CC BY
131
АГРОНОМИЯ И ЛЕСНОЕ ХОЗЯЙСТВО
УДК 631.452.001.76:66.081
К ВОПРОСУ ПОВЫШЕНИЯ ПЛОДОРОДИЯ ПОЧВ С ПОМОЩЬЮ МЕЛИОРАНТОВ-СТРУКТУРООБРАЗОВАТЕЛЕЙ
Л.Р. Нозадзе, аспирант
ФГБНУ «Российский научно-исследовательский институт проблем мелиорации»
В статье проанализировано влияние на почву и сельскохозяйственные культуры распространенных отечественных и зарубежных мелиорантов-структурообразователей. Предлагается для борьбы с ирригационной эрозией проводить искусственное оструктуривание почвы с помощью разработанной композиции из мелиорантов-структурообразователей. Определены оптимальный состав композиции, доза внесения мелиоранта-структурообразователя, влияние на водно-физические свойства и плодородие почвы.
Ключевые слова: мелиорант-структурообразователь, эрозия почв, орошение, оптимальная доза, плодородие почв.
Одной из самых острых проблем орошаемого земледелия в России в настоящее время является прогрессирующая деградация почвенного покрова. В результате эрозии почв сельскохозяйственные земли деградированы и практически утратили плодородие на площади около 38 млн га [1]. Основные площади орошаемых земель сосредоточены в Южном федеральном округе и анализ их состояния диктует необходимость принятия кардинальных действий по их улучшению.
Гидрологический эффект любого почвозащитного приема зависит, главным образом, от влияния его на интенсивность и продолжительность инфильтрации воды в почву в период полива [5]. Таким образом, среди различных свойств почвы основными противоэрозионными являются водопроницаемость и водопоглотительная способность или влагоемкость [3].
Для снижения эрозионного смыва с орошаемых площадей используются различные виды противоэрозионных мероприятий, основными из которых можно считать организационно-хозяйственные меры и агротехнические приемы. Наряду с данными мероприятиями, нами предлагается проводить искусственное оструктуривание почвы с помощью композиции мелиоранта-структурообразователя для уменьшения ирригационной эрозии, увеличения водопоглотительной способности, пористости и структурности почвы.
В результате анализа влияния на почву и сельскохозяйственные культуры, наиболее распространенных и используемых на данный момент отечественных и зарубежных мели-орантов-структурообразователей, нами выявлены их недостатки (таблица 1).
Таблица 1 - Анализ качественных характеристик мелиорантов-структурообразователей
№ п/п Наименование Стоимость, руб./т (2012 г.) Влияние мелиоранта
на почву на растения
1 2 3 4 5
1 ГИПАН (гидролизованный по-лиакрилонитрил), Россия 2900 высокое высокое
2 ГПАА (гидролизованный поли-акриламид), Россия 3200 низкое низкое
3 ГКЛ (гидролизный нитролигин), Россия нет данных низкое высокое
4 ГУМОФОС (аммонизированная смесь суперфосфата и выветрелого угля), Россия 2950 среднее высокое
5 П3-63 (гуматы аммония и выветрелого угля), Россия 1890 низкое высокое
6 ВУ-ПВ (выветрелый уголь, промытый водой), Россия 273 высокое низкое
7 Глауконит, Россия 1100 не определен высокое
8 Бентонит, Россия 2880 не определен высокое
9 Мелиорирующий состав (Патент РФ № 1253983), Россия 2100 среднее среднее
Окончание таблицы 1
1 2 3 4 5
10 Мелиорирующий состав (А.С. СССР № 164014), Россия 2310 среднее среднее
11 СОРБЭКС (Патент РФ № 2049107), Россия нет данных высокое высокое
12 Сорбент-мелиорант (Патент РФ № 2303623), Россия 1950 не определен высокое
13 ФЛОТ АЛ, Италия 16000 низкое низкое
14 GAFS-17, Велиокбритания 17000 низкое среднее
15 CRD-186, CRD-189, США 15800 среднее среднее
16 Сойлак, Япония 27350 высокое высокое
Из таблицы 1 видно, что большинство мелиорантов-структурообразователей обладают низкими и средними показателями воздействия на почву, за исключением СОРБЭКС (Россия), ГИПАН (Россия) и Сойлака (Япония), но два последних имеют достаточно высокую стоимость [6]. В состав достаточно эффективного мелиоранта-структурообразователя СОРБЭКС входит сапропель, запасы которого незначительны на территории Ростовской области.
