CC BY
147
ОРГАНОМИНЕРАЛЬНЫЕ УДОБРЕНИЯ И БИОПРЕПАРАТЫ ^^^^^^^^^
УДК 631.6
ЭФФЕКТИВНОСТЬ ПРИМЕНЕНИЯ ОРГАНОМИНЕРАЛЬНЫХ УДОБРЕНИЙ НА ОСНОВЕ САПРОПЕЛЯ
Л.В. Кирейчева, д.т.н., В.М. Яшин, к.т.н.
ВНИИ гидротехники и мелиорации им. А.Н. Костякова, e-mail: [email protected]
Рассмотрены вопросы создания новых органоминеральных удобрений на основе природного сапропеля, выполнена оценка эффективности их применения на деградированных почвах выработанных торфяников. Восстановление плодородия почвы обеспечивается за счет наличия коллоидной структуры, увеличения ППК и ЕКО, повышения сорбционных свойств, активизации почвенной микрофлоры, что подтверждается повышением урожайности сельскохозяйственных культур.
Ключевые слова: органоминеральные удобрения, сапропель, торф, органический кремний, почва выработанных торфяников, ячмень, урожай.
EFFICIENCY OF ORGANIC-MINERAL FERTILIZERS BASED ON SAPROPEL
Dr. Sci. L.V. Kireycheva, V.M. Yashin
ARSRI hydrotechnics and melioration named after A.N. Kostyakov, e-mail: [email protected]
The problems of creating new organic fertilizers based on natural sapropel, estimated their performance on degraded soils expressed bot peatlands. Restoration of soil fertility is ensured by the presence of the number-halide structure, increasing the soil sorbing complex and cation exchange capacity, increase the sorption properties, activation of soil microflora, as evidenced by an increase in crop yields.
Keywords: organicmineral fertilizers, sapropel, peat, organic silicon, expressed bot peatlands, barley, harvest.
Результаты мониторинга состояния плодородия почв свидетельствуют о том, что в Российской Федерации преобладают почвы с содержанием органического вещества в диапазоне от 3 до 6%, доля таких почв составляет 49,0%. Пахотные почвы с содержанием органического вещества менее 4% составляет 52,0%, в том числе с содержанием менее 3% - 31,2% [1]. С 2006 по 2011 г. из почвы с урожаем было вынесено 55,8 млн. т питательных веществ, при этом в почву внесено 25,66 млн. т. Отрицательный баланс питательных веществ за 6 лет составил 30,2 млн. т д.в. [2].
Наименее востребованный источник органического вещества - пресноводные сапропели, структура и состав которых позволяют их использовать в качестве удобрений и мелиорантов длительного действия. Запас сапропелей в России оценивается в 91 млрд. т при 60% влажности [3].
Сапропели - тонкоструктурные коллоидные отложения пресноводных водоемов, содержащие не менее 15% органического вещества, а также минеральные компоненты. К веществам органической природы относятся битумы или липиды - гидрофобные соединения, включающие высшие жирные
кислоты, стероиды и т.п.; гуминовые вещества, хорошо растворимые в щелочах, содержащие гуми-новые кислоты и фульвокислоты. Неорганическая часть сапропеля представлена разнообразными минералами, как привнесенными с водосборной территории, так и сформированными в озере в условиях сапропелеобразования, что образует устойчивый органо-минеральный комплекс, который определяет их основные свойства. Минеральная часть са-пропелей содержит значительное количество кальция, кремний, азот, серу, фосфор, калий и целый набор ценнейших микроэлементов - железо, медь цинк, никель, серебро магний, молибден, марганец, хром, кобальт, селен, алюминий и др. [4]. В связи с тем, что в соответствии с действующим ГОСТ Р 50611-93 «Удобрение комплексное органомине-ральное (Технические условия)» массовая доля органического вещества в удобрении должна быть не менее 40%, гуминовых веществ - не менее 10%, содержание общего азота - не менее 0,9%, фосфора - не менее 0,4% калия - 0,1%, то в чистом виде са-пропели не отвечают требованиям, предъявляемым к органоминеральным удобрениям. Для того, чтобы эффективно использовать благоприятные для поч-
вы свойства сапропелей и обеспечить соответствие ГОСТ нами разработаны удобрительно-мелиорирующие смеси (УМС) на основе сапропеля для восстановления плодородия деградированных почв и повышения продуктивности исходно малопродуктивных почв [5-8].
