CC BY
293
№ 2 (38), 2015
ИЗВЕСТИЯ
НИЖНЕВОЛЖСКОГО АГРОУНИВЕРСИТЕТСКОГО КОМПЛЕКСА
УДК 631.82
ПРИРОДНЫЕ МЕЛИОРАНТЫ НА ОСНОВЕ КРЕМНЕЗЁМОВ И ГЛИНОЗЁМОВ
В.И. Пындак1, доктор технических наук, профессор А.Е. Новиков2, кандидат технических наук
1 Волгоградский государственный аграрный университет 2 Всероссийский научно-исследовательский институт орошаемого земледелия, г. Волгоград
Основу природных сыпучих минералов - глауконита, бентонита и цеолита - составляет кремнезём SiO2, глинозём Al2O3 и другие компоненты; глауконит содержит также K2O и MgO. Минералы обладают высокими сорбционными и ионообменными свойствами и являются мелиорантами пролонгированного действия. Из аморфного кремнезёма получают кремниевые удобрения.
Ключевые слова: природный минерал, мелиорант, глауконит, бентонит, цеолит, кремнезём, глинозём, сорбция, ионизация, почва, кремниевое удобрение.
Деградированные земли юга России нуждаются в нетрадиционной мелиорации для решения проблем реологии почв и их засухоустойчивости, восполнения гумуса и формирования приемлемых условий для почвенной биоты. Для этих целей целесообразно расширение области применения мелиорантов с повышенными сорбционными и ионообменными свойствами (в сочетании с известными агротехническими мелиорациями).
В последние годы возрастает интерес к особым пескам и глинам, которые специалисты характеризуют как агроруды [3]; мы их трактуем как природные сыпучие минералы-иониты [6, 8]. К таким минералам относятся, в частности, кварцглауконитовые пески (глаукониты), бентонитовые глины (бентониты), цеолиты. Основу минералов-ионитов составляют кремнезёмы SiO2 (> 50 %) и глинозёмы Al2O3 (6-20 %). В минералах присутствуют также окись железа FeO и Fe2O3, калийное K2O и магниевое MgO удобрения и другие компоненты (табл. 1).
Таблица 1 - Химический состав и показатели минералов-ионитов
Обозначение компонентов Химический состав (%) и показатели
Г лауконит Бентонит Цеолит
SiO2 29-56 50-60 56-60
AlOs 7-18 18-23 3,7-6,0
FeO; Fe2O3 7-11 8-9 1,9
K2O 3-10 1,9-2,3 1,1
MgO 2,5-7,0 2,2-2,8 1,9-3,0
CaO 15-17 (эпизоды) 1-2 14-26
P2O5 1-3 (эпизоды) * 0,2 * 0,1
Обменные катионы, мг-экв /100 г 35-70 42-78 > 50
Минералы обладают высокими сорбционными (адсорбционными) свойствами -способны аккумулировать и удерживать влагу и воздух, т.е. парообразную влагу. Именно по этому показателю обоснованно относить названные минералы к природным мелиорантом. Минералы обладают и высокими ионообменными свойствами - среди обменных катионов (ионов) преобладают Ca2+ и Mg2+. Активность обменных катионов находится в диапазоне 40-80 мг-экв/100 г.
В каждом месторождении фиксируется свой состав минералов, даже в пределах одного месторождения возможно варьирование состава. Но закономерности, представленные в таблице, показывают, что в минералах-ионитах:
1) наибольшее количество окиси кальция CaO характерно для цеолитов, иногда встречается в глауконитах;
2) фосфорное удобрение P2O5 является принадлежностью отдельных месторождений глауконитов;
73
№ 2 (38), 2015
ИЗВЕСТИЯ
НИЖНЕВОЛЖСКОГО АГРОУНИВЕРСИТЕТСКОГО КОМПЛЕКСА
3) глауконитовые пески характеризуются как разновидности калие-магниевых удобрений, суммарное количество K2O и MgO может достигать 17 %;
4) во всех минералах стабильно высокое содержание кремнезёмов SiO2 и до некоторой степени глинозёмов Al2O3;
5) сумма обменных катионов в представленных минералах высокая.
