CC BY
29
УДК 631.415.1:445.4
ИЗМЕНЕНИЕ ФИЗИКО-ХИМИЧЕСКИХ ПОКАЗАТЕЛЕЙ ЧЕРНОЗЕМА ВЫЩЕЛОЧЕННОГО ПРИ ВНЕСЕНИИ ГОРНЫХ ПОРОД
Д.В. Калугин, к.с.-х.н., В.С. Цховребов, д.с.-х.н., В.В. Кукушкина
Ставропольский государственный аграрный университет, e-mail: [email protected]
Представлены результаты внесения различных горных пород на физико-химические показатели чернозема выщелоченного. Реминерализацию чернозема выщелоченного проводили внесением апатита, известняка-ракушечника и фосфогипса. Установлено, что при внесении горных пород увеличивается сумма обменных оснований, доля поглощенного кальция и уменьшается гидролитическая кислотность. Изменяется рН среды: при внесении кислых пород происходит слабое подкисление почв, при внесении основных пород существенное подщелачивание.
Ключевые слова: почвенно-поглощающий комплекс, гидролитическая кислотность, рН, чернозем выщелоченный, горные породы, апатит, известняк-ракушечник, фосфогипс.
CHANGES OF PHYSICAL-CHEMICAL PARAMETERS OF LEACHED CHERNOZEM DUE TO APPLICATION OF PARENT ROCKS
Ph.D. D.V. Kalugin, Dr.Sci. V.S. Tskhovrebov, V.V. Kukushkina
Stavropol State Agrarian University, e-mail: [email protected]
Results of application of different parent rocks on physical-chemical parameters of leached chernozem are presented. Remineralization of leached chernozem was made by applying apatite, limestone-shell rock, phos-phogypsum. It is established that when adding rocks, the amount of exchange bases increases, the share of absorbed calcium decreases, and hydrolytic acidity decreases. The pH of the medium changes: when acidic rocks are introduced, acidification of the soils is poor, and substantial alkalinization is introduced when the main rocks are introduced.
Keywords: soil-absorbing complex, hydrolytic acidity, pH, leached chernozem, rocks, apatite, limestone-shell rock, phosphogypsum.
Сумма поглощенных оснований и рН служат одними из показателей плодородия почв [1-4]. В процессе сельскохозяйственного использования почвенно-поглощающий комплекс (ППК) претерпевает изменения: уменьшается содержание ионов кальция и магния и увеличивается доля ионов водорода [5, 6]. Подкисление почвы обусловливают выделения микроорганизмов и корней растений [7]. В естественных условиях этот процесс идет намного медленнее, чем на пашне и по этой причине аг-роценозы больше подвержены различным изменениям [8]. Происходит разрушение первичных минералов и потеря продуктов выветривания, что приводит к трансформации ППК. При этом элементы питания отчуждаются вместе с урожаем или выносятся в нижележащие горизонты [9]. Применение горных пород может стать эффективным способом реминерализации почв, находящихся в процессе деградации [10]. Для улучшения состояния ППК и повышения плодородия необходимо проводить омоложение минеральной основы почв путем внесения пылеватого материала горных пород, богатых по химическому составу [11].
Цель исследований - изучить влияние внесения горных пород на физико-химические показатели чернозема выщелоченного.
Объект и методы. Исследования проводили на опытной станции Ставропольского ГАУ на черноземе выщелоченном мощном малогумусном тяжелосуглинистом, сложенном на элювии лессовидных суглинков. В целях повышения плодородия почв вносили: апатит (в дозах 1,5 и 3,0 т/га), известняк-ракушечник (6,0 и 12,0 т/га) и фосфогипс (12,0 т/га).
Известняк-ракушечник содержит 36-37% Са; 0,48% Mg; 0,24% Р2О5, а также микроэлементы: 0,2% B; 1,5% Mn; 0,5% ОЬ; 1,5% Zn; 0,2% ^ и 0,13% Mo. Его вносили для устранения недостатка кальция и некоторых микроэлементов.
Апатитовый концентрат - продукт флотации апатит-нефелиновой породы, используемой в промышленности для получения фосфорных удобрений. Он содержит до 41% Р2О5, 55,5% СаО, а также калий и микроэлементы: 0,15% B; 2,3% Mn; 0,4% ОЬ; 1,3% Zn; 0,09% ^ и 0,1% Mo. Эту горную породу вносили для устранения дефицита фосфора.
Фосфогипс - продукт химической переработки апатитового концентрата. В его составе содержится: 20-22% Са, 1,4% Mg; 3,4% Р2О5; 20,2% S; 0,1% B; 1% Mn; 0,01% Си; 0,05% Zn; 0,03%Со и 0,05% Mo. Данную горную породу вносили для устранения недостатка кальция и серы.
Физико-химический анализ проводили в лаборатории «Мониторинга почв» кафедры почвоведения Ставропольского ГАУ по следующим методикам: рН потенциометрическим методом (ГОСТ 27753.388); гидролитическая кислотность (ГОСТ 2621291); сумма поглощенных оснований (ГОСТ 2782188). Опыт заложен в 2006 г.
