CC BY
90
УДК 631.839
ОЦЕНКА ЭФФЕКТИВНОСТИ ПРИМЕНЕНИЯ ГЛАУКОНИТА В КАЧЕСТВЕ УДОБРЕНИЯ ДЛЯ ЯРОВЫХ ЗЕРНОВЫХ
Б. И. Макаров, Н. Н. Терещенко, М. А. Рудмин
EVALUATION OF THE EFFICIENCY OF THE USE OF GLAUCONITE AS A FERTILIZER FOR SPRING GRAIN
B. I. Makarov, N. N. Tereshchenko, М. А. Rudmin
Интенсификация растениеводческой отрасли России и расширение площадей возделываемых земель обусловливает постоянно растущий спрос на минеральные удобрения, а также поиск альтернативных недорогих источников основных биогенных элементов питания растений. В работе рассмотрены результаты серии модельных лабораторных и полевых экспериментов, имевших целью оценку перспективности использования в качестве альтернативы фосфорно-калийным удобрениям глауконита Бакчарского месторождения при выращивании овса голозерного (Avena sativa) сорт Тюменский в условиях Томской области. В опытах изучали действие различных доз глауконитового концентрата (эквивалентно 30, 60 и 90 кг/га), а также разные способы его применения: внесение в почву в качестве удобрения, предпосевная обработка семян в качестве стимулятора роста. Помимо глауконитового концентрата в экспериментах оценивали эффективность использования различных его производных: глауконитолита, гранулометрической фракции (125-500 мкм) глауконитолита, гранулометрической фракции (125-500 мкм) глауконитового песчаника и магнитной фракции (125-500 мкм) глауконитового песчаника. Установлено, что внесение глауконитового концентрата в дозе 60 кг/га оказывает наилучшее стимулирующее воздействие на процессы роста и развития растений овса и улучшение агрохимических свойств почвы. Предпосевная обработка семян овса голозерного водной взвесью глауконита положительно сказалась на всхожести и энергии прорастания семян, он является экологически безопасным удобрением. Результаты полевого и лабораторных экспериментов позволяют сделать вывод о перспективности применения глауконита и глауконитовых пород Бакчарского железорудного месторождения в качестве альтернативного калийного удобрения для выращивания зерновых культур, а также улучшения агрохимических свойств почвы.
глауконит, глауконитовые породы, калийные удобрения, овес голозерный, всхожесть, энергия прорастания, зеленая масса
Intensification of the crop industry in Russia and the expansion of the area of cultivated land leads to a constantly growing demand for mineral fertilizers, as well as the search for alternative sources of the main biogenic elements of plant nutrition. The paper discusses the results of a series of model laboratory experiments aimed at assessment of perspectiveness of the use of Bakcharsky deposit grauconite as an alternative to
phosphorus-potassium fertilizers in growing naked oat (Avena sativa) of the Tyumen variety in conditions of the Tyumen region. We have studied the effect of various doses of glauconite concentrate (equivalent to 30, 60 and 90 kg / ha), as well as different methods of its application: application to the soil as a fertilizer, presowing treatment of seeds as a growth promoter. In addition to glauconite concentrate, the experiments evaluated the effectiveness of using its derivatives: glauconitolite, particle size fraction (125-500 microns) of glauconitolite, particle size fraction (125-500 microns) of glauco-nitic sandstone, and magnetic fraction (125-500 microns) of glauconitic sandstone. It has been established that introduction of glauconite concentrate at a dose of 60 kg / ha has the best stimulating effect on the growth and development of oat plants relative to the products studied, as well as the improvement of the agrochemical properties of the soil. Pre-sowing treatment of naked oat seeds with a glauconite water suspension had a positive effect on the germinating capacity and germinating power of the seeds. The results of the field and laboratory experiments allow us to conclude that the use of glau-conite and glauconitic rocks of the Bakchar iron-ore deposit as a fertilizer for growing crops is fundamentally promising.
glauconite, glauconitic rocks, potash fertilizers, naked oat, germinating capacity, germinating power, green mass
ВВЕДЕНИЕ
Интенсификация аграрной отрасли обусловливает постоянное возрастание спроса на минеральные удобрения. Ожидается, что до 2020 г. рост мирового спроса на калийные удобрения может превысить 2 % в год [1]. В настоящее время этот спрос обеспечивается в основном за счет разработки калийных солей (хлоридов и сульфатов калия) из морских эвапоритовых залежей. Большая часть таких месторождений находится в Канаде, России, Белоруссии, Бразилии, Китае, Чили, Германии и США [2,3,4]. В России основная часть запасов калийных солей сосредоточена в Пермском крае (Верхнекамское месторождение) и разрабатывается крупнейшим мировым производителем ОАО «Уралкалий» [1].
Большинство сельхозпроизводителей в сибирском регионе ограничивается использованием только азотных минеральных удобрений, таких как аммиачная селитра и карбамид, что связано с довольно высокой стоимостью калийных и фосфорных удобрений, а также их слабой сырьевой доступностью. Обусловленный этим дисбаланс вносимых в почву основных биогенных элементов закономерно приводит к нарушениям минерального питания сельскохозяйственных растений и существенно снижает эффективность используемых азотных удобрений. Одним из решений проблемы дефицита фосфорных и калийных удобрений может стать более активное использование таких нетрадиционных источников калийных солей, как калийсодер-жащие филлосиликаты, к числу которых принадлежит глауконит.
