CC BY
3
УДК 631.82:632.15(479.24) DOI: 10.24412/1029-2551-2021-6-013
ПРИМЕНЕНИЕ КОМПЛЕКСНЫХ МИНЕРАЛЬНЫХ УДОБРЕНИЙ ИЗ ОТХОДОВ ХИМИЧЕСКОГО ПРОИЗВОДСТВА НА ЭРОДИРОВАННЫХ СЕРО-КОРИЧНЕВЫХ ПОЧВАХ
13.Р. Гурбанова, к.т.н., 2Ф.М. Рамазанова, к.с.-х.н.
1 Азербайджанский государственный университет нефти и промышленности,
e-mail: zumrud.qurbanova@bk.ru 2Институт почвоведения и агрохимии НАН Азербайджана, e-mail: firoza.ramazanova@rambler.ru
Изучено дифференцированное применение комплексных минеральных удобрений (NPS), полученных из отходов химического производства на эродированных (несмытых, среднесмытых, сильнос-мытых и намытых) серо-коричневых почвах сухой субтропической зоны Азербайджана. NPS вносили с учетом степени эродированности склонов периодически: перед посевом и по фазам вегетации хлопчатника и озимой пшеницы. Установлено, что по мере увеличения нормы внесения NPS на несмытых, среднесмытых, сильносмытых и намытых склонах повысилась урожайность озимой пшеницы и хлопчатника, а также содержание в почве питательных веществ (P2O5, N-NO3 и S).
Ключевые слова: комплексные минеральные удобрения (NPS), фосфаты, дифференцированная норма, эродированные серо-коричневые почвы, озимая пшеница, хлопчатник, Азербайджан.
APPLICATION OF COMPLEX MINERAL FERTILIZERS BASED ON WASTES OF CHEMICAL INDUSTRY AT ERODED GREY-BROWN SOILS
lPh.D. Z.R. Gurbanova, 2Ph.D. F.M. Ramazamova
lAzerbaijan State University for Oil and Industry, e-mail: zumrud.qurbanova@bk.ru 2Institute for Soil Science and Agrochemistry of the NAS of the Azerbaijan Republic, e-mail: firoza. ramazanova@rambler. ru
The differentiated application of complex mineral fertilizers (NPS) obtained from chemical production wastes on eroded (unwashed, moderately washed, heavily washed and washed away) gray-brown soils of the dry subtropical zone of Azerbaijan has been studied. NPS was introduced taking into account the degree of erosion of the slopes periodically: before sowing and according to the vegetation phases of cotton and winter wheat. It was found that with an increase in the NPS application rate on unwashed, moderately washed, heavily washed and washed-out slopes, the yield of winter wheat and cotton increased, as well as the content ofnutrients in the soil (P2O5, N-NO3 and S).
Keywords: complex mineral fertilizer (NPS), phosphates, differentiated doze, eroded grey-brown soil, winter wheat, cotton plant, the Azerbaijan Republic.
Рост урожайности сельхозкультур на 50% зависит от применения удобрений, а 50% приходится на другие факторы (сорт, агротехника, мелиорация и т.д.). Поэтому ни один современный высокоурожайный сорт не раскроет свой потенциал без перехода к интенсивным и высоким агротехнологиям с применением инновационных комплексных минеральных удобрений (NPS) с повышенным содержанием усвояемых форм азота и фосфора [1-5].
Комплексные минеральные удобрения производят на основе сернокислотной переработки (сернокислотного разложения NP) фосфатного сырья: производство NP/NPS-удобрений - аммофос, диа-ммонийфосфат, сульфоаммофос (Краснодарский край, Московская и Ленинградская области) с содержанием 42-49% Р2О5 [6].
Увеличение концентрации действующего вещества в удобрении приводит не только к росту эко-
номической эффективности применения удобрений, но и позволяет снизить нагрузку на почву, что становится еще более актуальным в условиях орошаемого земледелия [6, 7].