Результаты исследований. На вариантах с внесением горных пород наблюдалось увеличение суммы поглощенных оснований относительно контроля. При раздельном применении пород увеличение в среднем было 2,2-3,8 мг-экв/100 г. На варианте с известняком-ракушечником в дозах 6 и 12 т/га оно составило 2,22 и 3,82 мг-экв/100 г. Внесение апатита в низкой и высокой дозе увеличило исследуемый показатель на 2,63 и 2,83 мг-экв/100г. На варианте с применением фосфогипса наблюдалось повышение на 3,01 мг-экв/100 г.
При совместном внесении горных пород сумма поглощенных оснований возрастала аналогично вариантам с раздельным внесением. Эти изменения обусловлены перераспределением ионов кальция и водорода между составом обменных оснований и гидролитической кислотностью. В составе поглощенных оснований закономерно возрастает содержание обменного кальция: в контроле этот показатель составил 19,9 мг-экв/100 г, при внесении горных пород он увеличился в среднем на 2-4 мг-экв/100 г. Содержание обменного магния слабо изменялось. В содержании обменного натрия и калия изменений между вариантами опыта не обнаружено.
При исследовании гидролитической кислотности выявили, что наиболее высокой она была в контроле и составила 5,20 мг-экв/100 г. При внесении горных пород наблюдалось ее снижение. Так, раздельное применение апатита и фосфогипса незначительно снизило гидролитическую кислотность, а внесение известняка-ракушечника уменьшило этот показатель в 1,4-1,8 раза. Наибольшее снижение было на вариантах совместного применения горных пород. Так, внесение известняка-ракушечника и апатита в минимальной дозе уменьшило эту величину на 0,8 и 1,9 мг-экв/100 г. Внесение всех горных пород снизило гидролитическую кислотность на 1,7 мг-экв/100 г. Наиболее значительное уменьшение этого показателя (2,2 мг-экв/100 г) наблюдалось на варианте с применением известняка-ракушечника и фосфогип-са. Это связано с удалением протонов водорода из ППК при замещение их на катионы кальция. Все изучаемые горные породы являются кальцийсодер-жащими. В процессе почвообразования происходит их выветривание и обогащение почвенного раствора катионами кальция.
Состояние ППК и рН почв находятся во взаимосвязи и определенном равновесии. Изменения в ППК неизменно влечет за собой и изменения в реакции почвенного раствора (таблица).
Значение pH было наименьшим в контроле и составило 5,9 единиц (рисунок). Раздельное применение известняка-ракушечника в минимальной и максимальной дозах значительно повысило этот показатель (на 0,77 и 0,83 единиц). На вариантах с применением апатита pH составил 6,3 и 6,4 единиц, что считается относительно одинаковыми значениями. Внесение фосфогипса оказало незначительный подкисляющий эффект и снижение pH по сравнению с контролем составило 0,05 единиц.
Состояние ППК по вариантам опыта
Вариант Содержание поглощенных катионов Е Нг
Са2+ м82+ К+
мг- % мг- % мг- % мг- % мг- мг-
экв/100 г экв/100 г экв/100 г экв/100 г экв/100 г экв/100 г
Контроль 19,9 90,0 1,8 8,1 0,20 1,0 0,20 0,9 22,20 5,20
Известняк-ракушечник, 6 т/га 22,0 90,0 2,0 8,2 0,21 0,9 0,21 0,9 24,42 3,60
Известняк-ракушечник, 12 т/га 23,4 90,0 2,2 8,5 0,20 0,7 0,21 0,8 26,02 2,90
Апатит, 1,5 т/га 22,2 89,5 2,2 8,9 0,20 0,8 0,21 0,9 24,83 5,10
Апатит, 3 т/га 22,4 89,5 2,2 8,7 0,20 0,8 0,21 0,9 25,03 5,10
Фосфогипс, 12 т/га 22,6 89,6 2,2 8,8 0,18 0,7 0,20 0,8 25,21 5,00
Известняк-ракушечник, 6 т/га + апатит, 1,5 т/га 23,4 89,7 2,2 8,6 0,21 0,8 0,21 0,8 26,10 4,40
Известняк-ракушечник, 12 т/га + апатит, 3 т/га 23,4 89,9 2,2 8,5 0,18 0,7 0,21 0,8 26,02 3,30
Известняк-ракушечник, 6 т/га + фосфогипс, 12 т/га 23,6 90,1 2,2 8,3 0,16 0,6 0,21 0,8 26,22 3,00
Известняк-ракушечник, 12 т/га + апатит, 3 т/га + фосфогипс, 12 т/га 23,7 90,6 2,1 7,9 0,16 0,6 0,21 0,8 26,21 3,50
рН по вариантам опыта: 1. Контроль; 2. Известняк-ракушечник, 6,0 т/га; 3. Известняк-ракушечник, 12,0 т/га; 4. Апатит, 1,5 т/га; 5. Апатит, 3,0 т/га; 6. Фосфогипс, 12 т/га; 7. Известняк-ракушечник, 6,0 т/га +апатит, 1,5 т/га; 8. Известняк-ракушечник, 12,0 т/га + апатит, 3,0 т/га; 9. Известняк-ракушечник, 6 т/га + фосфогипс, 12 т/га; 10. Известняк-ракушечник, 12 т/га + апатит, 3 т/га + фосфогипс, 12 т/га
Совместное применение горных пород оказало более подщелачивающий эффект. На вариантах с известняком-ракушечником и апатитом в минимальной дозе рН повысилось относительно контроля на 0,8 и 1,0 единиц. Применение известняка-ракушечника и фосфогипса увеличило этот показа-
тель на 0,7. На варианте с внесением всех горных пород эта величина повысилась на 0,9 единиц.
