CC BY
24ОБЩИЕ ВОПРОСЫ ПЛОДОРОДИЯ
УДК 631.82; 631.45
ТЕХНОЛОГИЯ ВОССТАНОВЛЕНИЯ ПЛОДОРОДИЯ ДЕГРАДИРОВАННЫХ ПОЧВ ВЫРАБОТАННЫХ ТОРФЯНИКОВ НА ОСНОВЕ ПРИМЕНЕНИЯ УДОБРИТЕЛЬНО-МЕЛИОРИРУЮЩЕЙ
СМЕСИ
Л.В. Кирейчева, д.т.н., В.М. Яшин, к,т.н., Всероссийский научно-исследовательский институт
гидротехники и мелиорации имени А.Н. Костикова
Предлагается для повышения потенциального плодородия деградированных, длительно используемых почв выработанных торфяников в рассматриваемой технологии внесение удобрителъно-мелиорирующей смеси на основе сапропеля, обеспечивающей восполнение в почве устойчивого органического углерода, улучшение почвенной структуры, повышение урожайности и качества продукции.
Проведенные многолетние исследования в Рязанской области на почвах выработанных торфяников при возделывании многолетних трав показали высокую эффективность действия и последействия внесения УМС в повышении урожайности на 50 - 100% и более в различные годы. При этом наибольший прирост урожайности (более 200%) отмечен в особо засушливом 2010 г. За счет внесения УМС произошли улучшение агрохимических свойств почвы, восполнение энергетического состояния за счет поступления органического вещества и интенсификации процессов гумусообразования.
Ключевые слова: почвы выработанных торфяников, технология, удобрительно-мелиорирующая смесь, сапропель, торф, микробные препараты, урожайность многолетних трав.
Б01: 10.25680/819948603.2018.104.01
Исследования в различных регионах распространения и использования торфяных почв показывают, что длительная их эксплуатация приводит к потере генетических свойств, снижению плодородия и экологической устойчивости, для восстановления которых требуется осуществление комплексных мелиораций. Потеря плодородия обусловлена развитием процессов деградации почв, в том числе дегумификации. В целом по стране пахотные почвы с низким (менее 3%) содержанием органического вещества распространены в стране на 25,6 млн га, или составляют 26,3 % [1]. Это обусловлено, в том числе, недостаточными объемами внесения органических и минеральных удобрений. В процессе длительного использования исходно торфяные почвы утрачивают природные свойства за счет интенсивной минерализации органического вещества, что приводит к неблагоприятным последствиям - ухудшению агротехнических свойств, снижению мощности торфа и потере экологической устойчивости [2-4].
Традиционно для улучшения гумусного состояния деградированных почв используют внесение органических удобрений (навоза, торфа, различных компостов), разрабатывают специальные почвоулучшающие севообороты [5]. Применяют также нетрадиционные органические удобрения с использованием местных ресурсов (сапропелей, осадков сточных вод, вермикомпо-стов, биокомпостов, гуминовых препаратов, отходов сахарного производства и др.) [6-8].
Важным направлением в решении проблемы расширенного воспроизводства почвенного плодородия является разработка агромелиоративных приемов комплексного воздействия на формирующие его факторы. В качестве перспективного направления в решении этих задач рассматривается использование комплексных удобрений длительного действия. Во ВНИИГиМе разработаны перспективные удобрительно-мелиорирующие смеси на
основе сапропелей, торфа и отходов сахарного производства [8-10].
Основная цель исследований - разработать технологию повышения плодородия и экологической устойчивости длительно используемых почв выработанных торфяников на основе применения удобрительно-мелиорирующей смеси (УМС).
Методика. На первом этапе исследований была составлена схема подбора компонентов смеси, осуществлен выбор компонентов и разработан способ приготовления удобрителъно-мелиорирующей смеси. При этом исходили из следующих предпосылок:
• наличие в составе УМС органического углерода как источника биологической энергии для восстановления запасов гумуса в почве;
• необходимость илистой фракции, обеспечивающей формирование органоминеральных комплексов в почве;
• требование создания устойчивой кислотно-щелочной буферной системы;
• интенсификация микробиологической активности в почве;
• экологическая безопасность продукта;
• наличие запасов доступного исходного сырья.
