CC BY
54
УДК 631:631.9:631.95
DOI: 10.24411/2587-6740-2017-16012
НАУЧНОЕ ОБОСНОВАНИЕ ИСПОЛЬЗОВАНИЯ ОТХОДОВ ПРОМЫШЛЕННОСТИ В КАЧЕСТВЕ ВТОРИЧНЫХ РЕСУРСОВ В СЕЛЬСКОХОЗЯЙСТВЕННОМ ПРОИЗВОДСТВЕ
Н.И. Аканова, А.Х. Шеуджен, А.А. Андреев, М.М. Визирская, А.Н. Лиманский
Проблему обеспечения элементами минерального питания и регулирования физико-химических свойств выщелоченного чернозема возможно решить посредством использования побочных продуктов производства — нейтрализованного фосфогипса, применение которого позволяет существенно снизить затраты на производство сельскохозяйственной продукции и обеспечить рациональное использование природных ресурсов. При этом решается комплекс важнейших задач: улучшение экологической обстановки в регионе, экономически и агрономически эффективное повышение плодородия почв. Фосфогипс может быть использован в качестве химического мелиоранта не только на солонцовых почвах, но и найти широкое применение в качестве поликомпонентного удобрения в различных почвенно-климатических зонах. Использование фосфогипса позволит компенсировать потери кальция, решить проблему серного, кремниевого и частично фосфорного удобрений в отечественном земледелии. В статье приведены результаты исследования эффективности различных доз внесения нейтрализованного фосфогипса на рост, развитие, урожай и качество зерна сои и кукурузы. Выявлено изменение агрохимических и физико-химических свойств выщелоченного чернозема под воздействием нейтрализованного фосфогипса. Установлено, что применение NPK и фосфогипса в сочетании с минеральными удобрениями N K + ФГ 4-6 т/га были равнозначными по действию на азотный, фосфатный и калийный режим почвы. Оптимальной дозой нейтрализованного фосфогипса, способствующей созданию лучших условий минерального питания и получения максимальной урожайности, была 4 т/га. Ключевые слова: соя, кукуруза, урожайность, качество зерна, фосфогипс, плодородие почвы, выщелоченный чернозем, азот, фосфор, калий, минеральные удобрения.
В настоящее время проблема отходов является актуальной экологической проблемой, так как, образуясь в огромных количествах, они являются не только источником загрязнения окружающей среды, но и занимают большие площади плодородных земель [1, 2]. Между тем некоторые отходы обладают свойствами, обуславливающими возможность их эффективного экологически безопасного использования, что предопределяет интерес к отходам как вторичным материальным ресурсам, а их использование в сельскохозяйственном производстве приобретает важное агроэкологическое, экономическое и энергосберегающее значение [3-5].
Почвенный мониторинг земель сельскохозяйственного назначения Российской Федерации выявил обширные площади с низкой обеспеченностью почв фосфором, кальцием и серой [6]. Частично проблему повышения плодородия почв, улучшения режима питания, при одновременном регулировании физико-химических свойств почв, возможно решить при использовании нейтрализованного фосфог ипса (ФГ) — отхода при производстве фосфорной кислоты из апатитов [7, 8]. Применение фосфо-гипса позволит существенно снизить затраты на производство сельскохозяйственной продукции. Эффективное и экологически безопасное использование фосфогипса — решение проблемы рационального и безотходного использования природных ресурсов, улучшения экологической обстановки в регионе, экономически и агрономически эффективного повышения плодородия почв [9, 10].
Полевые опыты были проведены на опытном поле Кубанского ГАУ на черноземе выщелоченном, слабогумусном сверхмощном, который характеризуется высоким содержанием карбонатов и основных элементов питания: К2О — 1,9-2,0%, Р2О5— 0,18-0,26% и
серы (БО3) — 0,05% [11]. Водно-физические свойства чернозема выщелоченного вполне благоприятные. Почва хорошо оструктурена, водопрочность структуры оптимальная для роста и развития сельскохозяйственных растений. Плотность сложения лессовидных пород 1,16-1,4 г/см3, порозность 45-53%. Содержание физической глины, ила и крупной пыли варьирует слабо. Важным диагностическим показателем является отсутствие или ничтожное и сравнительно редкое содержание фракции крупнее 0,25 мм. Содержание гумуса в пахотном слое почвы 2,81%, с глубиной постепен-
но снижается и в горизонте С на глубине 173200 см достигает 0,6%. Содержание элементов питания в почве представлено в таблицах 1, 2. Почва опытного участка обладает благоприятными водно-физическими свойствами и химическим составом, подходит для возделывания всех полевых культур [12].
Погодные условия в годы проведения исследований в целом близки к средним многолетним и были благоприятными для роста и развития сельскохозяйственных растений. Объектами исследования была соя (сорт Ви-лана) и кукуруза (гибрид Кубанский 250 СВ).