Роль минералов-ионитов как почвоулучшителей повсеместно изучается; основополагающие исследования по этой тематике проводятся в Татарстане [3]. Однако при агротехнических исследованиях недостаточно внимания, на наш взгляд, уделяется таким проблемам, как сорбционное и ионизированное воздействия на почву, почвенную биоту и корневую систему растений; слабо изучается роль кремния Si, кремнезёма SiO2 и глинозёма Al2O3, которые широко распространены в природе. В минералах-ионитах присутствуют и биогенные микроэлементы, которые также нуждаются в изучении.
Сорбционные (адсорбционные) свойства природных минералов-мелиорантов обусловлены преобладающим количеством в них кремнезёмов SiO2. Косвенным подтверждением этого феномена являются особенности другого природного мелиоранта опока. Это относительно прочная, но пористая осадочная порода, на 97 % состоящая из микрозернистого аморфного кремнезёма, которая характеризуется огромными адсорбционными свойствами. Здесь уместно отметить, что основу кремниевых удобрений, применение которых возрастает, составляет именно аморфный кремнезём SiO2 [1].
В ряде работ, например в [1, 4, 5], подчёркивается, что кремнийсодержащие соединения способствуют повышению засухоустойчивости и укреплению иммунной системы зерновых культур (проверяли на примере ячменя). При дозах внесения аморфного диоксида кремния SiO2 до 1 т/га происходит укрепление молекул ДНК и устойчивость растений в агроценозе, достигается повышение урожайности сельхозкультур на 10-53 %, при этом плодородие почвы возрастает за счёт оптимизации фосфорного режима, повышения активности микроорганизмов, снижения токсичности тяжёлых металлов, блокирования пестицидов, улучшения физических свойств почв и т.п.
Кремнезёмы SiO2 и глинозёмы Al2O3 широко распространены в природе, их мелкие фракции (< 0,01 мм) - это основа глинистых пород различного генезиса, а более крупные фракции - это пески. Обе фракции в различных соотношениях присутствуют в агрорудах [3]. В своё время В.И. Вернадский подчёркивал особую роль Si и Al в почвах [2].
Месторождения в Волгоградской области, по прогнозам, содержат 41 млн м3 глауконитов (глауконитовых песков) [14]. Особенностью местных глауконитов является повышенное содержание фосфорного ангидрида P2O5 (в среднем 2,8 %), железосодержащих соединений FeO и Fe2O3 (до 14,5 %) и приемлемое количество K2O (5,8 %) и MgO (3,9 %); реакция водной вытяжки глауконита слабощелочная (pH = 8).
Ряд авторов отмечает, что глауконитовые калие-магниевые удобрения являются средством для мелиорации и рекультивации почвогрунтов, а также для нейтрализации почвенных пестицидов и тяжёлых металлов; их можно вносить отдельно или совместно с традиционными минеральными удобрениями. Глауконит, как мелиорант, аккумулирует влагу из атмосферы, снижает жёсткость почвенной влаги. Весьма важное свойство глауконита, как и других названных мелиорантов, - стимулирование действия минеральных удобрений.
Природные цеолиты характеризуются как почвоулучшители сорбционного типа; в [11] цеолиты представлены также как источник калия для растений. При высоком содержании SiO2 (до 63 %) цеолиты обладают хорошими ионообменными свойствами -наряду с Ca2+ и Mg2+ содержат и K+, причём количество K+ возрастает после внесения цеолита в почву.
74
№ 2 (38), 2015
ИЗВЕСТИЯ
НИЖНЕВОЛЖСКОГО АГРОУНИВЕРСИТЕТСКОГО КОМПЛЕКСА
С увеличением дисперсности цеолитов возрастает содержание активной минеральной фракции (с высокими ионообменными свойствами). Показано, что при дозе внесения 25-30 т/га достигается кардинальное снижение в почве тяжёлых металлов -решается важная экологическая проблема.