На втором этапе выполнены постановка и проведение многолетнего полевого деляночного опыта. Исследования по разработке УМС, постановке и проведению полевого опыта осуществлены совместно с О.Б. Хохловой, И.В. Беловой, C.B. Перегудовым и К.Н. Евсенкиным.
В предлагаемой технологии активизация процессов гумусообразования и регулирования водного и питательного режимов почв достигается путем внесения в почву удобрителъно-мелиорирующей смеси на основе карбонатного сапропеля, в котором аккумулированы большие запасы природной энергии. Регулирование режима влажности почв осуществляется за счет осушения и орошения.
В качестве матрицы УМС используются карбонатные сапропели, характеризующиеся высоким содержанием карбоната кальция, гуминовых веществ и имеющие коллоидную структуру. Коллоидная структура, сформировавшаяся в почве сапропелем, позволяет повысить ее влагоемкость и способствует закреплению питательных биогенных элементов. Высокое содержание кальция в карбонатных сапропелях формирует особо устойчивую буферную систему ГВ-СаС03 и обеспечивает наиболее благоприятную кислотность для активизации почвенной микрофлоры.
При создании УМС использовали метод, включающий активизацию гумуса сапропеля за счет специальной обработки и затем внесение органических материалов в виде торфа. Содержание органического вещества в УМС должно составлять не менее 45-50%. Для активизации трансформации органического вещества в смесь вносят композицию почвенных микроорганизмов (ЭМ-культура). Для обеспечения элементов питания растений, которых в условиях Мещеры недостаточно [11], требуется добавление необходимого количества макроэлементов.
Основными компонентами УМС являются карбонатный сапропель (озеро Неро, Ярославская обл.), торф (месторождение Марьино-Ласково, Рязанская обл.) и микробные препараты («НИВА ЭМ 1»), Карбонатные сапропели повышают в почве содержание стабильного органического вещества, характеризующегося длительным периодом минерализации, и обогащают почву коллоидными частицами, структурируя почву и увеличивая ее влагоемкость. Содержание органического вещества составляет до 40%, СаО - 15-52, общего азота 0,5-2,2, подвижного фосфора - 0,3-0,6%, емкость кати-онного обмена - 100-200 мг-экв/100 г.
Для обогащения УМС органическим веществом использовали торф. Это сохраняет кислотно-щелочную буферность сапропеля и увеличивает емкость за счет повышения содержания гуминовых веществ. Для сбалансированности состава питательных элементов в УМС добавляют минеральные удобрения, содержание элементов питания в УМС не должно превышать 56,5% действующего вещества ЫРК. Микробный препарат НИВА ЭМ 1 содержит фотосинтезирующие, мо-лочно-кислые и азотфиксирующие бактерии, дрожжи, актиномицеты и ферментирующие грибы и выполняет комплексные функции разложения органического вещества, усиления пула почвенных микроорганизмов и подавления развития патогенных процессов [12]. Разработанная УМС имеет следующие агрохимические показатели: рН 6,6-7,3; содержание органического вещества 45-55 %; общего азота - 2,0-2,3; Р205 - 1,5-2,0; К20 - 1,0-1,5 и кальция - 8,0-10,0 %.
Технологические схемы проведения работ начинаются с приготовления УМС. Промороженный сапропель, обработанный пероксидом водорода в соотношении 10:1 в пересчете на воздушно-сухое вещество, а также органическое вещество (торф), доведенные до влажности (60-65)%, смешивают с сапропелем в соотношении, обеспечивающем оптимальное значение рН 6,5-7,5, добавляют необходимые минеральные удобрения и укладывают смесь в бурт. При перемешивании смесь обрабатывают композицией почвенных микроорганизмов ЭМ-культуры в количестве 1 л раствора на 1 т смеси при влажности 60-65% и температуре 22-24 °С. Смесь оставляют созревать 1 нед, затем после повтор-
ного перемешивания - еще 2 нед при температуре не выше 30 °С. Свежеприготовленная смесь имеет гомогенную структуру и темно-коричневую окраску.