Таблица l
Агрохимическая характеристика чернозема выщелоченного
Горизонт Глубина, см Гумус, % Поглощенные катионы Нг ЕКО V, % рн
Са Mg Н2О КС1
мг-экв/100 г почвы
An 0-30 2,81 30,60 11,21 2,52 44,33 94,3 6,4 5,3
A 30-60 2,39 31,51 10,91 1,82 44,24 95,9 6,4 5,3
60-112 1,74 32,12 10,00 1,15 43,27 97,3 6,6 5,5
112-150 1,46 34,24 7,27 0,76 42,27 98,2 6,9 5,7
В 150-174 1,14 33,03 8,48 - 41,94 100 7,7 5,8
С 174-200 0,64 27,27 8,48 - 36,04 100 8,1 6,2
Таблица 2 Содержание элементов питания в черноземе выщелоченном
Горизонт Глубина, см Содержание элементов питания, мг/кг
NO3 NH 4 P2O5 K2O Cu Zn Mn Co
An 0-30 3,6 19,2 15,5 240 0,12 0,38 45,2 0,14
A 30-60 2,0 9,4 5,0 220 0,10 0,10 27,2 0,09
60-112 2,8 13,1 5,0 210 0,12 0,08 19,3 0,08
112-150 2,8 11,3 3,5 200 0,13 0,09 13,3 0,08
В 150-174 19,5 10,3 3,5 186 0,19 0,19 11,0 0,07
С 174-200 47,5 9,4 5,0 164 0,71 0,39 8,7 0,08
Изучались дозы нейтрализованного фосфо-гипса — 2, 4 и 6 т/га. Фосфогипс был внесен на поверхность почвы участка с последующей заделкой на глубину 10-15 см. Агротехника общепринятая для зоны достаточного, но неустойчивого увлажнения. Схема опыта включала 6 вариантов для каждой из культур, повтор-ность опыта 3-кратная:
Соя Кукуруза
Контроль Контроль
М4„Р6„К4„
М2„К2„ N
М2„К2„ + фГ 2 т/га ^4„К4„ + ФГ 2 т/га
М2„К2„ + фГ 4 т/га N + ФГ 4 т/га
М2„К2„ + фГ 6 т/га N + фГ 6 т/га
Ежегодно вносили: аммонийную селитру (34% N1), аммофос (12% N1, 52% Р2О5) и калий хлористый (60% К2О). На делянках с ФГ вносили только азотные и калийные удобрения из расчета И40К40 на посеве кукурузы, и И20К20 — сои, полное минеральное удобрение вносилось ежегодно из расчета под кукурузу —
N Р К , сою -
40 60 40'
* ^0Р40КЖ
Нейтрализованный фосфогипс содержит в своем составе (%): (СаБ0^2Н20) — 92-94, кальция — 37, серы -21, фосфора — 2, кремния —
I, в небольших количествах необходимые и незаменимые для жизнедеятельности растений макро-, мезо-, микро- и ультрамикроэлементы [13, 14]. Свободную серную кислоту, содержащуюся в фосфогипсе, в стадии пульпы нейтрализуют известковыми материалами, что позволяет скорректировать рН до благоприятных для окружающей среды нейтральных интервалов. Согласно химическому составу, ФГ можно использовать в качестве поликомпонентного удобрения, при его внесении в количестве 1 т/га в почву поступает (кг): Са — 265, Б — 215, Р205 — 20-45 и БЮ2 — 10. Отвалы фосфогипса в Краснодарском крае сконцентрированы в полутора километрах от завода Белореченские минеральные удобрения ОАО «ЕвроХим — БМУ» и достигают нескольких миллионов тонн, и продолжается дальнейшее его накопление в отвалах [15]. ФГ содержит ~ 0,47% общего фтора и 0,46% стабильного стронция. Содержание водорастворимых фторидов колеблется в широком интервале от очень малых величин — 0,0016-0,0,0042% до 0,02%. Фтор в ФГ находится в нерастворимом соединении с кальцием.
В проведенных многолетних исследованиях отмечено, что на протяжении всего периода развития растений сои содержание минерального азота в почве было выше на вариантах, где применяли фосфогипс в сочетании с минеральными азотными и калийными удобрениями в дозе ^0К20+ФГ 4 т/га и составило в слое 0-20 см
II,3-12,8 мг/кг, в слое 20-40 см — 12,0-12,5 мг/кг, на варианте ^0К20 + ФГ 6 т/га его содержание составило 12,5-13,5 мг/кг и 12,3-13,9 мг/кг соответственно по слоям почвы (табл. 3).
Внесение ^0Р40К20 в фазе 4-5 настоящих листьев увеличило в пахотном слое почвы содержание доступных фосфатов на 26,5 мг/кг почвы, а в вариантах ^0К20 + ФГ 4 т/га и ^0К20+ФГ 6 т/га соответственно — на 30,5 и 34,5 в слое 0-20 см и в слое 21-40 см — на 40,0 и 35,0 мг/кг почвы (табл. 4).
Содержание подвижных фосфатов в почве в фазе полной спелости сои увеличилось по всем вариантам относительно их количества в фазе цветения- начало бобообразования, его было больше, где вносили ^0К20 + ФГ 4-6 т/га: в сравнении с контролем увеличение составило соответственно в слое 0-20 см — на 47,5 и 55,0 мг/кг, в слое 21-40 см — на 22,5 мг/кг.
Содержание обменного калия было наименьшим на контроле в фазе 4-5 листьев и начала образования бобов сои и составляло в слое 0-20 см 212,5 и 127,0 мг/кг и в слое 2140 см — 143,8 и 75,0 мг/кг почвы. При внесении ФГ прослеживается положительная тенденция увеличения содержания обменного калия.