Такие изменения кислотно-щелочного потенциала могут быть связаны с особенностями используемых горных пород: известняк-ракушечник имеет щелочную реакцию среды, а гипс - кислую. Этим обусловлен подщелачивающий эффект при внесении известняка-ракушечника. На черноземах выщелоченных изначально рН слабокислая, поэтому внесение относительно кислой породы незначительно изменяет кислотно-щелочной потенциал почвенного раствора. Внесение апатита - породы, не имеющей выраженных щелочных свойств, оказывает слабый подщелачивающий эффект. Необходимо также признать, что внесение горных пород происходит в относительно кислую среду, где они более успешно работают. Последействие внесения на 10 год и снижение эффекта в изменении исследуемых показателей не обнаружено.
Таким образом, внесение горных пород гарантирует увеличение суммы обменных оснований и доли поглощенного кальция в черноземе выщелоченном. Неизбежно это скажется на улучшении физических свойств почвы. Происходит замещение водорода на поглощенный кальций, что обусловливает снижение гидролитической кислотности. В результате применения щелочных пород снижается кислотность и возрастает рН от слабокислой к нейтральной.
Литература
1. Дорожко Г.Р., Вольтерс И.А. Влияние предшественников озимой пшеницы на строение пахотного слоя почвы // Аграрная наука, 2007, № 4. - С. 11-12.
2. Есаулко А.Н., Агеев В.В. Совершенствование системы удобрений в севооборотах Центрального Предкавказья // Агрохимический вестник, 2005, № 4. - С. 7-11.
3. Есаулко А.Н., Гречишкина Ю.А., Подколзин О.А. Изменение агрохимических показателей чернозема выщелоченного под влиянием оптимизации систем удобрений в севообороте // Проблемы агрохимии и экологии, 2009, № 1.
- С. 3-7.
4. Слюсарев В.Н. Свойства черноземов Западного Предкавказья и обеспеченность их серой / Труды КубГАУ,
2006, № 2. - С. 157-165.
5. Слюсарев В.Н., Онищенко Л.М., Швец Т.В. Почвенно-экологическая оценка чернозема выщелоченного Западного Предкавказья // Политематический сетевой электронный науный журнал КубГАУ, 2013, № 89. - С. 960-972.
6. Слюсарев В.Н., Онищенко Л.М., Швец Т.В. Характеристика некоторых аспектов плодородия чернозема выщелоченного Западного Предкавказья // Политематический сетевой электронный научный журнал КубГАУ, 2013, № 89.
- С. 916-932.
7. Терпелец В.И., Слюсарев В.Н., Плитинь Ю.С., Баракина Е.Е., Жердева О.В., Власенко В.П. Изменение свойств и воспроизводство плодородия чернозема выщелоченного в агроценозах Западного Предкавказья // Труды КубГАУ, 2013, № 45. - С. 144-151.
8. Цховребов В.С. Агрогенная деградация черноземов Центрального Предкавказья. - Ставрополь, 2003. - 224 с.
9. Цховребов В.С., Фаизова В.И., Никифорова А.М., Подачин А.С. Изменение в почвенном покрове опытной станции СтГАУ в связи с подтоплением / Применение современных ресурсосберегающих инновационных технологий в АПК III: сборник трудов Междунар. науч.-практ. конф. СтГАУ. - Ставрополь, 2013. - С. 258-261.
10. Никифорова А.М., Фаизова В.И. Физические свойства и структурное состояние почв целины и пашни чернозема выщелоченного в Учебно-опытном хозяйстве Ставропольского ГАУ / Аграрная наука, творчество, рост: сборник трудов Междунар. науч.-практ. конф. СтГАУ. - Ставрополь, 2012. - С. 53-55.
11. Цховребов В.С., Новиков А. А., Фаизова В.И., Калугин Д.В., Никифорова А.М. Теоретические предпосылки развития слитизации черноземов Центрального Предкавказья и ее последствия // Вестник АПК Ставрополья, 2013, № 1 (9). - С. 119-122.