В отличие от глауконитов и цеолитов, бентонит - это тонкодисперсная (микропористая) глина, что придаёт ей способность поглощать большое количество воды и постепенно её отдавать. Опыты проводили при внесении в почву - под сахарную свеклу - отдельно бентонита и отдельно глауконита (в дозах до 15 т/га), а также бентонита и глауконита в тех же дозах + N90P90K90 [13].
Максимальный эффект достигается при совместном внесении природных минералов и минеральных удобрений.
Объектами наших исследований [9, 10] являются техногенные удобрения-мелиоранты с добавками глауконита, а также смеси глауконита, бентонита и цеолита. В качестве техногенного мелиоранта использовали глубоко переработанный (по ферментнокавитационному методу) иловой осадок после биологической очистки хозяйственнобытовых (канализационных) сточных вод. Предложено, в частности, удобрение-мелиорант на основе осадка (80-85 %), глауконита и бентонита (7,5-10 % каждого) [7].
Переработанный осадок содержит до 15 % структурированного органического вещества (гумуса), легко доступного корням растений и почвенной микрофлоре. В осадке присутствуют также доступные формы N, P, K и подвижная сера, но калия недостаточно в общем балансе. Некоторый дефицит калия восполняет глауконит. Предлагаемое удобрение-мелиорант обладает огромными сорбционными и ионообменными свойствами. Этот комплекс прошёл проверку на светло-каштановых почвах и в условиях острой засухи; и при наличии капельного орошения.
С учётом сорбционных свойств техногенного осадка и природных минералов-ионитов их внесение в почву целесообразно в виде мульчирующего слоя или с заделкой в приповерхностный слой на глубину до 10 см (посредством, например, тяжёлых дисковых борон). Дозы внесения осадка (или осадка с добавками природных мелиорантов) 5-20 т/га. Действие таких комплексов сохраняется на протяжении 3-х лет при условии, что за это время не будет производиться отвально-лемешная основная обработка почвы (с оборотом пласта).
Имеет перспективу использование природных мелиорантов в защищённом грунте (в теплицах), где ионизирующее излучение будет сохраняться продолжительное время. Комплексные удобрения-мелиоранты (с иловым осадком) целесообразно применять для возрождения деградированных земель в засушливых условиях, в том числе для выращивания технических культур, - для решения проблем влагосбережения и плодородия почв [8, 10].
Библиографический список
1. Бочарникова, Е.А. Кремниевые удобрения: история изучения, теория и практика применения [Текст]/ Е.А. Бочарникова, В.В. Матыченков, И.В. Матыченков // Агрохимия. -2011. - №7. - С. 84-96.
2. Вернадский, В.И. Биогеохимическая роль Al и Si в почвах [Текст]/ В.И. Вернадский // Доклады АН СССР. - 1938. - Т.21. - №3. - С. 127-130.
3. Ишкаев, Т.Х. Агроэкологические аспекты комплексного использования местных сырьевых ресурсов и нетрадиционных агроруд в сельском хозяйстве [Текст]/ Т.Х. Ишкаев, Ш.А. Алиев, И.А. Яппаров. - Казань: Центр инновационных технологий, 2007. - 232 с.
4. Кремниевые удобрения как фактор повышения засухоустойчивости растений [Текст]/ В.В. Матыченков, А.А. Кособрюхов [и др.] // Агрохимия. - 2007. - №5. - С. 63-67.
5. Матыченков, В.В. Влияние кремниевых удобрений на растения и почву [Текст]/ В.В. Матыченков, Я.М. Аммосова, Е.А. Бочарникова // Агрохимия. - 2002. - №2. - С. 30-38.
75
№ 2 (38), 2015
ИЗВЕСТИЯ
НИЖНЕВОЛЖСКОГО АГРОУНИВЕРСИТЕТСКОГО КОМПЛЕКСА
6. Овчинников, А.С. Развитие учения об агротехнической мелиорации земель [Текст]/ А.С. Овчинников, В.И. Пындак // Известия Нижневолжского агроуниверситетского комплекса: наука и высшее профессиональное образование. - 2014. - №3. - С. 158-168.