Исследования 2012 г. показали, что на естественном уровне плодородия почвы получен урожай зерна сои 19,4 ц/га. Внесение ^0Р40К20 обусловило получение прибавки урожая зерна 2,2 ц/га или 11,3%. Применение ФГ способствовало повышению урожайности сои не только в сравнении с контролем, где прибавка в зависимости от дозы ФГ составила 1,8-5,4 ц/га, но и по отношению к варианту ^ЛЛо — 1,8-3,2 ц/га. Наибольший урожай получен при внесении ФГ в дозе 4 т/га, прибавка составила 27,8%, причем за счет ФГ -22,2% (табл. 5).
Урожай зерна сои в 2014 г. на контроле составил 26,1 ц/га. Применение ^^К^ и ^0К20+ ФГ 2 т/га способствовало получению практически одинакового урожая зерна, который составил 29,1 и 28,5 ц/га, прибавка составила 3,0 и 2,4 ц/га или 11,5 и 9,2%. Наибольший урожай зерна получен на вариантах ^0К20 + ФГ 4 т/га и ^0К20 + ФГ 6 т/га — 30,1 и 30,8 ц/га соответственно, прибавка урожая к контролю составила 4,1 и 4,8 ц/га (табл. 5). Учет урожая зерна за 2 года возделывания сои показал, что закономерности, выявленные за отдельные годы, нашли подтверждение при обобщении результатов: вариантами, в которых были созданы наилучшие условия питания растений, были ^0К2 0+ ФГ 4-6т/га, урожай зерна сои в среднем составил 27,5-27,1 ц/га соответственно, что на 20,6-18,9% больше по отношению к контролю.
Внесение ФГ способствовало увеличению содержания белка в зерне и соответственно его сбору по сравнению с контролем на 0,772,9 ц/га или на 9,87-37,4%. Наибольший сбор белка отмечен в вариантах ^0К20 + ФГ 4 т/га и ^0К20 + ФГ 6 т/га, где он составил соответственно 10,7 и 10,0 ц/га (табл. 6).
Аналогичные закономерности получены в 2014 г. Максимальное и практически одинаковое содержание белка отмечалось на вариантах ^0К20 + ФГ 4-6 т/га, сбор белка на этих вариантах наибольший и составил 13,7 и 14,1 ц/га соответственно. В среднем за 2 года прибавка сбора белка на вариантах с внесением фосфо-гипса была практически в 2 раза выше чем при внесении ^р40К20.
Таблица 3 Содержание минерального азота в выщелоченном черноземе в посевах сои, мг/кг
Вариант опыта Глубина отбора образца, см 4-5 листьев Бобо-образование Полная спелость
Контроль „-2„ 21-4„ 7,3 6,„ 7,8 7,8 „,6 „,6
^4„К2„ „-2„ 21-4„ 9,7 1„,3 12,8 12,5 „,8 1,2
М2„К2„ „-2„ 21-4„ 5,„ 6,3 6,5 7,1 „,6 „,8
М2„К2„ + ФГ 2 т/га „-2„ 21-4„ 7,3 6,„ ,8 ,8 7, 7, „,6 „,6
М2„К2„ + ФГ 4 т/га „-2„ 21-4„ 11,3 12,„ 12,8 12,5 „,8 1,2
М2„К2„ + ФГ 6 т/га „-2„ 21-4„ 12,5 12,3 13,5 13,9 „,8 1,2
Таблица 4 Содержание подвижного фосфора в почве на посевах сои, мг/кг
Вариант Глубина отбора образца, см 4-5 листьев Бобо-образование Полная спелость
Контроль „-2„ 21-4„ 132,5 13„,„ 72,5 72,5 16„,„ 18„,„
М2„Р4„К2„ „-2„ 21-4„ 159,„ 16„,„ 75,„ 75,„ 197,5 2„„,„
„-2„ 21-4„ 119,5 132,„ 73,„ 93,„ 192,5 2„5,„
М2„К2„ + ФГ 2 т/га „-2„ 21-4„ 135,„ 132,„ 72,5 62,5 18„,„ 175,„
^„К2„+ ФГ 4 т/га „-2„ 21-4„ 163,„ 17„,„ 81,0 75,„ 2„7,5 2„2,5
ФГ 6 т/га „-2„ 21-4„ 167,„ 165,„ 89,„ 7„,„ 215,„ 2„2,5
Таблица 5
Влияние фосфогипса в сочетании с минеральными удобрениями на урожайность сои (в среднем за 2012-2014 гг.)