Вопросы применения глауконита в качестве удобрения широко изучались как российскими, так и зарубежными исследователями. Так, например, в Нью-Джерси, Делавэре и Мэриленде (США) глауконитовые зеленые пески уже давно активно используются для удобрения почв [5]. В Аргентине в качестве альтернативы калийным солям также активно применяются глауконитовые пески из палеоценовых пластов Саламанка в Патагонии [6]. В Иране установили, что глауконитовые пески с содержанием K2O - 2.2 % из Маравеха (северо-восток Ирана) мо-
гут служить источником калия для сельскохозяйственных почв в течение длительного времени [7]. В связи с тем, что глауконитсодержащие осадочные породы очень широко распространены на территории России, вопрос их сельскохозяйственного применения находится в сфере внимания аграрной науки уже на протяжении более чем 50 лет. При этом основной объем исследований выполнен на базе сырья верхнемелового Каринского месторождения в Челябинской области и Белозерского месторождения в Саратовской области, а также нижнемелового Бондарского месторождения в Тамбовской области [8].
Ресурсы глауконита на Бакчарском месторождении в Томской области составляют около 800 млн. т [9], что позволяет рассматривать их как крупнейшую сырьевую базу для сибирских регионов. Глауконитовые породы Бакчарского месторождения, будучи вскрышными, локализованы среди верхнемеловых осадочных железорудных горизонтов [10] и при добыче железа неизбежно пополнят и без того значительные объемы отходов производства.
ОСНОВНАЯ ЧАСТЬ. ОБЪЕКТЫ И МЕТОДЫ ИССЛЕДОВАНИЙ
Целью исследований было изучение перспективности и эффективности применения глауконитовых пород Бакчарского месторождения в качестве альтернативы дорогостоящим калийным удобрениям. Использование глауконитовых вскрышных пород в качестве сырья для получения калийных удобрений, помимо чисто экономических выгод, полностью соответствует требованиям рационального использования месторождения в будущем.
Основными объектами наших исследований, представленных в данной работе, являются глауконитовый концентрат с содержанием глауконита до 92 % по массе и его производные из верхнемеловых глауконитовых пород Бакчарского месторождения. Глауконитовый концентрат получали по схеме, представленной в работе [9].
В лабораторном вегетационном опыте 1 исследовали эффективность применения глауконитового концентрата при его внесении в темно-серую среднеоподзоленную среднесуглинистую почву в следующих дозах: 30; 60 и 90 кг/га. В качестве контроля использовали почву без глауконита, рН почвы - 5,1, содержание гумуса - 6,5 %, содержание подвижного фосфора и обменного калия в 100 г почвы составляет 17,8 и 8,0 мг соответственно. Содержание основных оксидов в глауконитовом концентрате: K2O - 5,59, Fe2Ü3 - 29,96, MgO - 2,01, CaO - 0,66, AI2O3 - 7,93, SiO2 - 53,96, Na2O - 0,34, P2O5 - 0,09, TiO2 - 0,16, MnO - 0,01 % [9].
После внесения расчетных количеств глауконитового концентрата в почву высаживали семена овса голозерного (сорт Тюменский), который использовали в качестве тест-объекта. Норма высева семян - 50 шт./сосуд. Растения выращивали в течение 14 сут при 12-часовом светопериоде, влажность почвы поддерживали путем полива сосудов по массе. Определение всхожести и энергии прорастания производили согласно ГОСТ 12038-84 на 4-й и 7-й день после высева. На 14-й день были измерены высота и зеленая масса растений. Масса сухих растений определялась после высушивания по методике подготовки растительного сырья в сушильном шкафу при t=103,5 Со 1 ч.
Сорбционную способность глауконита оценивали по параметрам пористой структуры и удельной поверхности материалов с помощью автоматического газо-
адсорбционного анализатора 3Flex Micromeritics (США) в соответствии с объемным вариантом сорбционного метода. Удельная поверхность рассчитывалась по изотерме низкотемпературной сорбции паров азота. Измерение удельной поверхности проводили методом Брюнера-Эммета-Теллера (БЭТ), с относительной погрешностью метода Д±10 % и интервалом спрямления ВЕТ (р/р°) - 0,05-0,25.
В лабораторном вегетационном опыте 2 исследовали влияние приема предпосевной обработки семян овса водной взвесью глауконитового концентрата на энергию прорастания, всхожесть, высоту и зеленую массу растений овса голозерного (сорт Тюменский). В опыте применяли глауконитовую взвесь в концентрациях 0,001, 0,005, 0,01, 0,05 и 0,1%. В качестве контроля использовали семена, обработанные дистиллированной водой. Семена обработанного овса высаживали в вегетационные сосуды, заполненные темно-серой среднеоподзоленной средне-суглинистой почвой, в норме 50 шт./сосуд. Режим выращивания растений описан в опыте 1.