По оценкам академика В.И. Кирюшина [8], освоение нормальных и частично интенсивных агротех-нологий потребует увеличения обеспеченности пашни минеральными удобрениями вдвое, с 49 до 100 кг д.в/га, большая часть фосфора (до 50%) должна вноситься в почву в составе комплексных удобрений, что обеспечит рост валового сбора зерна.
По данным агрохимической службы Республики Азербайджан, в 2020 г. территории орошаемых серо-коричневых почв (около 280 тыс. га) сухой субтропической зоны, подверженные водной эрозии с низким содержанием гумуса занимают более 50%, подвижным фосфором - более 29%, обменным калием - более 35%. С освоением новых орошаемых
земель, без соблюдения противоэрозионных мероприятий эти показатели будут возрастать [9, 10]. Многие хозяйства, расположенные в зоне развитой ирригационной эрозии, минеральные удобрения вносят без учета склона и степени смытости и намытости почвы, что создает пестроту плодородия и отрицательно сказывается на урожае всех сельскохозяйственных культур [11]. Рациональное использование природных ресурсов и применение комплексных минеральных удобрений (NPS) в орошаемых территориях сухой субтропической зоны Азербайджанской Республики при появлении ирригационной эрозии почв служит основным агрохимическим мероприятием по сохранению и восстановлению плодородия [12].
В связи с этим актуальна разработка мер борьбы с ирригационной эрозией орошаемых серо-коричневых (каштановых) почв (по WRB 2006 -Irragri kashtonezemes) сухой субтропической зоны и изучение способа дифференцированного применения комплексных удобрений (NPS) из отходов химического производства в данных условиях.
Цель исследования - выявление оптимальной нормы применения комплексных минеральных удобрений (NPS), полученных из отходов химического производства для воспроизводства плодородия эродированных серо-коричневых почв сухой субтропической зоны Азербайджана.
Объект и методика. Исследования по испытанию комплексного удобрения (NPS) проводили в 2017-2019 гг. на орошаемых серо-коричневых почвах (по WRB 2006 - Irragri kashtonezemes), подверженных ирригационной эрозии (уклон поверхности меняется в пределах 0,052-0,030°) южной части предгорий Муганской степи на территории Биласу-варского района Азербайджана. Территория характеризуется расчлененным рельефом, представляя собой сильноволнистую равнину. По геологическому строению данная территория сравнительно молодое образование, которое сложено отложениями третичного и четвертичного времени. Основные почвообразующие породы - галечниковые пласты, песчаники, карбонатные и гипсоносные глины, а также лессовидные суглинки, податливые смыву и размыву. По гранулометрическому составу почвы тяжелосуглинистые и легкоглинистые. Растительный покров характеризуется степными и полупустынными формациями, основными представителями являются различные эфемерно-злаковые и злаково-полынно-эфемеровые растения.
Климат сухой субтропический. Испаряемость высокая (900-1200 мм). НС (по Будыко) - 1,0-11,0; КУ (по Иванову - 0,35-0,25). Средняя годовая температура 13,09°С, годовая сумма выпадающих осадков 320-360 мм [13].
Состав комплексного удобрения (NPS): P2O5обш. 19,61-23,85%; P2O5усв. 19,25-23,70%; P2O5водн. 15,55-
21,85%; N 5,20-5,90%; S 11,45-13,68%; H2O 1,333,39%.