Вариант Урожай зерна, ц/га Среднее за 2 года, ц/га Прибавка урожая
2012 г. 2014 г. общая от ФГ
ц/га % ц/га %
Контроль 19,4 26,1 22,8 - - - -
21,6 29,1 25,4 2,6 11,4 - -
^ 2„,3 26,7 23,5 „,7 3,1 - -
М2„К2„ + ФГ 2 т/га 21,2 28,5 24,9 2,1 9,2 1,4 6,„
М/2„ + ФГ 4 т/га 24,8 3„,1 27,5 4,7 2„,6 4,„ 17,1
М/2„ + ФГ 6 т/га 23,4 3„,8 27,1 4,3 18,9 3,6 15,3
НСР„5, ц/га 1,7 1,9
В исследованиях эффективности фосфо-гипса в посевах кукурузы было выявлено, что закономерности изменения содержания нитратного азота в почве в первый год после внесения ФГ аналогичны выявленным в опыте с соей. Различия касаются количественных показателей, что обусловлено как разным временем учета, так и различной потребностью в азоте культур. Действие ФГ на содержание аммонийного азота в почве под соей и кукурузой аналогично их влиянию на нитратный азот. Как и в посевах сои наибольшее их количество отмечено в варианте с кукурузой N40K40 + ФГ 4 т/га, где оно было больше в сравнении с контролем соответственно в первой половине вегетации на 34,9% и 17%, в середине вегетации — на 12,9 и 21,2%, и по завершению онтогенеза — на 30,0 и 35,8%.
В 2014 г. анализ содержания в почве минерального азота не выявил существенных отличий вариантов с ФГ и N40P60K40. В фазе выметывания различия по содержанию нитратного азота в почве составили 1,0-1,9% с преимуществом варианта N40P60K40 (табл. 7).
На фоне внесения 4 т/га ФГ не только в год внесения, но и на второй год последействия выявлено положительное влияние мелиоранта на азотный режим почвы, что обусловило увеличение на 1,2% содержание аммонийного азота в почве по сравнению с его количеством в варианте N40P60K40. При всех дозах ФГ в конце вегетации содержание нитратного азота было на 2,4-8,1% больше, чем в варианте N40P60K40.
Содержание в почве подвижных соединений фосфора постепенно уменьшалось от начала вегетации растений кукурузы к полному их созреванию. В 2012 г. внесение N40P60K40 и ФГ было практически равноценным по содержанию подвижного фосфора в почве под кукурузой. В 2014 г. на третий год последействия ФГ при сравнении с вариантом N40P60K40 видно, что отличия по содержанию фосфора в почве в фазе выметывания составляли соответственно +3,4, +10,2 и +12,8%, в фазе появления початков — -4,3, +1,7 и +3,4%, созревания — -1,0, +5 и +13,7. Выявлено преимущество внесения ФГ в дозах 4,0 и 6,0 т/га (табл. 8). Фосфогипс, внесенный в дозе 4-6 т/га, в значительной мере обеспечивает потребность растений кукурузы в фосфоре, содержание которого в почве было больше, чем в варианте N40P60K40.
Проведенные исследования показали, что внесение нейтрализованного фосфогипса позволяет существенно снизить или вообще исключить применение фосфорных удобрений как минимум в 3-4 последующих года. При норме 4 т/га содержание подвижного фосфора в почве на протяжении всего вегетационного периода кукурузы было на 1,0-1,7% меньше, чем в варианте с внесением Р60 в год исследования, а на фоне 6 т/га ФГ — на 0,8-3,9% больше.
Внесение удобрений в 2012 г. позволило увеличить урожай зерна кукурузы на 3,27,7 ц/га или на 5,8-14,7%. Наибольший урожай получен на фоне N40K40 + ФГ 4 -6 т/га — 62,5 и 61,4 ц/га соответственно. Прибавка урожая составила в сравнении с контролем 8,0-6,9 ц/га или 14,7-12,7%, что практически в 2 раза больше в сравнении с вариантом N40P60K40. Только
за счет фосфогипса получена прибавка продукции 2,5-4,5 ц/га или 4,3-7,8%.
Учет урожая зерна кукурузы в 2014 г. показал, что во всех вариантах с внесением удобрений и ФГ он был выше, чем в контроле на 5,8-9,6 ц/га или на 9,6-15,9%. Наибольшая урожайность формировалась при внесении И40Р60К40 и И40К40 + ФГ 4-6 т/га, которая на 9,6-8,2 ц/га превышала контроль. Анализ продуктивности кукурузы за 2 года возделывания подтвердил выявленные закономерности за отдельные годы исследований: вариантами, в которых были созданы наилучшие условия питания растений кукурузы, как и в случае сои, были 1Ч40К40 + ФГ 4т/га и 1Ч40К40 + ФГ 6т/га, урожай зерна составил 65,6-64,9 ц/га соответственно, что на 14,1-12,9% больше в сравнении с контролем (табл. 9). Доза ФГ 4 т/га была оптимальной, увеличение дозы до 6 т/га достоверного эффекта в увеличении урожая зерна кукурузы не дало.
Результаты по урожайности кукурузы, как и при возделывании сои, убедительно доказа-
ли, что возможна замена фосфорных удобрений нейтрализованным фосфогипсом, с агро-экономической точки зрения это эффективно, выгодно и обладает пролонгированным действием. При использовании ФГ в сочетании с азотными и калийными удобрениями можно получать равноценный урожай зерна кукурузы и сои, как и при внесении соответственно
^0Р60К40 и М20Р40К20.
Применение удобрений в дозе И40Р60К40 способствовало увеличению содержания в зерне кукурузы белка на 1,02% и крахмала на 0,06%, а на фоне ФГ — на 1,14-1,77 и 0,03-0,10% соответственно в зависимости от его дозы. Наилучшими вариантами для формирования качества зерна кукурузы были И40К40 + ФГ 4-6 т/га, которые характеризовались набольшим содержанием белка и крахмала и соответственно прибавкой сбора белка на 1,35-1,79 ц/га и крахмала на 0,05-0,1 ц/га.