В лабораторном вегетационном опыте 3 исследовали эффективность внесения в темно-серую среднеоподзоленную среднесуглинистую почву различных глауконитсодержащих продуктов (ГСП), полученных из пород Бакчарского месторождения, а именно: глауконитолита исходного (I), гранулометрической фракции глауконитолита 125-500 мкм (II), гранулометрической фракции глауконито-вого песчаника 125-500 мкм (III) и магнитной фракции глауконитового песчаника 125-500 мкм (IV). Минеральный состав пород и минеральных фракций определялся на основе классического минералогического анализа с использованием оптического микроскопа, а также на основе рентгенодифрационного анализа (Brucker D2 Phaser). Содержание основных оксидов измерялось при помощи энергодисперсионного рентгенофлуоресцентного анализа (HORIBA XGT 7200). Минерало-го-химическая характеристика используемых продуктов представлена в табл. 1.
Таблица 1. Минералого-химическая характеристика используемых ГСП
Table 1. Mineralogical and chemical characteristics of the used glauconite containing
products_
Состав I, % II, % III, % IV, %
Глауконит 58,4 90,4 27,5 61,8
Кварц и полевые шпаты 14,0 1,8 52,5 1,8
Шамозитовые ооиды — — 11,5 20,5
Иллит 37,0 7,8 8,5 15,8
Na2O 0,36 0,33 0,04 0,03
MgO 2,21 1,82 0,26 0,29
Л^ 10,87 6,85 6,60 6,68
SiO2 53,94 46,84 55,21 36,96
P2O5 0,20 0,08 0,37 0,57
4,12 6,27 3,35 4,03
CaO 0,59 0,71 1,61 1,88
0,40 0,12 0,33 0,43
MnO 0,03 0,01 0,05 0,13
Fe2Oз 18,96 28,87 18,22 35,68
Ш1К (потери при прокаливании) 5,25 8,09 13,97 13,32
Все вышеуказанные виды ГСП вносили в почву в сухом виде в дозах: 30, 60, 90 кг/га. После внесения расчетных количеств глауконитового концентрата в вегетационные сосуды высаживали семена овса голозерного в норме 50 шт./сосуд. В контрольном варианте использовалась чистая почва.
Поскольку исследуемый глауконит, как любые природные глины, могут содержать некоторое количество радионуклидов, для оценки его возможного влияния на возделываемые растения был поставлен лабораторный опыт 4, в котором качестве тест-объекта использовали растение - индикатор радиоактивности -тимофеевку луговую (Phleum L. ). Растения выращивали на темно-серой среднеоподзоленной почве с рН - 5,1 и содержанием: гумуса - 6,5 %, Р2О5 - 17,8 мг/ 100 г почвы, К2О - 8,0 мг/100 г почвы. Повторность опыта - двухкратная. В соответствии со схемой опыта глауконит вносили в одном варианте в дозе 270 кг/га, во втором - 540. Столь высокие дозы глауконита, в три и шесть раз превышающие объемы внесения глауконита в предыдущих опытах, применены для повышения вероятности фиксирования возможных негативных эффектов. В качестве контроля использовали чистую почву. Растения выращивали в течение 14 дней, затем проводили анализ зеленой массы на радиоактивность прибором Gamma Ray Spectrometer GS 512 с NaI (Tl) детектором.
В полевом опыте оценивали влияние глауконита на урожайность овса голозерного в сравнении с сульфатом калия - одним из наиболее часто применяемых на практике калийных удобрений. И глауконит, и сульфат калия вносили в почву в дозе 0,3 т/га. Опыт закладывали на серой лесной оподзоленной почве с рН - 5,1 и содержанием гумуса - 6,5 % на метровках по общепринятой методике [11] при систематическом распределении вариантов в трех повторениях. В качестве контроля использовали вариант без внесения мелиорирующих компонентов. Отбор образцов растений на учет урожайности проводился в конце вегетации.
Определение основных агрохимических показателей почвы в полевом и модельных экспериментах осуществляли согласно: pH - ГОСТ 26483-85, нитраты - ГОСТ 26488-85, обменный аммоний - ГОСТ 26489-85, подвижный фосфор -ГОСТ 54650-2011, обменный калий - ГОСТ 54650-2011, органическое вещество -ГОСТ 26213-91, влажность - ГОСТ Р 28268-89, обменный кальций и магний -ГОСТ 26487-85.
Во всех экспериментах достоверность различий данных, полученных в опытных вариантах и контроле, определяли по критерию Стьюдента с использованием пакета программ «Statistica for Windows» 10.0.
РЕЗУЛЬТАТЫ И ОБСУЖДЕНИЕ
По имеющимся в научной литературе сведениям при изучении удобрительных свойств глауконита оценивают эффективность его использования как в виде неочищенного глауконитового песка, так и в смеси с различными дополнительными компонентами в широком диапазоне доз: от 90 кг/га до 40 т/га [12]. Назаров с соавт. [13] определяли эффективность 60-65%-ного глауконитового концентрата при его внесении в почву в дозе 0,1, 0,3 и 0,5 % от массы субстрата. Максимальная прибавка зеленой массы опытных растений к контролю составила 32,1, 10,7 и 23,2 %. При этом максимально эффективной оказалась наименьшая 0,1%-ная доза.