Полевые опыты закладывали в трех-четырехкрат-ной повторности по общепринятым методикам [14, 15]. Площадь учетной части делянки 480 м2 Схема опыта № 1:
I вариант (несмытый участок, озимая пшеница) -контроль, NPS 50, NPS 80, NPS 100, NPS 120 кг/га;
II вариант (среднесмытый участок, озимая пшеница)
- контроль, NPS 80, NPS 100, NPS 120, NPS 150 кг/га;
III вариант (сильносмытый участок, озимая пшеница)
- контроль, NPS100, NPS 150, NPS 200, NPS 250 кг/га;
IV вариант (намытый участок, хлопчатник) - контроль, NPS 40, NPS 60, NPS 80, NPS 100 кг/га;
Схема опыта № 2:
I вариант (несмытый участок, хлопчатник) -контроль, NPS 100, NPS 150, NPS 200 кг/га;
II вариант (среднесмытый участок, хлопчатник)
- контроль, NPS 220, NPS 280, NPS 320 кг/га;
III вариант (сильносмытый участок, хлопчатник)
- контроль, NPS 250, NPS 300, NPS 350 кг/га;
IV вариант (намытый участок, хлопчатник) -контроль, NPS 100, NPS 150, NPS 200 кг/га.
Физико-химические свойства серо-коричневых почв анализировали по общепринятым методикам [16-18].
Результаты и их обсуждения. Установлено, что ни одна почвенная разность не характеризуется такой динамичностью и не варьирует в природе в таких разнообразных формах, как ирригационно-эродированные серо-коричневые (каштановые) почвы склонов (табл. 1).
Смыв верхних горизонтов почвы, уменьшение их мощности и вовлечение в пахотный слой нижележащих почвенных горизонтов привели к изменению содержания ила и физической глины. Установлена определенная закономерность в распределении отдельных механических фракций почвы в зависимости от водной эрозии и степени смытости почвы при орошении. В результате ирригационной эрозии происходит разрушение структуры почв. К поверхности почвы приближаются более плотно сложенные горизонты, а на поверхность сильно эродированных почв может выходить и почвообразующая порода. Это снижает их водопроницаемость, что в свою очередь приводит к усилению поверхностного стока.
Водная эрозия в зависимости от склона территории и степени подвижности питательных элементов резко ухудшила условия питания сельскохозяйственных растений и снизила запасы питательных веществ в почве. Это свидетельствует о необходимости дифференцированного применения комплексных удобрений. Согласно существующим рекомендациям подавляющую часть комплексных удобрений вносят в виде подкормок и лишь небольшую часть (30-35% годовой нормы) до посева и при посеве.
1. Агрохимические и физические свойства эродированных
Показатель Степень эродированности
несмытый среднесмытый сильносмытый намытый
Мощность гумусового горизонта, см 50-60 35-45 20-25 60-75
Гумус, % 2,85-3,15 1,65-1,28 1,0-1,25 3,2-3,5
Гранулометрический состав: < 0,001 мм, % 22-25 18-22 12-18,5 28,5-30
< 0,01 мм, % 48,6-58,5 39,6-45,8 30,5-36,4 60,5-65,0
Валовой азот 0,23-0,25 0,13-0,15 0,05-0,07 0,28-0,30
Подвижные формы, мг/кг
N-N03 20,13-22,15 18,52-20,10 15,90-17,23 22,15-24,50
P2O5 14,42-16,65 13,25-15,30 10,80-12,35 17,5-20,30
Водопрочные агрегаты 30,85-32,75 22,65-25,95 16,70-19,25 33,25-35,80
Плотность твердой фаза почвы 2,68 2,66 2,71 2,70
Плотность 1,28 1,33 1,41 1,29
Порозность 51,30 50,95 48,53 51,65
pHн2O 8,5 8,7 8,9 8,1
2. Влияние комплексного удобрения (NPS) на урожай озимой пшеницы и свойства эродированной орошаемой серо-коричневой почвы (2017-2019 гг.)