При сочетании азотных и калийных удобрений и ФГ создавалось сбалансированное минеральное питание, которое обеспечило
Качество зерна сои в условиях применения фосфогипса, в среднем за 2 года
Таблица 6
Вариант опыта Содержание белка, % Сбор белка, ц/га Мас-личность, % Сбор масла Прибавка
2012 г. 2014 г. 2012 г. 2014 г. среднее за 2 года прибавка ц/га
Контроль 40,0 38,1 7,8 9,9 17,7 - 19,8 3,84 -
42,4 40,0 9,2 11,6 20,8 3,1 21,9 4,73 0,89
NA 4г,0 39,4 8,5 10,5 19,0 1,3 г0,0 4,06 0,22
N20K20 + ФГ 2 т/га 42,5 45,1 9,0 12,8 21,8 4,1 19,6 4,16 0,3 г
N20K20 + фГ 4 т/га 43,0 45,6 10,7 13,7 24,4 6,7 18,6 4,61 0,77
N20K20 + ФГ 6 т/га 42,8 45,8 10,0 14,1 24,1 6,4 17,5 4,10 0,г6
НСР05 1,10 2,2 - - - - 0,15 -
Таблица 7 Динамика содержания минерального азота в почве в посевах кукурузы, мг/кг (2014 г.)
Вариант Фаза вегетации растений кукурузы
выметывание появление початков созревание
NO3 NH 4 NO3 NH 4 NO3 NH 4
Контроль 16,2 17,6 14,5 15,4 10,3 14,0
N40P60K40 20,8 24,2 17,0 19,1 12,3 16,2
N40K40 21,7 23,9 17,5 18,8 13,1 15,4
N40K40 + ФГ 2 т/га 20,5 23,8 16,4 19,0 12,6 16,0
N40K40 + ФГ 4 т/га 20,6 24,5 17,6 19,4 13,3 16,2
N40K40 + ФГ 6 т/га 20,4 24Д 17,г 19,1 13,1 16,1
НСР05, мг/кг 1,8 2,1 1,3 1,1 0,7 0,9
Содержание подвижного фосфора в почве под посевом кукурузы, мг/кг
Таблица 8
Вариант опыта Фаза вегетации растений кукурузы
выметывание появление початков созревание
2012 г. 2014 г. 2012 г. 2014 г. 2012 г. 2014 г.
Контроль 180 105 130 90 100 85
N40P60K40 21O 117 146 117 12O 102
N40K40 196 109 132 98 108 89
N40K40 + ФГ 2 т/га 191 121 134 112 112 101
N40K40 + ФГ 4 т/га 201 129 140 119 120 107
N40K40 + ФГ 6 т/га 206 13 г 148 121 126 116
НСР05, мг/кг 11,2 7,4 9,1
формирование выполненного зерна с наибольшей массой 1000 зерен: 325-328 г, что на 10-13 г больше в сравнении с вариантом с полным минеральным удобрением (табл. 10).
Таким образом, нейтрализованный фосфо-гипс обладает пролонгированным действием. Его внесение в дозе 4 т/га в сочетании с азотными и калийными удобрениями позволяет получать урожай зерна кукурузы равный с вариантом с полным минеральным удобрением в дозе N Р К .
" 40 60 40
Оценка изменений агрохимических параметров плодородия почв в условиях применения нейтрализованного фосфогипса и различных доз минеральных удобрений показала, что в течение вегетации кислотность почвенного раствора подвергается изменению в широких пределах (табл. 11)
При проведении сравнительной оценки на четвертый год последействия ФГ можно заключить, что, благодаря высокому содержанию в верхнем слое почвы кальция и магния, внесение ФГ не оказывает подкисляющего действия на почву, напротив, оказывает стабилизирующее действие на уровень кислотности почвы. Динамика реакции почвы в различные
фазы развития растений по вариантам опыта, хотя имела одинаковую закономерность, но величины рН достоверно различались. Исследуемый выщелоченный чернозем характеризуется высоким содержанием поглощенных оснований. В слое 0-20 см на контроле его величина достигает 30,6 мг-экв/100 г почвы, на долю поглощенного Са приходится 79% в верхнем горизонте почвы. При внесении ФГ в дозе 4,0 т /га сумма оснований увеличивается и содержание Са достигает 33,7 мг-экв/100 г почвы, и его доля в сумме оснований возрастает до 87%, при увеличении дозы ФГ до 6,0 т/га показатели увеличиваются соответственно до 35,1 мг-экв/100 г почвы и 89,9%.