Использование предлагаемой нами композиции из структурообразующих материалов для борьбы с ирригационной эрозией экономически выгодно, в связи с тем, что составляющие материалы композиции находятся в достаточном количестве на территории Ростовской области. Состав композиции следующий: терриконовая порода + бентонитовая глина + известняк-ракушечник + керамзитовый отсев.
На основе лабораторных и полевых исследований нами был произведен выбор оптимального варианта состава композиции (заявка на патент РФ № 2013102253/05(003001) от 17.01.2013 г. [4]). Варианты композиции приведены в таблице 2.
Таблица 2 - Результаты выбора оптимального варианта состава композиции _из структурообразующих материалов_
№ Структурообразующие материалы № 2 варианта, % в композиции
1 2 3 4 5 6
1 Керамзитовый отсев 12 20 5 15 8 13
2 Терриконовая порода 33 40 10 50 20 47
3 Известняк-ракушечник 35 25 55 30 46 22
4 Бентонитовая глина 20 15 30 5 26 18
5 Средняя скорость впитывания в первый час наблюдений, мм/мин 0,4 0,25 1,45 0,74 1,06 0,15
Как видно из таблицы 2, оптимальный состав композиции из структурообразующих материалов следующий: керамзитовый отсев (5 %) + терриконовая порода (10 %) + известняк-ракушечник (55 %) + бентонитовая глина (30 %). Подобранный состав мелиоранта включает 15 % пылевидной, 25 % песчаной и 60 % крупнозернистой фракций.
Максимальный эффект по оструктуриванию почвы в результате апробирования в хозяйствах Ростовской области предложенного нового состава композиции достигался за счет применения выявленной оптимальной дозы (кг/га), составляющей: известняк ракушечник - 2820; бентонит - 1200; терриконовая порода - 300; керамзит - 480, где стоимость разовой дозы композиции с учетом затрат на транспортные расходы (10 %) составил 4497,3 руб./га.
Для изучения влияния количественных и качественных показателей поверхностного стока с орошаемых участков, оструктуренных разработанной нами композицией, проводились полевые исследования, с учетом основных факторов, влияющих на ирригационную эрозию:
Фактор 1 - тип почвы: темно-каштановые почвы;
Фактор 2 - уклон местности: от 0,01 до 0,02;
Фактор 3 - интенсивность дождя (от 0,73 до 1,4 мм/мин) и продолжительностью 30 мин;
Фактор 4 - способ посева и обработка междурядий;
Фактор 5 - мелиорант-структурообразователь.
При первом опыте выявлялось воздействие комплекса агротехнических мероприятий на смыв почвы при дождевании кукурузы; наиболее эффективными во время первого полива оказались мероприятия по устройству прерывистых борозд в междурядьях. Во втором опыте выявлялось воздействие комплекса противоэрозионных мероприятий на смыв почвы при дождевании кукурузы и лука.
В результате анализа данных по двум опытам отмечается, что при внесении ме-лиоранта-структурообразователя (заявка № 2013102253) значительно снижается смыв почв поверхностным стоком: так, во время первого полива было смыто 0,12 т/га, а за время второго - 0,67 т/га.
Лабораторно-полевые исследования включали определение дисперсности и структурности почв [2] и влияние мелиоранта-структурообразователя на плодородие почвы (таблицы 3, 4).
