CC BY
28USING THE PRINCIPAL COMPONENTS METHOD AND CLUSTER ANALYSIS FOR DIAGNOSING THE FERTILITY OF AGROGRAY SOIL
R. X. Ushakov1, Professor, Doctor of Agricultural Sciences, T. Yu. Ushakova1, candidate of agricultural Sciences, A. V. Ruchkina1, assistant, Golovina2, candidate of biological sciences, assistant, K. V. Abdulazyanova1, bachelor, F. U Bobrakov3, master's degree student 'FGBOU VO Ryazan State Agrotechnological University named after P. A Kostycheva ", 390044, Ryazan, st Kostycheva, 1 2 FSBEI HE "Ryazan State Medical University named after academician LP Pavlova ", 390026, Ryazan, st High-voltage, 9 3FGBOU VO «Ryazan State University named after S.A. Esenina», 390000, Ryazan, st Svobody, 46
r. ushakovl971(a>mail ru
The work was carried out on the basis of materials of agrochemical examination of agro-gray heavy loamy soil. The exchangeable acidity, mobile forms of phosphorus and potassium, humus and the sum of exchangeable bases and bonitet calculated in accordance with them are analyzed. The sample size is 68. The principal components method and cluster analysis were used. It has been established that the contribution of exchangeable acidity and phosphorus to the first main component, which accounts for about 39% of the total dispersion. Humus and potassium are positively associated with the second component (29% of the variance). Exchangeable acidity and phosphorus play a decisive, but not exclusive role in the formation of bonitet. This is followed by potassium and humus. Despite the increased and high average values of potassium and phosphorus, the humus content is not low for agro-gray soils, it can be considered that their combinations in the soil are not always optimal. An acceptable assessment of soil fertility is achieved when exchangeable acidity is not lower than 5.2-5.4 units, the content of mobile forms ofphosphorus and potassium is not lower than 170 - 194 mg / kg and 125 - 143 mg / kg, respectively. Unfortunately, the assessment is based on a limited set of soil parameters. The role of nitrogen and humus is not reflected. This does not mean that they are insignificant. For the specific case described above, the role of humus turned out to be veiled by the excessively high supply of phosphorus and potassium to agro-gray soil.
Key words: agro-gray soil, soil fertility, soil quality, exchangeable acidity, mobile phosphorus, mobile potassium, humus.
УДК 631.86 DOI: 10.25680/S19948603.2021.123.08
ВЛИЯНИЕ ЭКОЛОГИЧЕСКИ ЧИСТОГО ОРГАНОМИНЕРАЛЬНОГО УДОБРЕНИЯ НА ПЛОДОРОДИЕ ПОЧВЫ
Р. Нуров Реджепнур, К.Я. Аманов, Туркменский сельскохозяйственный университет имени С.А. Ниязова, Туркменистан, г. Ашхабад aman ovkadyr@gmail. сот; kadyraman ov. 23@mail. г и
Рассматриваются почеоулучшающие свойства экологически чистого органоминералъного удобрения, полученного в институте Химии АН Туркменистана. В качестве сырья использовали куриный помёт кур породы Бройлер и фосфатные руды месторождения Магданлы-Кугитанского региона участка "Дурналы " и определяли их химический состав (влажность, зольность, общее органическое вещество, общий азот, фосфор, калий и рН среды). В составе птичьего помёта выявлено содержание в достаточном количестве органических веществ и таких важных питательных элементов, как азот, фосфор, калий. В лабораторных условиях был изучен научный способ получения экологически чистого органоминералъного удобрения. Куриный помёт, использованный в качестве сырья, был очищен от семян сорняков и яиц гельминтов. Перерабатывая на основе безотходной технологии отходы, образующие на птицефермах, получено экологически чистое, экономически выгодное, улучщающее почвы органоми-неральное удобрение. Почеоулучшающие свойства полученных органоминеральных удобрений изучали в Туркменском сельскохозяйственном университете имени С.А.Ниязова на трех участках сельскохозяйственных угодий размерами 1 х 6 м. Были взяты образцы для анализа из каждой из 3-х почв до и после внесения органоминералъного удобрения. Проведены агрохимический анализ почвы и количественный анализ растворимых в ней веществ. В результате был определён элементный и гумусовый состав образцов почвы до и после внесения удобрения и доказано, что можно увеличить количество гумуса в почве с 0,12 до 2,17%.