Исследование изменения содержания оснований по почвенному профилю до 2,0 м свидетельствует о том, что, независимо от применяемых удобрений, максимальное содержание кальция обнаруживается в слое почвы 112-150 см, а магния — на глубине 30112 см. С увеличением дозы ФГ возрастают потери обменных Са и Мд: при дозе 4,0 т/га содержание Мд в слое 60-112 см доходило до 8,14 мг-экв/100 г. Поступление в почву Са с его сернокислыми и углекислыми соединениями в
Таблица 9
Урожайность кукурузы в условиях применения фосфогипса в сочетании с минеральными удобрениями (в среднем за 2012-2014 гг.), ц/га
Вариант опыта 2012 г. 2014 г. Среднее за 2 года
урожай прибавка урожай прибавка урожай прибавка %
ц/га
Контроль 54,5 - 6„,4 - 57,5 -
N4„P6„K4„ 58,8 4,„ 7„,„ 9,6 64,4 6,9 12,„
NA 58,„ 3,2 66,2 5,8 62,1 4,6 8,„
N4„K4„ + ФГ 2 т/га 6„,5 5,7 66,4 6,„ 63,5 6,„ 1„,4
N4„K4„ + фГ 4 т/га 62,5 7,7 68,6 8,2 65,6 8,1 14,1
N4„K4„ + ФГ 6 т/га 61,4 6,6 68,3 8,„ 64,9 7,4 12,9
НСР„5 2,7 3,15
Таблица 10
Качество зерна кукурузы
Вариант опыта Содержание, % Сбор, ц/га Масса 1000 зерен, г
сырой белок крахмал белка крахмала
Контроль 8,58 „,46 4,68 „,25 295
N4„P6„K4„ 9,6„ „,52 5,62 „,3„ 315
N4„K4„ 9,46 „,49 5,52 „,29 3„3
N4„K4„ + ФГ 2 т/га 9,72 „,5„ 5,88 „,3„ 311
N4„K4„ + ФГ 4 т/га 1„,35 „,56 6,47 „,35 325
N4„K4„ + ФГ 6 т/га 9,82 „,49 6,„3 „,3„ 328
НСР„5 „,51 „,„3 1„
Динамика рН почвенного раствора в условиях применения фосфогипса
Таблица 11
Вариант До посева Фаза вегетации растений
кущение выметывание созревание
N„P„K„ 6,41 5,68 5,73 6,24
N4„K4„ 6,41 5,67 5,84 6,32
N4„P6„K4„ 6,41 6,„„ 5,91 6,34
N4„K4„ + ФГ 2 т/га 6,41 6,„2 5,97 6,38
N4„K4„ + ФГ 4 т/га 6,41 6,„6 6,„8 6,34
N4„K4„ + ФГ 6 т/га 6,41 6,„5 6,„4 6,38
НСР, ед. рН „,2 „,15 „,2„ „,13
составе ФГ обеспечивает стабилизацию кальциевого режима.
Вопросы поступления и накопления фтора, содержание которого в ФГ составляет в среднем 0,24-0,46%, в почвы и растения, а также механизмы превращения его соединений мало изучены. При внесении 6,0 т ФГ в почву может поступить до 10-12 кгР/га. Исходное валовое его содержание в почвах колеблется от 79 до 152 мг/кг. В слое почвы 20-40 см происходит его аккумуляция, что обусловлено большим содержанием карбонатов, в силу способности фтора образовывать при взаимодействии с кальцием флюорит. Поэтому можно предполагать, что при внесении ФГ фтор взаимодействует с кальцием, осаждается в виде флюорита и закрепляется в почве. Следуя этой гипотезе, 95-98% поступающего фтора связывается в труднорастворимые соединения, практически не доступные для растений.
В проведенных исследованиях при внесении 2-6 т/га ФГ не выявлено повышения содержания подвижного фтора в почве, в пахотном горизонте его содержание практически не отличалось от контрольного варианта в опыте и фонового содержания в почвах района и составляло 0,75-0,87 мг/кг почвы (при НСР05=0,29), что не превышает уровня допустимых пределов ПДК. Установлено, что фтор практически не мигрировал по профилю почвы, с увеличением глубины не наблюдалось накопления водорастворимого фтора, что косвенно указывает на слабое участие гумуса в фиксации фтора. На третий год после внесения ФГ происходило снижение концентрации Р до 0,5-0,6 мг/кг. Приведенные сведения позволяют сделать вывод о том, что концентрации, в которых находится фтор в ФГ, не могут оказать негативное влияние на экологическое состояние почв, на произрастание растений и формирование качества зерна культур.
Заключение
Применение нейтрализованного фосфо-гипса на выщелоченном черноземе в условиях богарного земледелия Краснодарского края способствует решению важной агроэко-логической проблемы региона — создание безотходного производства с высоким КПД использования сырьевых ресурсов, обеспечения высокого КПД питательных веществ, утилизации многотоннажного отхода, применение экологически безопасного и высокоэффективного мелиоранта и фосфорного удобрения.
Применение ^„-Х,.«,^ и фосфогипса в сочетании с минеральными удобрениями ^0-40К20-40 + ФГ 4-6 т/га равнозначно по действию на азотный, фосфатный и калийный режим почвы. Оптимальной дозой нейтрализованного фосфогипса, способствующей созданию лучших условий минерального питания, следует признать 4 т/га. Нейтрализованный фосфогипс обладает пролонгированным действием, после четырех лет не обнаружено затухающего действия ФГ и его использование в дозах 4-6 т/га в сочетании с ^0_40К20_40 равноценно применению полного минерального удобрения ^„^Р^^ без ущерба для урожайности сои и кукурузы.
Литература
1. Бабоходжиев И.И. Эффективно использовать богатство недр // Химизация сельского хозяйства. 1989. № 12. С. 41-44.