Опытно-производственная апробация технологии восстановления плодородия длительно используемых почв выработанных торфяников осуществлена при постановке полевого вегетационного деляночного опыта, заложенного в 2005 г., на мелиоративной системе «Тинки-2» в ОПХ «Полково» Рязанской области, построенной в 1961-1962 гг. и расположенной в западной части Мещерской низменности.
Опыт проводят на делянках размером 7,5 м х 15,0 м в трехкратной повторности в трех вариантах: 1 - внесение УМС в дозе 10 т/га, 2 - контроль с орошением, 3 -контроль без орошения.
Внесение УМС было однократным. Методика исследований включала изучение почвенных агрофизических и агрохимических характеристик, фенологические наблюдения, наблюдения за погодными условиями (с использованием автоматической метеостанции), снегомерную съёмку, определение химического состава и глубины грунтовых вод. Режим влажности почвы контролировали термостатно-весовым методом и с помощью электрометрического влагомера. Определяли биометрические показатели тимофеечно-кострецовой смеси и качество многолетних трав, их урожайность, а также распределение корневой системы растений по глубине почвенного профиля.
Результаты и их обсуждение. Почвенный покров на участке, исходно представленный торфяными почвами на аллювиальных песках, в результате мелиоративного строительства и длительного сельскохозяйственного использования трансформировался в среднемощный агрозём светло-серый супесчаный слабоглееватый в глеевом горизонте с 80-110 см [4]. Открытая сеть дренажных каналов изменила водный режим почвенного покрова, выражающийся наличием водного стресса в жаркие засушливые периоды, что определило необходимость орошения. Почва характеризуется следующими показателями: мощность темноцветного гумусированного горизонта - 25-35 см, плотность твердой фазы пахотного горизонта - 2,33-2,7 т/м3, плотность сложения пахотного горизонта - 0,6-1,06 т/м3, содержание частиц размером менее 0,05 мм - 3,0-8,5 %, рНКа - 5,9-6,2, содержание органического вещества - 6,9-7,2 %, общего азота - 0,4 %, фосфора (Р205) - 16,8 мг/100 г, калия (К20) - 18,6 мг/100 г, зольность - 40 %.
Во всех вариантах применяли региональный агротехнический фон минеральных удобрений. Глубина грунтовых вод в течение вегетационного периода изменяется от 0,4-0,6 до 1,1-1,9 м. В пределах опытных делянок величина рН грунтовых вод составляет 6,2-7,1, а электропроводность изменяется от 263 до 467 мкСм/см. Электропроводность коллекторно-дренажного стока с мелиорируемого массива изменяется по сезонам от 105 до 250 мкСм/см. Детальные исследования проведены в течение первых четырех лет, а в последующем определяли только урожайность.
В вегетационные периоды 2006-2008 гг. для регулирования водного режима использовали орошение с применением дождевального комплекта КИ-5 конструкции ВНПО «Радуга». Поливы назначали при снижении влажности ниже 75-80 % НВ. В последующий период по техническим причинам орошение не использовали.
В 2005 г. на делянках возделывали вико-овсяную смесь, а в 2006 г. посеяли смесь злаковых многолетних трав - тимофеевки и костреца. С 2009 г. участок функционирует в режиме залежи.
Опыт показал высокую эффективность технологии восстановления плодородия деградированных почв с применением УМС, что позволило форсированно и устойчиво увеличить урожайность многолетних злако-
вых трав в течение длительного периода. За три года в опытном варианте средняя урожайность сена тимофе-ечно-кострецовой смеси составила 9,97 т/га (табл. 1), что превышает вариант контроля с орошением на 72%, а без орошения на 202 %. Сравнение контрольных вариантов показывает высокую эффективность орошения в данной зоне.