Ключевые слова: куриный помёт, способ переработки органических отходов, органическое удобрение, переработка куриного помёта, экологически чистое удобрение, фосфоритовая руда, повышение гумуса почвы.
Для цитирования: Р. Нуров Реджепнур, Аманов КЯ. Влияние экологически чистого органоминералъного удобрения на плодородие почвы// Плодородие. - 2021. - №6. - С. 29-33. DOI: 10.25680/S19948603.2021.123.08.
Современные экологические проблемы связаны с накоплением большого количества отходов животноводства (птичий помет, навоз крупного рогатого скота и свиней). Если предприятия используют при производстве непереработанный навоз и другие отходы животноводства, то они загрязняют почву гельминтами, микроорганизмами-возбудителями заболеваний и токсичными химическими соединениями. В последние годы наблюдается неуклонное уменьшение содержания гумуса в почве, что снижает урожайность, а также ухуд-
шает физические, химические и физико-химические свойства почвы.
С птичьим помётом связан один из важных вопросов в области охраны окружающей среды. С точки зрения содержания он относится к 3-му классу токсичности. При переработке птичьего помета уровень его токсичности доводится до 5-го класса после извлечения содержащихся в нем ядовитых газов, и он используется в качестве экологически чистого органоминералъного удобрения в сельском хозяйстве.
Имеющиеся в мировой практике научные данные [1] дают представление о конструкции и правилах работы габаритных биогазовых установок для промышленного использования. Ученые института Солнца АН Туркменистана изучили способы получения биогаза и навозных удобрений с помощью биореакторов на биогазовых установках, оборудованных солнечными коллекторами, которые безотходно перерабатывают навоз животноводческих и птицеводческих хозяйств [2, 3]. При получении биогаза путём переработки птичьего помета утекает азот из его состава, а также это требует длительное время - до 90 дней.
В нашей работе предлагается способ получения экологически чистых органоминеральных удобрений путем переработки птичьего помета с применением простой технологии.
Институт Химии АН Туркменистана совместно с Туркменским сельскохозяйственным университетом имени С.А.Ниязова на основе результатов проведения научно-исследовательской работы по теме "Эффективное и экономичное получение экологически чистых органоминеральных удобрений в сельском хозяйстве" разработал в лабораторных условиях метод получения
экологически чистого органоминерального удобрения. Семена сорняков и яйца гельминтов птичьего помета были продезинфицированы. Общий азот удалось использовать без потерь за счет растворов минеральных кислот. Отходы, образующиеся в птицеводческих комплексах, были переработаны. На основе безотходной технологии получили экологически чистое, экономически выгодное, обогащающее почву органоминеральное удобрение [5, 6].
В качестве сырья использовали куриный помёт кур породы Бройлер и фосфатные руды месторождения Магданлы-Кугитанского региона участка "Дурналы" [4], и определили их химический состав. Влажность проверялась методами, описанными в нормативном документе TDS-26713-85, зола по TDS-26714-85, общее органическое вещество по TDS-26213-91, фосфор в виде Р205 по TDS-26717-85, общий азот по TDS-26715-85, К20 по TDS 26718-85, рН среда по TDS-27979-88. Состав золы птичьего помёта изучали на рентгенофлуо-ресцентном энергодисперсном спектрометре "EPSILON-3 XL", проводящем флуоресцентный анализ, и атомно-абсорбционным спектрометре "Zeenit-700 Р". Полученные данные представлены в таблице 1.
1. Химический состав куриного помёта и гранулированного органоминерального удобрения
Название образца
Влажность | Зольность | Общая органика | Общий азот | Общий Р2О5 | Общий К2Р
Куриный помет, %
рн
1-й куриный помёт
17,57
17,33
82,67
4,074
2,90
7,23
2-й куриный помёт
17,33
17,26
82,74
4,086
1,54
3,00
7,19
Среднее
17,45
17,30
82,70
1,67
2,95
7,21
Гранулированное органоминеральное удобрение, %
1-ый образец ОМУ
7,24
21,50
78,50
4,07
3,40
2,20
6,78
2-ый образец ОМУ
6,77
21,40
78,60
4,03
3,46
2,18
3-ый образец ОМУ
6,37
21,75
78,25
4,02
3,43
2,21
6,74
Среднее
6,79
21,55
78,45
4,04
3,43
2,19
6,77
Как видно из таблицы 1, в птичьем помете содержатся органические вещества, такие важные для растений элементы как азот, фосфор и калий. Содержание оксидов металлов в составе птичьего помёта определяли на основе флуоресцентного анализа золы - остатка от
сжигания птичьего помета при температуре 850-900° С. Полученные данные приведены в таблице 2.