Для определения максимально эффективной дозы внесения глауконита и снижения экономических затрат нами были предприняты модельные эксперименты, в которых оценивали влияние внесения в почву глауконита в дозах, составляющих 0,03, 0,05 и 0,08% от веса почвы, соответствующих внесению 90, 60 и 30 кг/га.
Анализ морфометрических параметров овса показал, что внесение глауко-нитового концентрата в почву в сухом виде во всех концентрациях, за исключением 90 кг/га, оказал стимулирующее воздействие на высоту растений. Увеличение всхожести и энергии прорастания отмечено во всех вариантах. Энергия прорастания и всхожесть возросли с 84,6 и 88 % в контроле до 88-94,6 и 90,6-96,6 % в опытных вариантах, соответственно (табл. 2).
Как известно, урожайность в значительной степени определяется темпами начального развития растений: чем энергичнее развивается проросток, тем быстрее он переходит на корневое питание, уходит от болезней и легче переносит неблагоприятные почвенно-климатические условия. Внесение в почву всех использованных доз глауконитового концентрата способствовало увеличению зеленой массы растений. Наиболее эффективной оказалась доза, соответствующая 60 кг/га, обусловившая почти 12%-ную прибавку зеленой массы овса по сравнению с контролем. В данном варианте также была отмечена максимальная по опыту высота растений. Максимальная, соответствующая 90 кг/га, доза глауконита оказалась неэффективной, так как не только не обеспечила увеличение зеленой массы растений, но, напротив, негативно сказалась на их высоте (табл. 2).
Таблица 2. Влияние различных доз глауконитового концентрата на энергию прорастания, всхожесть и биометрические параметры растений овса Table 2. The effect of various doses of glauconite concentrate on germinating power, germinating capacity and biometric parameters of oat_
Вариант опыта Энергия прорастания, % Всхожесть, % Высота растений, см Зеленая масса, г
Контроль 84,6±5,8 88,0±5,1 12,00±1,2 0,451
30 кг/га 88,0±5,1 90,6±4,6 12,28±1,1 0,488
60 кг/га 92,0±4,3 94,6±3,6 12,60±0,8 0,504
90 кг/га 94,6±3,6 96,6±2,9 10,78±0,9 0,457
Снижение биометрических показателей в варианте с максимальной дозой (90 кг/га), вероятно, объясняется тем, что для опыта использовалась среднесугли-нистая почва, а глауконитовый концентрат вносился в почву в виде мелкодисперсного порошка, вследствие чего происходило сцементирование почвы и ухудшение водно-физических свойств почвы, что оказывало ингибирующее воздействие на рост и развитие растений.
Согласно данным агрохимического анализа почвы добавление глауконита в целом обусловило тенденцию к увеличению содержания в почве аммонийного азота и снижению нитратного относительно контроля (табл. 3). Максимальное пятикратное увеличение содержания аммонийного азота было отмечено в варианте с внесением в почву наибольшей дозы глауконитового концентрата (90 кг/га). В этом варианте также было отмечено максимальное по опыту содержание об-
менного калия и магния. Внесение глауконита во всех использованных дозах практически не сказалось на содержании в почве обменного кальция и органического вещества, вероятно, в связи с их незначительным содержанием в самом глауконите (табл. 3).
Таблица 3. Влияние глауконитового концентрата на агрохимические свойства почвы
Table 3. The effect of glauconite concentrate on the agrochemical properties of the soil
Показатель Вариант опыта
Контроль 30 кг/га 60 кг/га 90 кг/га
рН сол. 5,2 5,1 5,0 5,0
N-N0^ млн-1 11,0 11,7 10,1 8,2
К-ЫН4, млн-1 6,54 12,4 16,4 31,1
Р205, млн-1 465,5 453,5 463,8 448,8
К20, млн-1 140,0 145,0 141,0 146,0
Обменный Са (ммоль/100 г) 15,5 16,0 15,5 15,5
Обменный Mg (ммоль/100 г) 2,75 2,75 2,75 3,0
Общее содержание Fe (мг/100 г) 10,4 9,5 13,3 7,15
Органическое вещество, % 5,5 5,4 5,6 5,5
Глауконит, использованный нами в модельных экспериментах, входит в состав вскрышных пород железорудного месторождения и потому содержит небольшое количество фосфора. Снижение содержания железа в почве варианта с максимальной дозой глауконита может быть обусловлено высокими сорбцион-ными свойствами исследуемых глауконитовых концентратов, площадь удельной поверхности составляет 74 м2/г, суммарный объем пор достигает 0,12 см3/г, а средний размер пор - 6,3 нм.
Как известно, в составе глауконитового концентрата содержится большой набор макро- и микроэлементов, таких как Mg, Са, К, Мп, Ва, Со, Си и других, являющихся основой минерального питания растений и необходимых для их устойчивого роста и развития, особенно на начальных этапах [10]. Стимулирующее влияние предпосевной обработки семян овса различными концентрациями водной взвеси глауконитового концентрата исследовали в модельном лабораторном опыте 2. Как и в опыте 1 с непосредственным внесением глауконита в почву, использование глауконитового концентрата для предпосевной обработки семян способствовало увеличению энергии прорастания семян во всех опытных вариантах. При этом наиболее эффективной оказалась наименьшая из исследованных концентраций, соответствующая 0,001 % (табл. 4).