7. Патент № 2529705 РФ, МПК C05D 11/00. Удобрение-мелиорант [Текст]/ В.И. Пындак, А.Е. Новиков. - Опубл. 2014. - Бюл. № 27.
8. Проблемы и перспективы выращивания технических культур в засушливых условиях Заволжья [Текст]/ В.П. Зволинский, В.И. Пындак, Н.В. Тютюма, А.Е. Новиков // Известия Нижневолжского агроуниверситетского комплекса. - 2014. - №4. - С. 176-179.
9. Пындак, В.И. Нетрадиционные удобрения и короткоротационные севообороты при возделывании картофеля и сои [Текст]// Аграрная наука. - 2013. - №12. - С. 18-19.
10. Пындак, В.И. Решение проблем отходов и плодородия деградированных земель (на примере Нижнего Поволжья) [Текст]/ В.И. Пындак, А.Е. Новиков, Ю.А. Степкина // Научное обозрение. - 2013. - №4. - С. 85-89.
11. Середина, В.П. Агроэкологические аспекты использования цеолитов как почво-улучшителей сорбционного типа и источника калия для растений [Текст]/ В.П. Середина // Известия Томского политехнического университета. - 2003. - Т.306. - №3. - С. 56-60.
12. Суюндукова, М.Б. Экологический потенциал природных цеолитов для детоксикации почв Зауралья [Текст]/ М.Б. Суюндукова, Г.Е. Исламгулова// Аграрная наука. - 2010. - №7. - С. 7-9.
13. Цыкалов, А.Н. Бентониты и глаукониты в свекловодстве ЦЧР [Текст]/ А.Н. Цыка-лов, Е.Ю. Бобрешов // Вестник Воронежского ГАУ. - 2013. - №3. - С. 41-44.
14. Яковлева, Е.А. Глауконит как потенциальное местное удобрение на Кубани [Текст]/ Е.А. Яковлева, А.Н. Бокалов // Научный журнал КубГАУ. - 2012. - №82 (08). - С. 622-631.
E-mail: ae_novikov@mail.ru
УДК: 712.4 (470.45) : 630.232.315
АНАЛИЗ И АКТУАЛЬНЫЕ ПРОБЛЕМЫ ОЗЕЛЕНЕНИЯ МАЛЫХ ГОРОДОВ
В ЗАСУШЛИВЫХ УСЛОВИЯХ
А.В. Семенютина, доктор сельскохозяйственных наук Н. Г. Ноянова, аспирант
Всероссийский научно-исследовательский агролесомелиоративный институт, г. Волгоград
В статье изложены результаты анализа озеленения малых городов засушливого региона на примере Волгоградской области. Выявлена структура площадей озеленённых территорий общего, специального и ограниченного пользования и особенности их формирования. Определены направления качественного улучшения дендрологического состава зелёных насаждений.
Ключевые слова, малые города, проблемы озеленения, парк, сквер, уличные посадки, площади зелёных насаждений, деградация, адаптированный ассортимент.
Современные ландшафты малых городов засушливых территорий характеризуются бедным составом декоративной растительности, и нуждаются в обогащении флоры, преимущественно древесно-кустарникового яруса [1]. Системы озеленения населённых пунктов повсеместно подвержены деградации. Причинами создавшегося положения являются высокая антропогенная нагрузка, ухудшение экологической ситуации, недостаточное использование адаптированного ассортимента древесных видов, сокращение площадей зелёных зон, нарушение технологии, эксплуатации и функционирования [7, 4, 5].
Это привело, с одной стороны, к кризису ранее существовавших проблем, с другой, - к появлению новых причин ухудшения санитарно-экологического состояния и декоративного облика городских территорий [9, 6]. Решение выше обозначенных проблем требует изучения и принятия комплекса мер по развитию населённых пунктов и озеленения, в частности [2].
Объектами исследований являлись системы озеленения малых городов южной сухостепной зоны Волгоградской области: Калач-на-Дону, Котельниково, Суровикино, Октябрьский (табл. 1).
76
