУ на его основе снижалось во всех вариантах, кроме 6 и 7. Проявление подобной тенденции отмечено ранее на каштановой почве при внесении лантаносодержащих микроудобрений под горох и овощные культуры, что обусловлено, вероятно, сорбцией калия из почвы цеолитом [4].
Таким образом, внесение цеолита и самарийсодержащего микроудобрения на перегнойно-гумусовой глееватой типичной мерзлотной почве способствует повышению продуктивности и улучшению качества надземной фитомассы пастбищного травостоя. Литература
1Агрохимические методы исследования почв.- М.: Наука, 1975.-656 с. 2. Верхова О.А., Сорока В.Р. Биологическая роль лантанидов. // Успехи современной биологии. -Т. 90.-Вып. 3 (6): -1980.-С. 365-381. 3. Вторушин В.А., Пигарева Н.Н. Криоморфные почвы: перспективы их эффективного использования - Улан-Удэ: Изд-во БНЦ СОРАН, 1996.-225 с. 4. Кожевникова Н.М., Абашеева Н.Е., Зонхоева Э.Л., Митыпов Б.Б., Меркушева М.Г. Физико-химические основы получения лантаносодержащего микроудобрения // Химия в интересах устойчивого развития. -1999.-Т. 7.-№6.-С. 675-679. 5. Кузьмин В.А. Почвы Предбайкалья Северного Забайкалья. - Новосибирск: Наука, 1988. - 188 с. 6. Лобода Б.П. Применение цеолитсодержащего минерального сырья в растениеводстве // Агрохимия. -2000.- №6.- С. 78-91. 7. Методические указания по оценке качества и питательности корма.-М: ЦНТИ, 1993.- 87 с. 8. Ногина Н.А. Почвы Забайкалья. - М.: Наука, 1964. - 314 с. 9. Самонова О.А. Редкоземельные элементы: лантан, церий, самарий, европий - в лесостепных почвах Приволжской возвышенности. // Почвоведение. -1992.- N°6.- С.45-49. 10. Фриндланд В.М. Структура почвенного покрова. - М.: Мысль, 1972. - 423 с.
AGROCHEMICAL ESTIMATION OF MODIFIED ZEOLITES ON CRYOGENIC SOILS OF THE TRANSBAIKALIA
N.N. Pigareva1, N.N. Kozhevnikova2 1Institute of General and Experimental Biology, Siberian Branch, Russian Academy of Sciences, ul Sakhyanovoi 6, Ulan-Ude, E-mail: pygarevaCimail. ru; 2Baikal Institute of Nature Management, Siberian Branch, Russian Academy of Sciences,
ul Sakhyanovoi 6, Ulan-Ude, 670047, Russia
The effect of samarium-containing microfertilizer from natural zeolite on the soil-agrochemical indices of mold-humus gleyic typical cryogenic soil and the productivity and chemical composition of natural phytocenosis was investigated.
Keywords: samarium-containing microfertilizer, cryogenic soils, yielding capacity, yield and chemical composition of grass.