1. Динамика урожайности сена тимофеечно — кострецовой смеси на опытном участке, т/га
2006 г. 2007 г. 2008 г. За три года
Вариант (2-й год после внесения) (3-й год после внесения) (4-й год после внесения)
опыта Укос Всего Укос Всего Укос Всего Всего В среднем
1-й 2-й 1-й 2-й 1-й 2-й
УМС 5,85 5,08 10,93 5,08 4,08 9,16 5,42 4,41 9,83 29,92 9,97
Контроль с орошением 3,58 3,14 6,72 3,16 2,14 5,3 3,23 2,21 5,44 17,46 5,8
Контроль без орошения - - - 2,27 1,03 3,33 2,12 1,09 3,21 6,54 3,3
Энергетическая эффективность действия УМС была также оценена через прирост биоэнергетического потенциала органического вещества почвы. В течение первых двух лет в опытном варианте наблюдалось увеличение энергии, накопленной в почвенном гумусе в среднем на 8 % по сравнению с контролем. За счет интенсификации гуму со образования в течение двух лет биоэнергетический потенциал возрос с 786 до 855 ГДж/га в варианте с УМС.
Качество травосмеси оценивали по урожаю сена 2007 г. По всем стандартным показателям химического состава (содержание сухого вещества, сырого протеина, сырой клетчатки и сырой золы) и питательности корма (кормовые единицы, обменная энергия, переваримый протеин, кальций и фосфор) он относится к первому классу или близко к нему. Показатели качества полученной продукции значительно превышают типовые региональные значения. Выход кормовых единиц и обменной энергии составил: для УМС - 6,23 т/га и 80,9 ГДж/га, на контроле - 3,55 т/га и 47,1 ГДж/га.
Высокая эффективность воздействия УМС на продукционные процессы подтверждается результатами изучениям развития корневой системы растений. Масса корней (в 2007 г.) составила: для УМС-14,28 т/га, для контроля с орошением - 5,03 т/га, контроля без орошения - 4,81 т/га. Прирост биомассы в корневой зоне существенно способствует обогащению почвы органическим веществом.
Анализ динамики прироста урожайности в последующий период показал устойчивую эффективность последействия внесения УМС. Повышение прироста урожайности (по сравнению с контролем) наблюдается в течении 6 лет (63-227%), в последующий период происходит снижение прироста. Наибольшее его значение отмечалось в острозасушливом 2010 г. В то же время оценка урожайности многолетних трав, выполненная в 2017 г., не показала существенной разности между вариантами опыта.
Рекомендуемый технологический процесс внесения в почву УМС, обеспечивающий повышение плодородия длительно используемых почв выработанных торфяников, осуществляется на основе использования машин и механизмов, применяемых для внесения твердых органических удобрений (табл. 2).
Заключение. Исследования по применению технологии восстановления плодородия деградированных длительно используемых почв выработанных торфяников на основе внесения УМС показали ее высокую эф-
фективность в повышении урожайности сеяных многолетних трав, являющейся основным показателем почвенного плодородия, и прироста биоэнергетического потенциала органического вещества почвы. Наибольшее значение прироста урожайности отмечается на 6-й год после внесения УМС. Длительность последействия составляет более 8 лет. В то же время на 13-м году существенного отличия урожайности по вариантам не выявлено.