Таблица 3 - Коэффициент дисперсности и структурности почвы
Степень агрегат-ности по Бэйверу и Роадесу, % Фактор дисперсности по Н. А. Ка-чинскому, % Фактор структурности по Фегелеру, % Гранулометрический показатель структурности по А. Ф. Вадюниной, %
Почва (контроль)
45 6 94 0,4
Почва + композиция (оптимальный состав)
87 3 97 1,53
Проанализировав полученные данные (таблица 3), имеем следующее: фактор дисперсности при внесении композиции в почву на 3 % меньше (т. к. происходит
3
уменьшение степени разрушения микроагрегатов в воде), чем в почве до внесения композиции (6 %), степень агрегатности, гранулометрический показатель и фактор структурности повышаются, следовательно улучшается водопрочность почвы и увеличивается потенциальная способность ее к оструктуриванию.
Согласно данным, представленным в таблице 4, почва с внесенной в нее композицией мелиоранта-структурообразователя содержит 3,2 % гумуса, по сравнению с почвой на контроле - 2,4 %, т. е. повышается содержание гумуса на 25 % с одновременным увеличением содержания фосфора, азота и калия. Данный эффект достигается в результате минерального обмена между бентонитовыми глинами и почвой, а также за счет существенного снижения смыва почв поверхностным стоком при орошении, т. е. вынос питательных элементов сокращается в среднем в 2 раза.
Таблица 4 - Содержание основных питательных элементов в _структурообразующих материалах и почве_
Содержание питательных элементов в
№ Структурообразующие материалы композиции из структурообразующих материалов и в почве, мг/кг ,с Г * у и
N03 Р2О5 К2О
1 Керамзитовый отсев 9,4 16,2 210 -
2 Терриконовая порода 2,57 19,2 136 -
3 Известняк-ракушечник 1,1 17,1 54,0 -
4 Бентонитовая глина 1,92 0,04 1,3 -
Почва (контроль) 9,1 35,0 306,0 2,4
Почва + композиция (оптимальный состав) 11,2 36,0 371,0 3,2
На основании вышесказанного сделаны следующие выводы:
- изучение влияния поверхностного стока на смыв почв на стадии его формирования и разработка эффективных компенсационных мероприятий по защите орошаемых земель от ирригационной эрозии являются весьма важными и актуальными;
- применение структурообразующей композиции экономически выгодно, т. к. закупка всех четырех компонентов производится на территории Ростовской области, где они находятся в избыточном количестве, что значительно снижает их закупочную стоимость;
- оптимальная доза внесения мелиоранта-структурообразователя на 1 га: известняк ракушечник - 2820 кг; бентонит - 1200 кг; терриконовая порода - 300 кг; керамзит - 480 кг;
- мелиорант-структурообразователь при внесении в почву активно действует на протяжении всего вегетационного периода и формирует коллоидную структуру, улучшает водно-физические свойства, влагоемкость и водопроницаемость, а также повышает сопротивляемость почвы к размыву.
Библиографический список
1. Бобылев, С. Н. Эффективность природоохранных мероприятий [Текст] / С. Н. Бобылев. - М.: Финансы и статистика, 1990. - 187 с.
2. Вадюнин, А. Ф. Методы исследования физических свойств почв [Текст] / А.Ф. Вадю-нин, З. А. Корчагина. - М.: Агропромиздат, 1986. - 416 с.
3. Калиниченко, Н. П. Организация и технология работ по защите почв от водной эрозии [Текст] / Н. П. Калиниченко. - М.: Высшая школа, 1978. - 240 с.
4. Нозадзе, Л. Р. Результаты исследований формирования твердого стока при поливе дождеванием склоновых участков, представленных южными черноземами [Текст] / Л. Р. Нозадзе // Пути повышения эффективности орошаемого земледелия: сб. науч. тр. / ФГБНУ «Рос-НИИПМ». - Новочеркасск «Лик», 2012. - Вып. 48. - С. 78-84.
5. Полуэктов, Е.В. Эрозия и дефляция агроландшафтов Северного Кавказа [Текст] : монография / Е. В. Полуэктов. - Новочеркасск: НГМА, 2003. - 298 с.
6. Степанова, Т.Г. Мелиорация почв на большеуклонных участках при орошении дождеванием [Текст] : автореф. дис. ... канд. с.-х. наук: 06.01.02 / Степанова Татьяна Георгиевна. -Новочеркасск, 2009. - 191 с.
E-mail: [email protected]