2. Аканова Н.И. Фосфогипс нейтрализованный — перспективное агрохимическое средство интенсификации земледелия (по материалам семинаров ОАО «МКХ» ЕвроХим») // Плодородие. 2013. № 1 (70). С. 2-7.
3. Ангелова М.А. Динамика и прогноз мирового производства фосфатного сырья // Химическая промышленность. 1997. № 3. С. 15-22.
4. Ангелов Л.И., Левин Б.В., Черненко Ю.Д. Фосфатное сырье. М.: Недра, 2000. 120 с.
5. Беглов Б.М., Жакеев М.К. Перспективы производства фосфора удобрений и солей различного назначения на основе ЭФК // Химическая промышленность. 2002. № 6. С. 21-23.
6. Доклад директора Департамента растениеводства химизации и защиты растений Минсельхоза
России П.А. Чекмарева на Всероссийском агрономическом совещании, 10.03.2015.
7. Байбеков Р.Ф., Шильников И.А., Аканова Н.И., Шеуджен А.Х. Научно-практические рекомендации по применению фосфогипса нейтрализованного в качестве химического мелиоранта и серного удобрения. М.: ВНИИА, 2012. 43 с.
8. Белюченко И.С., Добрыднев Е.П., Муравьев Е.И. Экологические особенности фосфогипса и целесообразность его использования в сельском хозяйстве // Проблемы рекультивации отходов быта, промышленного и сельскохозяйственного производства, 2010. С. 13-22.
9. Бородин А.И. Перспективы применения фосфогипса в Тюменской области // Земледелие. 1981. № 10. С. 49-50.
10. Дзикович К.А., Семенихин В.В., Ахмедов А.А. Фосфогипс — удобрение и мелиорант на сероземах Средней Азии // Исследования использования фосфогипса: Труды НИУИФ. 1989. Вып. 256. С. 60-75.
11. Вальков В.Ф., Штомпель Ю.А., Трубилин И.Т. и др. Почвы Краснодарского края, их использование и охрана: учебное пособие. Ростов-на-Дону: Изд-во СКНЦ ВШ, 1995. 192 с.
12. Агеев В.В., Чернов А.П., Куйдан А.П. и др. Особенности питания и удобрения сельскохозяйственных культур на юге России. Ставрополь: ГСХА, 1999. 113 с.
13. Локтионов М.Ю. Экологические аспекты применения нейтрализованного фосфогипса на лугово-черноземной почве в сельскохозяйственном производстве Краснодарского края: автореф. дис. ... канд. Наук. М., 2013. 24 с.
14. Лиманский А.Н. Агроэкологическая эффективность применения нейтрализованного фосфогипса в богарном земледелии: автореф. дис. ... канд. наук. М: ВНИИА, 2017. 24 с.
15. Муравьев Е.И., Добрыднев Е.П., Белючен-ко И.С. Перспективы использования фосфогипса с сельском хозяйстве // Экологический вестник Северного Кавказа. 2008. Т. 4. № 1. С. 31-39.
Об авторах:
Аканова Наталья Ивановна, доктор биологических наук, профессор, главный научный сотрудник, ФГБНУ «Всероссийский научно-исследовательский институт агрохимии имени Д.Н. Прянишникова» (127550 Россия, г. Москва, ул. Прянишникова, д. 31а), ОРСЮ: http://orcid.org/ 0000-0003-3153-6740, [email protected] Шеуджен Асхад Хазретович, академик РАН, доктор биологических наук, профессор, заведующий кафедрой агрохимии, ФГБОУ ВО «Кубанский государственный аграрный университет имени И.Т. Трубилина» (350044 Россия, г. Краснодар, ул. Калинина, д. 13), ОРСЮ: http://orcid.org/ 0000-0001-5116-197Х, [email protected] Андреев Антон Андреевич, руководитель направления продаж специальных удобрений, [email protected]
Визирская Мария Михайловна, кандидат биологических наук, руководитель направления агрохимического сервиса в России и СНГ, [email protected] ООО «ЕвроХим «ТрейдингРус» (115054 Россия, г. Москва, ул. Дубининская, д. 53, стр. 6)
Лиманский Анатолий Николаевич, кандидат биологических наук, начальник отдела продаж и маркетинга, ООО «Агроцентр ЕвроХим — Краснодар» (350063 Россия, г. Краснодар, ул. Советская, д. 30), [email protected]
THE SCIENTIFIC APPROVAL FOR INDUSTRIAL WASTE MATERIALS APPLICATION
AS BYPRODUCTS IN AGRICULTURE
N.I. Akanova, A.Kh. Sheudzhen, A.A. Andreev, M.M. Vizirskaya, A.N. Limansky
The Issue of supplying mineral nutrients and regulation of physico-chemical properties of leached Chernozem can be solved through the use of byproducts of production — neutralized phosphogypsum, the use of which can significantly reduce the cost of agricultural production and ensure sustainable use of natural resources. If this solves the complex critical tasks: improving the environmental situation in the region, economically and agronomically effective improvement of soil fertility. Phosphogypsum can be used as a chemical ameliorant not only on sodic soils, but also find wide application as poly component fertilizer in various soil-climatic zones. Use of phosphogypsum would compensate for the loss of calcium, solve the problem of sulfur, silicon and phosphorus fertilizers in part domestic agriculture. The article presents the results of a study of the effectiveness of various doses of making nejtralizovannogo of phosphogypsum on growth, development, yield and quality of soybean and corn grain. The change of agrochemical and physico-chemical properties of leached chernozem under the influence of neutralized phosphogypsum. It is established that the application of NPK and phosphogypsum in combination with mineral fertilizers N K + FG 4-6 t/ha were equivalent on the effects on nitrogen, phosphate and potassium soil mode. Optimal dose of phosphogypsum neutralized, conducive to the creation of the best conditions of mineral nutrition and to obtain the maximum yield was 4 t/ha.