2. Технологическая карта внесения в почву УМС для восстанов-■ 1С11И11 деградированных почв выработанных торфяников
Операция Технологические параметры Технические средства
1. Предварительная обработка почвы Вспашка, выравнивание поверхности почвы Плуг, планировщик ПЭ-3,0
2. Внесение УМС Равномерное разбрасывание на поверхность почвы Разбрасыватели минеральных удобрений МВУ-8Б, РУМ-8, АРУП-8, МВМ-10
3. Обработка почвы после внесения смеси Дискование в два следа, глубокое фрезерование Борона БДТ-3,0, Фреза ФБ-2,0, ФБН-1,5
4. Полив раствором с ЭМ-культурой Дождевание с интенсивностью не более 0,6 мм/мин Переносная шланговая установка АГРОС-32. Комплект ирригационный КИ - 5
5. Посев сельскохозяйственной культуры и последующие операции выполняют в соответствии с требованиями применяемой агротехно-логии зональными рекомендациями_
Литература
1. Доклад о состоянии и использовании земель сельскохозяйственного назначения в Российской Федерации в 2016 году. - М.: Росинформаг-ротех, 2018-240 с.
2. Маслов Б.С., Минаев И.В. Мелиорация и охрана природы. - М: Россельхозиздат, 1985. -271 с.
3. Аношко B.C., Зайко СМ., Вашкевич Л.В., Бачила С.С. Сравнительная продуктивность осушенных торфяных и постгорфяных почв Белорусского Полесья / Материалы Международной научно-практической конференции «Приемы повышения плодородия почв и эффективности удобрений»,- Горки, 2009. - С. 5-7.
4. Томин Ю.А., Можайский Ю.А., Евсенкин К.Н. Агроантропогенная деградация торфяных почв Мещерской низменности и мероприятия по повышению их экологической устойчивости // Эколого-экономическое обоснование мелиорации торфяно-болотных комплексов и технологии их рационального использования/ Под общей редакцией проф. Ю.А. Мажайского. - Рязань, 2012. - С. 97-120.
5. Научные основы предотвращения деградации почв (земель) сельскохозяйственных угодий России и формирование систем воспроизводства их плодородия в адаптивно-ландшафтном земледелии: Т.1. Теоретические и методические основы предотвращения деградации почв (земель) сельскохозяйственных угодий. Коллективная монография. - М.: Почв, ин-т им. В.В. Докучаева, 2013. 756 с.
6. Мерзлая Г.Е. Нетрадиционные органические удобрения // Плодородие. - 2005. - №2. - С. 23-25.
7. Касатиков В.А., Шебардина Н.П. Последействие биологически модифицированных компостов на агрохимический состав почвы, макро-элементный состав зерновых культур и урожайность / Системы использования органических удобрений и возобновляемых ресурсов в ландшафтном земледелии: Сб. докл. научн.-практ. конф. Т.2. - Владимир, 2013.-С. 36-41.
8. Кирейчева Л.В., Шилова Е.Ю. Влияние новой удобрительно-мелиорирующей смеси из отходов сахарного производства на почвенное плодородие // Вестник РАСХН. - 2013. - №1. - С. 45-47.
9. Кирейчева Л.В., Юрченко II. Ф. Яшин В.М. Научные основы создания и управления мелиоративными системами в России/ Под научной редакцией доктора технических наук, профессора Кирейчевой Л.В. - М: ВНИИА. 2017. - 296 с.
10. Кирейчева Л.В., Яшин В.М. Эффективность применения органоми-неральных удобрений на основе сапропеля // Агрохимический вестник. -2015,-№2.-С. 37-40.
11. Крештапова В.Н., Семенов НА.. ЧекинГ.В. Рекомендации по сельскохозяйственному использованию торфяных почв Московской области. - М.. 2012. - 52 с.
12. Климова М.А. ЭМ-технология. А на земле быть добру. - Ярославль, 2003.-26 с.
TECHNOLOGY ON THE SOIL FERTILITY RECLAMATION FOR THE OF DEGRADED PEATLANDS WITH THE USE
OF FERTILIZING-MELIORATIVE MIXTURES L. I'. Kireycheva, V.M. Yashin Kostyakov AU-Ritssian Research Institute of Hydraulic Engineering and Land Reclamation, Bolshaya Akademicheskaya uL 44, 127550 Moscow, Russia, E-mail: vniigimjashm(fi>niailru
In order to increase the potential fertility of the degraded soils of developed peatlands fertile-ameliorative mixture (UMS) on the base of sapropel, providing replenishment of sustainable organic carbon, better soil structure, high quality crop yields is proposed. Long-term research in the developed peatlands under cultivation of perennial grass in Ryazan region showed high efficiency of UMS in crop productivity being increased by 50-100%.