Таблица 4. Влияние предпосевной обработки семян водной взвесью глауконита на энергию прорастания, всхожесть и биометрические параметры овса Table 4. The effect of pre-sowing treatment of seeds with a water suspension of glauconite on germinating power, germinating capacity and biometric parameters of oat
Вариант Энергия Всхожесть, Высота Зеленая Оводнен-
опыта прорастания, % % растений, см масса, г ность, %
Контроль 88,6±5,1 92,6±4,1 12,39±0,7 0,498 87,6
0,001% 95,4±3,3 96,6±2,9 12,20±0,9 0,514 88,3
0,005% 92,0±4,3 94,0±3,8 12,89±0,4 0,497 88,2
0,01% 90,6±4,6 95,4±3,3 12,12±0,6 0,504 87,4
0,05% 89,4±4,9 90,6±4,6 12,06±0,9 0,475 87,2
0,1% 92,6±4,1 92,0±4,3 12,45±0,4 0,501 87,3
Предпосевная обработка семян низкими концентрациями водной взвеси глауконита оказала стимулирующее воздействие также и на всхожесть семян, которая возросла с 92,6 в контроле до 94-96,6 % в вышеуказанных опытных вариантах. Концентрация 0,05 % способствовала незначительному снижению всхожести семян овса.
В целом предпосевная обработка семян водной взвесью глауконита не оказала заметного влияния на высоту и зеленую массу растений: незначительное увеличение высоты растений овса относительно контроля было отмечено в вариантах с 0,005 и 0,1% концентрациями глауконитовой взвеси; максимальная зеленая масса овса - в варианте с наименьшей 0,001%-ной концентрацией. Анализ оводнен-ности растений показал, что предпосевная обработка семян овса минимальными концентрациями водной взвеси глауконитового концентрата (0,001 и 0,005 %) также способствует увеличению запасов влаги в растениях (табл. 4).
Поскольку при разработке железорудных месторождений вскрышные породы представляют собой смесь разнообразных глиносодержащих пород с практической точки зрения весьма интересно оценить эффективность различных глау-конитсодержащих продуктов, таких, например, как исходный глауконитолит и различные фракции глауконитолита и глауконитовых песчаников. Согласно данным табл. 1 все эти ГСП могут существенно различаться по содержанию основных макро- и микроэлементов.
Результаты модельного лабораторного эксперимента, целью которого было изучение влияния внесения в почву трех доз (30, 60 и 90 кг/га) вышеуказанных ГСП на энергию прорастания и основные биометрические параметры растений овса, показали, что, независимо от использованной дозы, все исследованные ГСП способствовали увеличению энергии прорастания растений овса. Максимальные прибавки относительно контроля составили 1,3-5,7 %. В целом максимальные эффекты наблюдались в вариантах с применением исходного глауконитолита и его фракции - 125-500 мкм (рис. 1, 2).
Анализ зависимости энергии прорастания овса от дозы использованных ГСП показал, что наиболее заметно этот показатель реагирует на увеличение дозы ГСП в вариантах с использованием фракции глауконитового песчаника и магнитной фракции глауконитового песчаника (рис. 1). Вероятно, это связано с тем, что именно эти продукты отличаются наибольшим содержанием таких важных мак-
роэлементов, как фосфор и калий, а также кальций. Магнитная фракция глаукони-тового песчаника также отличается довольно высоким содержанием марганца. Кроме того, ППК данных продуктов в 1,5-2,0 раза выше, чем в исходном глауко-нитолите и его фракции (табл. 1).
Измерение морфометрических параметров растений, выращенных на почве с внесением производных глауконитолита, показало, что все исследованные продукты способствуют увеличению высоты и зеленой массы растений овса (рис. 2, 3).
1С#|—,—,—,—,—,—,—,—,—,—,—,—,—,—,—,—,—,—,— 100
98
I П Ш IV К I П Ш IV К I П Ш IV к 30 кг/га 60 кг/га 90 кг/га
Рис. 1. Влияние исследованных ГСП на энергию прорастания овса Fig. 1. The effect of the studied glauconite containing products on the germinating
energy of oats
Высота растений в опытных вариантах по сравнению с контролем увеличилась на 1,6 - 40,6 %. Максимальное увеличение относительного контрольного варианта было отмечено в варианте с использованием магнитной фракции глау-конитового песчаника в дозе 90 кг/га. В двух других испытанных дозах (30 и 60 кг/га) данный глауконитовый продукт также оказал наибольшее стимулирующее воздействие на увеличение высоты растений овса (рис. 2). Как и в случае с энергией прорастания, в отношении высоты растений при оценке эффективности магнитной фракции глауконитового песчаника и гранулометрической фракции глауконитового песчаника прослеживается зависимость «доза - эффект»: наибольший отклик растений был отмечен при использовании вышеупомянутых продуктов в максимальной дозе, соответствующей 90 кг/га. Для двух других ГСП таких зависимостей установлено не было (рис. 2).