Вариант Длина Урожай, Прибавка урожая по Количество питательных элементов
стебля,см ц/га отношению к контролю в почве после уборки урожая
ц/га % P2O5, мг/кг мг/кг S, %
Несмытый
Контроль 81,5 24,40 - - 15,12 21,14 0,085
50 106,2 25,35 0,9 3,89 16,95 22,56 0,086
80 111,3 25,93 1,53 6,27 18,23 23,80 0,087
100 113,4 26,78 2,38 9,75 19,78 24,45 0,090
120 116,1 26,99 2,59 10,61 21,36 26,35 0,091
8х 0,58
НСР05 0,70
Среднесмытый
Контроль 78,9 19,35 - - 14,53 19,25 0,083
80 97,5 20,10 0,79 4,08 15,23 20,46 0,085
100 103,9 20,92 1,57 8,11 16,45 21,09 0,086
120 108,6 21,83 2,48 12,81 17,08 21,9 0,088
150 110,1 22,46 3,11 16,07 18,42 22,35 0,090
8х 0,62
НСР05, 0,76
Сильносмытый
Контроль 73,5 14,70 - - 11,48 16,75 0,078
100 81,2 15,04 0,34 2,31 12,25 18,32 0,081
150 86,7 15,79 1,09 7,41 13,45 19,83 0,082
200 89,3 16,28 1,98 3,46 14,06 20,45 0,085
250 94,5 17,15 2,45 16,66 15,40 21,06 0,087
8х 0,55
НСР05 0,64
Намытый
Контроль 92,3 26,30 - - 19,20 23,75 0,092
40 105,6 27,09 0,79 3,00 20,35 25,89 0,096
60 112,3 27,91 1,61 6,21 21,15 26,73 0,098
80 115,8 28,85 2,55 9,69 22,93 27,52 0,101
100 126,2 29,72 3,42 13,00 24,56 29,87 0,112
8х 0,63
НСР05 0,77
3. Влияние комплексного удобрений на урожай хлопчатника и свойства эродированной орошаемой серо-коричневой почвы (2017-2019 гг.)
Вариант Урожай, ц/га Прибавка урожая по от- Количество питательных элементов
ношению к контролю в почве после уборки урожая
ц/га % Р2О5, мг/кг N-N03, мг/кг 8, %
несмытый
Контроль 19,50 - - 15,12 21,14 0,085
№8 100 20,32 0,82 4,20 17,31 22,72 0,089
№8 150 21,67 2,17 11,12 19,26 25,63 0,093
№8 200 22,15 2,65 13,58 22,05 27,48 0,094
8х 0,62
НСР05 0,92
среднесмытый
Контроль 15,30 - - 14,53 19,25 0,083
№8220 17,40 2,10 13,72 15,06 20,38 0,085
№8 280 18,67 3,37 22,02 16,85 22,80 0,087
№8320 20,82 5,52 36,07 19,42 24,45 0,091
8х 0,69
НСР05 0,95
сильносмытый
Контроль 12,64 - - 11,48 16,75 0,083
№8250 13,21 0,67 5,30 13,50 18,42 0,085
№8300 15,32 2,68 21,20 14,89 19,90 0,087
№8350 16,17 3,53 27,92 16,05 20,70 0,091
8х 0,67
НСР05 0,94
намытый
Контроль 23,81 - - 19,20 23,75 0,092
№8 100 25,13 2,02 8,48 22,35 26,93 0,097
№8 150 26,92 2,11 8,86 23,52 29,05 0,100
№8200 28,25 2,44 10,24 25,08 30,25 0,110
8х 0,61
НСР05 0,92
Под озимую пшеницу комплексные удобрения (из общей нормы) вносили: 20% - перед посевом, 50% -в фазе кущения и начале выхода в трубку, 30% - в фазе начало колошения. Под хлопчатник из годовой нормы внесения NPS 40-100 кг/га 25-35% вносили под основную вспашку поперек склона, 65-70 кг/га -с двумя подкормами в фазе бутонизации и цветения, а из годовой нормы 150-350 кг/га и выше - половину NPS (50%) вносили с двумя подкормками, а остальное (130-150 кг/га) - до посева на глубину 15-20 см.
Многочисленными исследованиями установлена эффективность применения комплексных удобрений, а дефицит баланса по фосфору и калию будет покрываться за счет естественных внутрипочвен-ных процессов в пахотном слое и использования растениями элементов питания из подпахотных горизонтов почвы, роль которых в питании растений в настоящее время недооценен [19-21].