Thus the greatest increase in crop productivity (more than 200%) occurred in the extreme dry year - 2010. UMS application resulted in better agrochemical properties of soil as well energy status due to the increase of organic substance and intensification of humus formation.
Keywords: soils of the developed peatlands, technology, fertile-ameliorative mixture, sapropel, peat, microbial preparations, yield of perennial grasses.
УДК 631.861:895
НОВОЕ ОРГАНОМИНЕРАЛЬНОЕ УДОБРЕНИЕ КАК СРЕДСТВО ОПТИМИЗАЦИИ ФИЗИКО-ХИМИЧЕСКИХ И АГРОФИЗИЧЕСКИХ СВОЙСТВ ЛЕГКИХ ДЕРНОВО-ПОДЗОЛИСТЫХ почв
А.И. Иванов, д.с.-х.п., чл.-корр. РАН, АФИ, СЗЦППО, Ж.А. Иванова, к.с.-х.н. АФИ E-mail: ivanovai2009(a>yandex.ru. Тел.: +7 (911) 082-57-81. E-mail: ivanovai2009(a>yanilex.ru. 195220, Санкт-Петербург, Гражданский просп., д. 14 тел. 8-911-082-57-81
Представлены результаты исследований по комплексной оценке нового органоминерального удобрения на основе куриного помёта. Установлены его высокая агрономическая эффективность при трёхкратном за ротацию внесении в малых и средних дозах (окупаемость 1 кг NPK от 6,8 до 11,6 з.е.), а также способность останавливать развитие деградационного процесса в затронутой им почве. Существенные позитивные изменения агрофизических и физико-химических свойств почвы достигались применением высоких доз ОА1У (разовых - 7-10 т/га, среднегодовых - 3,3-5,7 т/га). На их фоне за 3 года обеспечивалось увеличение коэффициентов структурности и водопрочности структуры, соответственно, в 2,7 и 1,5раза, показателей влагоёмкости - на 1,7%, pHKci- на 0,47 ед., суммы обменных оснований - на 0,58 ммоль(экв)/100 г при уменьшении показателя средней плотности почвы на 0,04 г/см3.
Ключевые слова: почва, агрофизические свойства, физико-химические свойства, деградация, органо-минеральное удобрение, доза, эффективность.
Б01: 10.25680/819948603.2018.104.02
Практически четверть века значительная часть дерново-подзолистых почв пахотных угодий Нечерноземья подвержена деградации [1, 2, 13, 14]. Результаты длительных исследований показывают, что наиболее критичные последствия наблюдаются здесь из-за утраты обменных соединений кальция и калия [5, 7, 9]. С этим напрямую связаны разрушение почвенной структуры, ухудшение водно-воздушных, теплофизических свойств, снижение водопроницаемости почвы, и, как следствие, сокращение продуктивности земледелия, ухудшение качества товарной продукции и кормов, обострение рисков в условиях роста повторяемости погодно-климатических аномалий [2, 8]. Предотвратить это без увеличения современных объёмов применения органических и минеральных удобрений нереально [1,
2, 13]. Однако, главный источник органических удобрений - фермы крупного рогатого скота, а они в массе ликвидированы. Применение минеральных удобрений и извести, вероятно, ещё долгое время будут лимитировать цены. Поэтому в последние годы, на фоне интенсивного развития птицеводства, учёные обращают внимание на необходимость более полного использования птичьего помёта [6, 10]. Однако к применению помёта в качестве удобрения предъявляют жёсткие экологические требования [10, 11]. Обязательна его предварительная подготовка, обеспечивающая благоприятные технологические и санитарно-гигиенические свойства. Нельзя не учитывать вероятность некоторых экологических издержек при его использовании [3, 4].