Рис. 2. Влияние исследованных ГСП на высоту (а) и зеленую массу (б)
растений овса
Fig. 2. The effect of the investigated glauconite containing products on the height (a)
and green mass (b) of oat Примечание. * Различия с соответствующим контролем достоверны при р < 0,05
Внесение всех исследованных ГСП, независимо от дозы, также способствовало увеличению зеленой массы растений овса. Максимальную 66-67%-ную прибавку обеспечило внесение в почву исходного глауконита в дозах 30 и 90 кг/га. Несколько меньшие эффекты были отмечены в вариантах с использованием гранулометрической фракции (125-500 мкм) глауконитолита во всех испытанных дозах.
В работах, посвященных изучению строения глауконитов, отмечается, что в единичных случаях на поверхности глауконитов и в корродированных полостях присутствуют фрамбоидальные скопления пирита и агрегаты куларита. Однако пирит - это сульфид, содержащий до 46,6 % железа и 53,4 % серы, теоретически также способный включать в себя примеси кобальта, никеля, мышьяка, сурьмы, селена, тория [9]. Торий, как известно, обладает высокой токсичностью. В наземных экосистемах к хорошим индикаторам, накапливающим радионуклиды, относится тимофеевка луговая [14].
Результаты измерения уровня радиоактивности растений тимофеевки луговой (Phleum pratense L.), выращенной на почве, содержащей высокие дозы глауконита, показали, что незначительное количество потенциально опасных примесей в глауконитовом концентрате не оказывает никакого воздействия на присутствие радиоактивных элементов в зеленой массе. Растения на чистой почве показали радиоактивность 11,7 ppm Ueq, а выращенные на почве с внесением глауконита - больше рекомендуемой нормы 11,35 и 11,75 ppm Ueq, что соответствует фону.
Поскольку калийные удобрения имеют высокую стоимость и слабую сырьевую доступность, схема внесения минеральных удобрений в аграрном секторе России часто ограничивается азотными и фосфорными удобрениями. Глауконит, в силу высокого содержания калия (табл. 1), может использоваться как нетрадиционное калийное удобрение. По итогам полевого опыта с овсом голозерным было установлено, что внесение в почву глауконита обеспечивает содержание в почве подвижного K2O, сопоставимое с его содержанием в варианте с внесением тра-
диционного калийного удобрения - сульфата калия. Кроме того, внесение в почву глауконита также способствовало обогащению почвы подвижным фосфором: агрохимический анализ почвы в конце периода вегетации показал максимальное содержание P2O5 в варианте с глауконитом. Содержание органического вещества в почве под воздействием глауконита также демонстрировало тенденцию к увеличению (табл. 6).
Таблица 6. Влияние глауконита на агрохимические свойства почвы в сравнении с сульфатом калия
Table 6. The effect of glauconite on the agrochemical properties of the soil in comparison with potassium sulfate_
Вариант pH N- NO3, -1 млн N- NH4, -1 млн P2O5, -1 млн K2O, -1 млн Орг. в-во, мг/100 г Ca, ммоль /100 г Mg, ммоль /100 г
Август, фаза выхода в т зубку
Контроль 6,41 17,94 4,60 587,6 304,5 6,6 17,68 4,58
Глауконит 6,46 23,53 2,43 575,7 460,1 7,35 16,70 3,70
K2SO4 6,33 21,60 3,03 554,1 442,7 7,99 17,81 4,80
Октябрь, конец вегетации
Контроль 6,39 24,38 2,33 1060,0 417,5 7,52 21,00 3,97
Глауконит 6,81 24,40 2,06 1200,0 437,0 7,79 17,90 4,05
K2SO4 6,25 24,10 1,65 1081,0 495,3 7,93 22,10 3,17
Обогащение почвы органическим веществом и элементами минерального питания растений за счет внесения в почву глауконита обусловили более чем 32%-е увеличение высоты растений по сравнению с контролем и 18%-е увеличение урожайности зерна овса (табл. 7).
Таблица 7. Влияние глауконита на высоту растений овса и урожай зерна Table 7. The effect of glauconite on the height of oat and oat grain yield
Вариант опыта Урожайность, ц/га (октябрь) Высота растений, см (август)
Контроль 13,6±0,12 52,6 ± 6,0
Глауконит 16,1±0,08* 69,6 ± 4,4*
Сульфат калия (K2SO4) 16,4±0,11* 70,6 ± 6,0*
Примечательно, что внесение в почву традиционного калийного удобрения K2SO4 оказалось лишь не намного эффективнее глауконита (табл. 7).
ЗАКЛЮЧЕНИЕ
Внесение в почву 30 и 60 кг/га глауконитового концентрата в модельных лабораторных экспериментах оказало стимулирующее воздействие на всхожесть, энергию прорастания, высоту и зеленую массу растений овса голозерного. Применение глауконита в дозе 90 кг/га обеспечило пятикратное возрастание содержания в почве аммонийного азота, а также способствовало увеличению содержания обменного калия и магния. Использование водной взвеси глауконитового концентрата для предпосевной обработки семян овса голозерного также стало причиной
увеличения энергии прорастания семян, всхожести и оводнености растений. Внесение в почву всех исследованных глауконитсодержащих продуктов обеспечило увеличение энергии прорастания овса, высоты и зеленой массы растений, а также их оводнености.