Цель исследования - изучить такие смеси, которые бы обеспечивали повышение вещественно-энергетического состояния почвы, что приводит к активизации процессов гумификации, а это позволило бы обеспечить расширенное воспроизводство почвенного плодородия. Для этого были выбраны карбонатные сапропели озера Неро Ярославской области и озера Белое республики Татарстан. Характерная особенность указанных отложений высокое содержание извести, которое формирует в почве особо устойчивую буферную систему ГВ-СаСО3, что обеспечивает повышение устойчивости почвы к подкислению и подщелачиванию, снижение гидролитической кислотности, увеличение емкости катионного обмена. Недостаточное количество органики в сапропеле (30% озеро Неро и 20% озеро Белое) компенсируется добавлением в смесь низинного торфа как вещества, не содержащего вредных примесей и семян сорных растений. Для сбалансированного состава питательных веществ в смесь добавлены минеральные удобрения в зависимости от их содержания в конкретной почве.
Совместно с О.Б. Хохловой была разработана удобрительно-мелиорирующая смесь (УМС), в которую для активизации процесса минерализации негумифицированного органического вещества добавлены микробные препараты - композиция почвенных микроорганизмов с целью обновления и поддержания микробного пула почвы [6]. Смесь компостировалась под черной пленкой при определенной температуре, в результате чего в ней появлялись новые качества, несвойственные отдельным ингредиентам смеси: высокий удобрительный эффект и микробиологическая активность.
Испытания проводили в Рязанском районе Рязанской области на мелиоративной системе «Тинки 2». Совместно с С.В. Перегудовым, К.Н. Евсенки-ным и И.В. Беловой был заложен многолетний де-ляночный опыт, цель которого состояла в изучении влияния УМС на восстановление почвенного плодородия и урожайность многолетних трав (тимофе-ечно-кострецовой смеси), выращиваемых на длительно используемых почвах выработанных торфяников. Опыт заложен на делянках размером 7,5 х 15 м в трехкратной повторности при норме внесения УМС из расчета 10 т/га сухого вещества. Внесение УМС проведено весной 2005 г. способом равномерной рассыпки по поверхности и последующего запахивания. В контроле минеральные удобрения были внесены на уровне регионального фона - N90,P60,K90. Агрохимическая характеристика почвы и УМС приведена в таблице 1.
В течение 2006-2008 гг. на участке осуществляли орошение с помощью дождевального комплекса КИ-5 конструкции ВНПО «Радуга». В последующие годы участок эксплуатировался в условиях естественного увлажнения, что обусловило значительное снижение урожайности. Внесение УМС позволило существенно и устойчиво увеличить урожайность многолетних злаковых трав. За три года при наличии орошения средняя урожайность сена тимофеечно-кострецовой смеси в варианте с УМС составила 9,97 т/га, что превышает вариант контроля с орошением на 72%, а вариант контроля без орошения - на 202%. При отсутствии орошения эффективность УМС повышается, урожайность в 2,48-2,67 раза выше, чем в контроле (табл. 2).
Энергетическая эффективность применения УМС была оценена через прирост биоэнергетического потенциала (БЭП) органического вещества почвы по методике, предложенной О.Б. Хохловой [9]. Полученные результаты (рисунок) свидетельствуют об увеличении энергии, накопленной в почвенном гумусе, при внесении органических удобрений в
1. Агрохимическая характеристика почвы и УМС на участке Тинки-2
Показатель Почва (слой 0-20 см) УМС
рНка 5-5,8 6,6-7,3
Органическое вещество, % 6,9-7,2 45-55
Азот общий, % 0,4 2,0-2,3
Фосфор (Р205) 168 мг/кг 1,5-2,0%
Калий (К2О) 186 мг/кг 1,0-1,5%
Кальций - 8,0-10,0%
Гидролитическая кислотность, мг-экв/100 г 0,52-0,70 -
2. Динамика урожайности тимофеечно-кострецовой смеси (сено), т/га
Вариант 2006 г. 2007 г. 2008 г. Среднее за 3 сезона 2009 г.