Keywords: soy, corn, yield, grain quality, phosphogypsum, soil fertility, high-alkaline soil, nitrogen, phosphorus, potassium, fertilizers.
References
1. Babokhodzhiev I.I. Effective use of subsoil riches. Khimizatsiya selskogo khozyajstva = Chemicalization of agriculture. 1989. No. 12. Pp. 41-44.
2. Akanova N.I. Phosphogypsum neutralized — promising product for agriculture intensification. (on materials of workshops of JSC "MCC" Eurochem ". Plodoro-die = Fertility. 2013. No. 1 (70). Pp. 2-7.
3. Angelova M.A. Dynamics and forecast of phosphate raw materials world production. Khimiches-kaya promyshlennost = Chemical industry. 1997. No. 3. Pp. 15-22.
4. Angelov l.I, Levin B.V., Chernenko Yu.D. Phosphate raw materials. Moscow: Nedra, 2000. 120 p.
5. BeglovB.M.,ZhakeevM.K. Prospects of production of phosphorus fertilizers and salts have different purposes on the basis of EPA. Khimicheskaya promyshlennost = Chemical industry. 2002. No 6. Pp. 21-23.
About the authors:
6. The report of the plant production and chemical plant protection Department Director, Russian Ministry of agriculture P.A. Chekmarev at the all-Russian agrarian meeting, 10.03.2015.
7. Baybekov R.F., Shilnikov, I.A., Akanova N.I., Sheudzhen A.Kh. Scientific-practical recommendations on application of phosphogypsum as chemical ameliorant and sulphur fertilizers. Moscow: VNIIA, 2012. 43 p.
8. Belyuchenko I.S., Dobrydnev E.P., Muravev E.I. Environmental peculiarities of phosphogypsum and perspectives of its application in agriculture. Problems of reclamation of waste household, industrial and agricultural production, 2010. Pp. 13-22.
9. Borodin A.I. Phosphogypsum application perspectives in Tyumen region. Zemledelie = Agriculture. 1981. No. 10. Pp. 49-50.
10. Dzikovich K.A., Semenikhin VV., Akhmedov A.A. Phosphogypsum -fertilizer and ameliorator on grey soils
of Central Asia. Aresearch use of phosphogypsum. Tr. NI-UIF. 1989. Vol. 256. Pp. 60-75.
11. Valkov V.F., Shtompel Yu.A., Trubilin I.T. etc. The soil of the Krasnodar region, their use and protection. Tutorial. Rostov-on-Don: Izd-vo SKNC HIGH SCHOOL, 1995. 192 p.
12. Ageev VVV, Chernov A.P., Kujdan A.P. etc. Crops nutrition and fertilization in southern Russia. Stavropol: GSHA, 1999. 113 p.
13. Loktionov M.Yu. Ecological aspects of phospho-gypsum application on meadow-chernozem soil in Krasnodar region. Extended abstract of candidate's thesis. Moscow, 2013. 24 p.
14. Limanskij A.N. Agri-environmental effectiveness of phosphogypsum in rainfed agriculture. Extended abstract of candidate's thesis. Moscow: VNIIA, 2017. 24 p.
15. Muravev E.I.., DobrydnevE.P., Belyuchenko I.S. Prospects of phosphogypsum application in agriculture. Eh-kologicheskij vestnik Severnogo Kavkaza = Environmental bulletin North Caucasus. 2008. Vol. 4. No. 1. Pp. 31-39.
Natalia I. Akanova, doctor of biological sciences, professor, chief researcher, All-Russian research institute of agrochemistry named after D.N. Pryanishnikov (31a Pryanishnikova str., Moscow, 127550 Russia), ORCID: http://orcid.org/ 0000-0003-3153-6740, [email protected]
Askhad Kh. Sheudzhen, academician of the Russian academy of sciences, doctor of biological sciences, professor, head of the department of agricultural chemistry, Kuban state agrarian university named after I.T. Trubilin (13 Kalinina str., Krasnodar, 350044 Russia), ORCID: http://orcid.org/ 0000-0001-5116-197X, [email protected] Anton A. Andreev, head of sales of special fertilizers, [email protected]
Maria M. Vizirskaya, candidate of biological sciences, head of agrochemical service of Russia and the CIS, [email protected] LLC "EuroChem "TradingRus" (53 Dubininskaya str., Moscow, 115054 Russia)
Anatoly N. Limansky, candidate of biological sciences, head of sales and marketing, LLC "Agrocenter EuroChem — Krasnodar" (30 Sovetskaya str., Krasnodar, 350063 Russia), [email protected]
32 -
INTERNATIONAL AGRICULTURAL JOURNAL № б / 2017
www.mshj.ru