Измерение уровня радиоактивности растений тимофеевки луговой, выращенной на почве, содержащей высокие дозы глауконита, показало, что незначительное количество потенциально опасных примесей в глауконитовом концентрате не оказывает никакого воздействия на содержание радиоактивных элементов в зеленой массе растений.
В полевом опыте внесение в почву глауконита в дозе 0,3 т/га обеспечило 18%-е увеличение урожайности зерна овса голозерного, сопоставимое с эффективностью применения такого традиционно используемого калийного удобрения, как калийная соль.
Таким образом, результаты предпринятых лабораторных и полевого исследований свидетельствуют о принципиальной возможности и высокой эффективности применения глауконита Бакчарского месторождения в качестве нетрадиционного калийного удобрения для выращивания зерновых культур, отличающегося к тому же низкой стоимостью и обширной сырьевой базой.
СПИСОК ИСПОЛЬЗОВАННЫХ ЛИТЕРАТУРНЫХ ИСТОЧНИКОВ
1. Волкова, А. В. Рынок минеральных удобрений / А. В. Волкова; Национальный исследовательский институт «Высшая школа экономики». - 2015. - 67 с.
2. Левченко, Т. П. Производство калийных удобрений в России / Т. П. Левченко, И. С. Константинов // Горный журнал. - 2016. - № 4. - С.10-14.
3. Rawashdeh, R. The potash market and its future prospects / R. Rawashdeh, E. Xavier-Oliveira, P. Maxwell. //Resources Policy. - 2016. - Vol 47. - P. 154-163.
4. Zheng, M.-P. The leading role of salt formation theory in the breakthrough and important progress in potash deposit prospecting / M.-P. Zheng, X.-H. Hou, C.-Q. Yu, H.-P. Li, H.-W. Yin, Z. Zhang, X.-L. Deng, Y.-S. Zhang, T.-F. Guo, Z. Wei, X.-B. Wang, L.-Y. An, Z. Nie, X.-H. Tan, X.-F. Zhang, X.-S. Niu. // Acta Geoscientica Sinica. - 2015. - Vol. 36. - P. 129-139.
5. Heckman J. R. Green sand as a soil Amendment / J.R. Heckman, J.C.F. Tedrow // Better Crops. - 2004. - Vol. 88. - P. 1-17.
6. Franzosi, C. Technical Evaluation of Glauconies as Alternative Potassium Fertilizer from the Salamanca Formation, Patagonia, Southwest Argentina. / C. Franzosi L.N. Castro, A.M. Celeda // Natyral Resoursers Research. - 2014. - Vol. 23. - № 3. -P. 311-320.
7. Karimi, E. The potential of glauconitic sandstone as a potassium fertilizer for olive plants / E. Karimi, A. Abdolzadeh, H.R. Sadeghipour, A. Aminei. // Archives of Agronomy and Soil Science. - 2012. - Vol. 58. - P. 983-993.
8. Levchenko, E. Glauconite deposits of Russia: perspectives of development / E. Levchenko, N. Patyk-kara, M. Levchenko // Abstract for the 33rd International Geological Congress (Oslo, Norway) 2008.
9. Rudmin, M. Economic potential of glauconitic rocks in Bakchar deposit (S-E Western Siberia) for alternate potash fertilizer / M. Rudmin, S. Banerjee, A. Ma-
zurov, B. Makarov, D. Martemyanov // Applied Clay Science. - 2017. - Vol. 150. -P. 225-233.
10. Rudmin, M. Compositional variation of glauconites in Upper Cretaceous-Paleogene sedimentary iron-ore deposits in South-Eastern Western Siberia / M. Rudmin, S. Banerjee, A. Mazurov // Sedimentary Geology. - 2017. - Vol. 355. - P. 20-30.
11. Доспехов, Б. А. Методика полевого опыта (с основами статистической обработки результатов исследований) / Б. А. Доспехов. - Москва: Книга по требованию, 2012. - 352 с.
12. Васильев, А. А. Глауконит - эффективное природное минеральное удобрение картофеля / А. А. Васильев // Аграрный вестник Урала. - 2009. - № 6. -C. 35-37.
13. Назаров, В. А. Изучение эффективности глауконитов в качестве комплексного местного удобрения: отчет / В. А. Назаров, С. В. Яковлева, Н. П. Волосатая // Саратовский сельскохозяйственный институт им. Н. И. Вавилова, Саратов. - 1984. - с. 8.
14. Каплин, В. Г. Биоиндикация состояния экосистем: учеб. пособие для студ. биол. специальностей ун-тов и с.-х. вузов / В.Г. Каплин // Самарская ГСХА. - Самара. - 2001. - 143 с.
REFERENCES
1. Volkova A. V. Rynok mineralnykh udobreniy [Mineral fertilizer market]. Natsional'nyy issledovatel'skiy institut "Vysshaya shkola ekonomiki", 2015, 67 p.