В зависимости от степени эродированности и нормы внесения данных удобрений величина прибавки урожая озимой пшеницы и хлопчатника, а также содержание NPK в почве под данными культурами варьировали. Средняя прибавка урожая озимой пшеницы на несмытой части склона при
применении комплексного удобрения NPS в количестве 120 кг/га по сравнению с нормой NPS 40 кг/га была на 6,72% выше (табл. 2). На этом варианте по сравнению с контролем увеличилось содержание: P2O5 - на 6,24 мг/кг, N-NOз - 5,21 мг/кг, S - на 0,006%, что позволило обеспечить повышение и сохранение плодородия почвы.
Установлены оптимальные дозы внесения NPS на среднесмытом, сильносмытом и намытом вариантах (соответственно 150; 250; 100 кг/га) под озимую пшеницу, которые обеспечили наибольшую прибавку урожая (на 11,99-14,35% по сравнению с дозой NPS 80; 100 и 40 кг/га) и повышению содержания в почве P2O5 в пределах на 3,89-14,35 мг/кг, N-N03 - 3,1-6,12 мг/кг, S - на 0,007-0,020%.
На вариантах с посевами хлопчатника также установлена эффективность применения комплексного удобрения NPS в зависимости от нормы применения их (табл. 3). На несмытом варианте оптимальная доза составила 200 кг/га, на среднесмытом - 320 кг/га, на сильносмытом - 350 кг/га и на намытом - 200 кг/га. При таких нормах внесения NPS значительно повышается плодородие почвы и урожайность хлопчатника. Средняя прибавка уро-
жая хлопчатника по отношению к дозам внесения №8 100; 220, 250 и 100 кг/га: на несмытом варианте составила 9,38%, на среднесмытом - 22,35%, на сильносмытом - 22,62% и на намытом -1,76%.
Агрохимические анализы почвы показали степень влияния на содержание питательных элементов в почве применение данных норм комплексного удобрения NPS. Оптимальные нормы внесения NPS на несмытой, среднесмытой, сильносмытой и намытой вариантах (соответственно 200; 320; 350 и 200 кг/га) под хлопчатник способствовали повышению содержания в почве по сравнению с контролем каждого варианта Р2О5 (на 6,93; 4,89; 4,57 и 5,88 мг/кг), N-N03 (на 6,34; 5,2; 3,95; 6,50 мг/кг) и 8 (на 0,009; 0,008; 0,008 и 0,018%).
Таким образом, применение комплексного удобрения на эродированных землях способствовало повышению урожайности озимой пшеницы и
хлопчатника и повышению содержания питательных веществ в почве (Р2О5, N-N03, 8) на всех исследуемых участках. Для достижения воспроизводства и стабилизации плодородия эродированных почв и получения высоких урожаев по всему склону потребуется дифференцировать нормы комплексных минеральных удобрений (ЫР8). На силь-носмытых серо-коричневых почвах, расположенных в верхней части склона, рекомендуем норму комплексных минеральных удобрений (ЫР8) - 250350 кг/га, на среднесмытых почвах, находящихся на средней части склоны - 150-320 кг/га, а на намытых почвах - снизить норму до 100-200 кг/га. Подобное распределение комплексных минеральных удобрений (ЫР8) будет способствовать выравниванию запасов питательных веществ в серо-коричневых почвах по всему склону, и повысить производительную способность данных почв.
Литература
1. Эвенчик С.Д., Бродский А.А. Технология фосфорных и комплексных удобрений. - М.: Химия, 1987. - 464 с.
2. Мамедов Г.М., Гурбанов Э.А. Агрохимические способы повышения плодородия орошаемых почв сухих субтропиков Азербайджана // Агрохимия, 2016, № 7. - С. 33-37.