о рошение без орошения
УМС 10,93 9,16 9,83 9,97 7,2
Контроль с орошением 6,72 5,3 5,44 5,8 2,9
Контроль без орошения - 3,33 3,21 3,3 2,7
НСР0,5 2,15 2,01
860 --==-
840 --
820 --¡=!- -
св
800 --- -
Е? 780 ---- -ЩШ -ЩГШ -
£ 760 --== - - -
"" 740 -----ШШ ---
720 ---------
700
680 -I-II--,-11111111--1- ШИН--1-КяЛШ-12005 г., осень 2006 г., весна 2006 г., осень 2007 г., осень
и Контроль ПУМС
Динамика биоэнергетического потенциала органического вещества почвы
3. Состав удобрительной смеси с учетом влажности торфа и сапропеля
Компоненты органоминерального удобрения САПРОСИЛ Содержание на 1 т САПРОСИЛА Содержание, %
Сапропель (50% влажности), л 1104 45
Торф (55% влажности), л 1104 45,96
Аэросил (А-300), кг 200 5
Гидроперит (4%), кг 1,6 0,04
Аммиачная селитра (34,4%), кг 41 1,5
Суперфосфат (26%), кг 46 1,5
Хлористый калий (63%), кг 22 1,0
среднем на 8% по сравнению с контролем. За счет интенсификации гумусообразования в течение двух лет БЭП возрос с 786 ГДж/га до 855 ГДж/га в варианте с УМС [9, 10].
Создание благоприятных условий для развития продукционных процессов в почве обусловило увеличение массы корневой системы, которая в опытном варианте более чем в 2 раза превысила контроль. Это способствовало обогащению почвы органическим веществом и улучшению ее структурного состояния: плотность твердой фазы почвы в опытном варианте была на 0,24-0,30 м3/т меньше по сравнению с контролем. Анализ динамики прироста урожайности показал устойчивую эффективность последействия внесения УМС в почву выработанных торфяников. Устойчивый прирост (63227%) урожайности (по сравнению с контролем) наблюдается в течение 6 лет. Экстремальное значение отмечено в острозасушливом 2010 г.
Обострение экологических проблем, связанных с загрязнением почвенного покрова, который служит аккумулятором различных выбросов, остро ставит вопрос о разработке современных агротех-нологий. Поэтому совместно с И.Т. Вазыховым, Т.Ю. Пуховской и В.Ю. Павловым было разработано органоминеральное удобрение на основе сапропеля озера Белое и торфа с добавлением аморфного кремнезема Сапросил (табл. 3). Содержание кремния в аморфном виде в сапропеле невысоко, поэтому в состав многокомпонентного органоми-
нерального удобрения добавляли аэросил, необходимый для формирования органо-минеральных комплексов гумусовых веществ в составе функциональных групп кремнийорганических соединений в целях усиления сорбционных свойств сапропеля и повышения его доступности для растений. Роль соединений кремния велика как в почве, где они способствуют структурообразованию за счет органоминеральных комплексов [11, 12], так и для растений, кремний укрепляет стенки эпидермиса, увеличивает устойчивость растений к стрессам (в т.ч. к недостаточной увлажненности), что способствует получению более качественной продукции.
Испытания проводили в Рязанском районе Рязанской области при выращивании ярового ячменя сорта «Криничный», норма высева составила 220 кг/га. Опыт проведен с рандомизированным распределением делянок размером 100 м2 в четырехкратной повторности. Почва участка - длительно используемые выработанные торфяники: мощность темноцветного гумусированного горизонта составила 25-35 см; плотность твердой фазы пахотного горизонта 2,33-2,70 т/м3; плотность сложения 1,11,2 т/м3; содержание органического вещества 3,23,6%; рИка 4,48-5,25; Р2О5 130-175 мг/кг; К2О -127-129 мг/кг почвы.
Сапросил вносили из расчета 6 т/га. В качестве контроля принят вариант с внесением минеральных удобрений из расчета: азот 70-80 кг/га д.в., фосфор
4. Влияние органоминерального удобрения на структуру урожая и энергетические показатели
Вариант Количество зерен в колосе, шт. Масса 1000 зерен, г Кормовые единицы Обменная энергия
в 1 кг т/га МДж/кг ГДж/га
Контроль 12,3 39,5 1,27 1,87 11,51 16,92
Сапросил 17,5 43,4 1,26 2,97 11,54 27,00
НСР05 1,3 0,8 - - - -
и калий 60-70 кг/га д.в. Вследствие обедненности торфяных почв медью в соответствии с рекомендациями [13, 14] на всех делянках вносили в качестве микроэлемента медный купорос из расчета 25 кг/га.