2. Levchenko T. P., Konstantinov I. S. Proizvodstvo kaliynykh udobreniy v Rossii [Potash fertilizers production in Russia]. Gornyy zhurnal, 2016, no. 3 pp. 10-14.
3. Rawashdeh R. Al., Xavier-Oliveira E., Maxwell P. The potash market and its future prospects. Resources Policy, 2016, no. 47, pp. 154-163.
4. Zheng M.-P., Hou X.-H., Yu C.-Q., Li H.-P., Yin H.-W., Zhang Z., Deng XL., Zhang Y.-S., Guo T.-F., Wei Z., Wang X.-B., An L.-Y., Nie Z., Tan X.-H., Zhang X.-F., Niu X.-S. The leading role of salt formation theory in the breakthrough and important progress in potash deposit prospecting. Acta Geoscientica Sinica, 2015, no. 36, pp. 129-139.
5. Heckman J. R., Tedrow J. C. F. Green sand as a soil Amendment. Better Crops, 2004, no. 88, pp. 1-17.
6. Franzosi C., Castro L.N., Celeda A. M. Technical Evaluation of Glauconies as Alternative Potassium Fertilizer from the Salamanca Formation, Patagonia, Southwest Argentina. NatyralResoursers Research, 2014, vol. 23, no. 3, pp. 311-320.
7. Karimi E., Abdolzadeh A., Sadeghipour H. R., Aminei A. The potential of glauconitic sandstone as a potassium fertilizer for olive plants. Archives of Agronomy and Soil Science, 2012, no. 58, pp. 983-993.
8. Levchenko E., Patyk-kara N., Levchenko M. Glauconite deposits of Russia: perspectives of development. Abstract for the 33rd International Geological Congress (Oslo, Norway) 2008.
9. Rudmin M., Banerjee S., Mazurov A., Makarov B., Martemyanov D. Economic potential of glauconitic rocks in Bakchar deposit (S-E Western Siberia) for alternate potash fertilizer. Applied Clay Science, 2017, no. 150, pp. 225-233.
10. Rudmin M., Banerjee S., Mazurov A. Compositional variation of glauco-nites in Upper Cretaceous-Paleogene sedimentary iron-ore deposits in South-Eastern Western Siberia. Sedimentary Geology, 2017, no. 355, pp. 20-30.
11. Dospexov B. A. Metodika polevogo eksperimenta (s osnovami statisti-cheskoy obrabotki rezul'tatov issledovaniy) [Field experiment technique (with bases of statistical processing of research results)]. Moscow, Kniga po trebovaniyu, 2012, 352 p.
12. Vasil'ev A. A. Glaukonit - effektivnoe natural'noe mineral'noe udobrenie kartofelya [Glauconite - an effective natural mineral fertilizer of potatoes]. Agrarnyy vestnik Urala, Agrokhimiya, 2009, no. 6, pp. 35-37.
13. Nazarov V. A., Yakovleva S. V., Volosataya N. P., Petaeva N. I. Otchet "Izucheniye effektivnosti glaukonitov v kachestve kompleksnogo mestnogo udobre-niya" [Report "Study of glauconite effectiveness as a complex local fertilizer"]. Sara-tovskiy sel'skokhozyaystvennyy institut im. N. I. Vavilova, Saratov, 1984, 8 p.
14. Kaplin V. G. Bioindikatsiya sostoyaniya ekosistemy. Uchebnik dlya studen-tov biol. spetsial'nosti vuzov i agrarnykh vuzov [Bioindication of ecosystem state. Textbook for students of biol. specialties of universities and agricultural universities]. Sa-marskaya GSHA. Samara, 2001, 143 p.
ИНФОРМАЦИЯ ОБ АВТОРАХ
Макаров Борис Игоревич - Сибирский научно-исследовательский институт сельского хозяйства и торфа, филиал Сибирского федерального научного центра агробиотехнологий Российской академии наук (г. Томск); младший научный сотрудник; E-mail: makar189@mail.ru
Makarov Boris Igorevich - Siberian Research Institute of Agriculture and Peat, branch of the Siberian Federal Scientific Center of Agro-Bio Technologies of the Russian Academy of Sciences (Tomsk); junior researcher; E-mail: makar189@mail.ru
Терещенко Наталья Николаевна - Сибирский научно-исследовательский институт сельского хозяйства и торфа, филиал Сибирского федерального научного центра агробиотехнологий Российской академии наук (г. Томск); доктор биологических наук; главный научный сотрудник; E-mail: ternat@mail.ru
Tereshchenko Natalya Nikolaevna - Siberian Research Institute of Agriculture and Peat, branch of the Siberian Federal Scientific Center of Agro-Bio Technologies of the Russian Academy of Sciences (Tomsk); PhD of Biology; Leading Researcher;
E-mail: ternat@mail.ru
Рудмин Максим Андреевич - Томский национальный исследовательский политехнический университет; кандидат геолого-минералогических наук;
E-mail: rudminma@tpu.ru
Rudmin Maxim Andreevich - Tomsk Polytechnic University; PhD in Geology and Mineralogy; E-mail: rudminma@tpu.ru