3. Сабиров А.А., Сабиров А.М., Хузиахметов Р.Х., Царегородцев Е.И. Инновационные минеральные удобрения и установление их экономической эффективности в сельском хозяйстве // Евразийский Союз Ученых (ЕСУ), 2015, № 4(13). - С. 164-167.
4. Гурбанова З.Р. Проблема производства минеральных удобрений в Азербайджанской Республике // Почвоведение и Агрохимия, 2013, т. 21, № 3. - С. 321-323.
5. Гурбанов Э.А., Мамедов Г.М. Потери азота, фосфата и гумуса и почв при ирригационной эрозии и ее предотвращение // Агрохимия, 2009, № 100. - С. 48-52.
6. ИТС 2 - 2015. Производство аммиака, минеральных удобрений и неорганических кислот. - М.: Бюро НДТ, 2015. - 898 с. www.gost.ru.
6. Овчаренко М.М. Агрохимия и плодородие // The Chemical Journal, 2014, № 11. - С. 22-25.
7. https://niik.ru/technology/new-forms-of-fertilizer. Новые формы удобрений. НИИК (дата обращения: 23.10.2019).
8. Кирюшин В.И. Минеральные удобрения как ключевой фактор развития сельского хозяйства и оптимизации природопользования // Достижения науки и техники АПК, 2016, Т. 30, № 3. - С. 19-25.
9. Ramazanova F.M., The influence of long-term agricultural use of soils of the dry subtropical zone of Azerbaijan on its morphological and agrochemical properties // Journal Mechanization in Agriculture & Conserving of the Resources, 2020, Vol. 66, I. 5. - P. 169-172.
10. Гурбанова З.Р. Технология получения комплексных удобрений из отходов фосфорного производства и их влияние на урожайность сельскохозяйственных культур // Агрохимический вестник, 2020, № 2. - С. 37-41.
11. Бабаев М.П., Рамазанова Ф.М., Наджафова С.И., Гурбанов Э.А. Почвы Азербайджанской Республики. Орошаемые почвы Кура-Араксинской низменности и их производительная способность. 2-е издание, переработанное и дополненное. - М.: LAP Lambert Academic Publishing, 2019. - 284 с. ISBN 978-6-139-47177-5.
12. Мовсумов З.Р. Состояние плодородия почв, применение удобрений и урожайность растений в Азербайджане // Почвоведение и Агрохимия, 2011, т. 20, № 1. - С. 444-448.
13. Бабаев М.П., Джафарова Ч.М., Гасанов В.Г. Современная классификация почв Азербайджана. - Баку: Элм, 2006. - 360 с.
14. Юдин Ф.А. Методика агрохимических исследований. - М.: Колос, 1971. - 272 с.
15. Методика полевых и вегетационных опытов с удобрениями и гербицидами. - М.: Наука, 1967. - 180 с.
16. Агрофизические методы исследования почв. - М.: Наука, 1966. - С. 5-42.
17.Аринушкина Е.В. Руководство по химическому анализу почв. - М.: Изд-во МГУ, 1970. - 476 с.
18. Вадюнина А.Ф., Корчагина З.А. Методы исследования физических свойств почв и грунтов. - М.: Высшая школа, 1973. - С. 5-82.
19. Бирюкович А.В. Влияние удобрений на почвозащитную эффективность культур их урожай и физические свойства дерново-подзолистой почвы // Агрохимия, 1981, № 7. - С. 103-108.
20. Кудеяров В.Н., Башкин В.Н., Кудеярова А.Ю., Бочкарев А.Н. Экологические проблемы применения удобрений. - М.: Наука, 1984. - 216 с.
21. Hudson V. Soil erosion and Tobacco growing Rhodesa // Agricultural Journal, 2007, № 254. 6. - Р. 547-551.
22. Трофимов Т.А., Коржова С.И. Обработка почвы в биологизированных севооборотах // Агро XXI, 2013, № 7-9. - С. 24-28.