Исследования показали, что урожай зеленой массы ячменя в контроле составил 15,4 т/га, при внесении Сапросила - 21,1 т/га, зерна соответственно 1,47 и 2,34 т/га, прибавка урожая зерна составила почти 60%. Отмечается увеличение массы корневой системы при внесении Сапросила. Показатели качества продукции превосходят или близки к значениям, характерным для продукции первого класса (табл. 4).
Таким образом, новизна разработки новых ор-ганоминеральных удобрений на основе сапропеля заключается в учете агрохимических свойств почвы и специфических свойств сапропеля, обеспечивающих целенаправленное формирование
почвенных процессов, снижение барьера для процесса трансформации гуминовых веществ сапропеля в гумус почвы и получения экологически безопасной продукции. В отличие от аналогичных продуктов (торфо-навозные смеси, различные компосты, смеси осадков сточных вод с торфом и т.д.) новые органоминеральные удобрения обеспечивают не только высокий удобрительный эффект, но и стимулируют процессы гумусообразования, обеспечивают высокую водо-удерживающую и собционную способности в почве и служат мелиорантами длительного действия. Результаты исследований органоми-неральных смесей на основе сапропеля подтверждают высокую эффективность для воспроизводства плодородия деградированных почв, что указывает на необходимость развития работ по их производству и широкому внедрению.
Литература
1. Доклад о состоянии и использовании земель сельскохозяйственного назначения. - М.: МСХ РФ, 2013. - 61 с.
2. Научные основы предотвращения деградации почв (земель) сельскохозяйственных угодий России и формирование систем воспроизводства их плодородия в адаптивно-ландшафтном земледелии: Т. 1. Теоретические и методические основы предотвращения деградации почв (земель) сельскохозяйственных угодий. Коллективная монография. - М.: Почвенный институт им. В.В. Докучаева Россельхозакадемии, 2013. - 756 с.
3. Состояние и меры по развитию агропромышленного комплекса и рыболовства Российской Федерации за 2004 г. Ежегодный доклад. - М., 2005. - 256 с.
4. Кирейчева Л.В., Хохлова О.Б. Сапропели: состав, свойства, применение. - М.: Изд. «РОМА», 1998. - 120 с.
5. Ильинский А.В. Биологическая очистка почв, загрязненных тяжелыми металлами // Агрохимический вестник, 2003, № 5. - С. 30-31.
6. Кирейчева Л.В., Хохлова О.Б. Удобрительно-мелиорирующие смеси на основе сапропелей // Плодородие, 2004, № 4. - С. 26-28.
7. Ильинский А.В., Кирейчева Л.В., Яшин В.М. Выращивание экологически безопасной продукции на техногенно загрязненных почвах // Экологический вестник России, 2006, № 2. - С. 3-7.
8. Кирейчева Л.В., Белова И.В., Перегудов С.В., Яшин В.М. Энергетическая оценка мелиоративных мероприятий для повышения плодородия почв // Известия Нижневолжского агроуниверситетского комплекса: наука и высшее профессиональное образование, 2009, № 4 (16). - С. 32-43.
9. Яшин В.М., Кирейчева Л.В., Перегудов С.В., Евсенкин К.Н., Шилова Е.Ю. Повышение плодородия деградированных и малопродуктивных почв путем применения удобрительно-мелиорирующих смесей // Мелиорация и водное хозяйство, 2014, № 5-6. - С. 26-31.
10. Хохлова О.Б. Методика расчета биоэнергетического потенциала органических удобрений / Труды международной научно-практической конференции «Дождевые черви и плодородие почв. - Владимир, 2004. - С. 146-150.
11. Офицеров Е.Н., Рябов Г.К., Убаськина Ю.А., Климовский А.Б., Фетюхина Е.Г. Кремний и гуминовые кислоты: моделирование взаимодействий в почве // Известия Самарского научного центра РАН, 2011, № 4(2). - С. 550-557.
12. Бочарникова Е.А., Логинов С.В., Матыченков В.В., Стороженко П.А. Эффективность кремниевых удобрений // Доклады РАСХН, 2010, № 6. - С. 37-39
13. Турнас П.А., Головко Д.Г. Возделывание сельскохозяйственных культур на торфяных почвах. - М.: Сельхоз-гиз, 1960. - 253 с.
14. Тризно С.И. Основы агротехники и селекции зерновых культур на торфяно-болотных почвах Белоруской ССР. - Минск: Изд-во БССР, 1962. - 200 с.