Как видно из таблицы 2, в 100 г птичьего помёта содержатся, в основном, оксиды: кальция - 53,778%, калия и фосфора - 9,686%.
2. Химический состав золы куриного помёта (флуоресцентный анализ)
Название оксидов элементов Результаты исследования, % Название оксидов элементов Результаты исследования, %
Оксид магния, MgO 2,406 Оксид серы, 803 4,326
Оксид алюминия, А1203 0,430 Оксид никеля, N¡0 0,020
Оксид кремния, 8Ю2 3,315 Оксид меди, СиО 0,087
Оксид калия, К20 19,334 Оксид молибдена, МоОз 0,009
Оксид кальция, СаО 53,778 Оксид стронция, 8гО 0,037
Оксид хрома, Сг203 0,007 Оксид олова, 8п02 0,027
Оксид марганца, МпО 0,598 Оксид свинца, РЬО 0,002
Оксид железа, Ре203 2,252 Хлорид, СГ 3,344
Оксид фосфора, Р205 9,686 Бромид, Вг" 0,006
В соответствии с требованиями к органоминераль-ным удобрениям, с учетом достаточного содержания в составе птичьего помета азота, фосфора, калия (ЫРК) и органических веществ в лабораторных условиях на научной основе был изучен метод получения экологически чистого органоминерального удобрения. Этот метод отличается применением простой технологии, экономичностью и удобством использования во всех сельскохозяйственных объединениях.
В ходе экспериментальных работ сырье сначала очищали от других отходов, затем с помощью измельчителя измельчали при соотношении твердых веществ и жидкостей 1:3,5. Куриные перья, образовавшиеся в качестве
отходов, растворяли в 25-35%-ном растворе минеральных кислот (НМЭз или Н2804) при температуре 80-90°С. В полученный раствор добавляли фосфоритную муку (размер частиц не более 1,0 мм) в соотношении, равном 0,3/0,5:1, а затем измельчённый птичий помет тщательно перемешивали с полученной смесью в течение 30 мин. Значение рН смеси доводили до 5-6. Избыток жидкости в смеси устраняли в открытой таре до влажности 5558%. Затем полученное удобрение гранулировали и сушили. Изучен полный состав органоминерального удобрения в форме гранул (см. табл. 1).
Из таблицы 1 видно, что среднее содержание в составе органоминерального удобрения (ОМУ) веществ,
полезных для растении: органическое вещество -78,45%, азот - 4,04%, фосфор (в виде Р205) - 3,43%, калий (в виде К20) - 2,19% соответствует требованиям, предъявляемым к органическим удобрениям. Чтобы изучить содержание оксидов металлов в органомине-
ральном удобрении из птичьего помета, полученное удобрение сжигали при температуре 850-900°С, его золу определяли на основе флуоресцентного анализа. Полученные данные приведены в таблице 3.
3. Количество оксидов металлов в органоминеральном удобрении (флуоресцентный анализ)
Название оксидов элементов Результаты исследования, % Название оксидов элементов Результаты исследования, %
Оксид магния, К^О 0,34 Оксид фосфора, Р205 4,19
Оксид алюминия, А12Оз 1,05 Оксид серы 803 1,41
Оксид кремния, 8Ю2 5,66 Оксид никеля, N¡0 0,006
Оксид калия, К20 3,93 Оксид меди, СиО 0,002
Оксид кальция, СаО 17,58 Оксид молибдена, МоОз 0,004
Оксид хрома, Сг203 0,10 Оксид цинка, 2пО 0,16
Оксид марганца, МпО 0,20 Оксид свинца, РЬО 0,002
Оксид железа, Ге2Оз 5,89 Хлорид, СГ 0,25
Важно отметить, что содержание оксидов тяжелых металлов в органоминеральном удобрении из птичьего помета не превышает предельно допустимой концентрации.
Почвоулучшающее свойство экологически чистого органоминерального удобрения, полученного в лабораторных условиях, изучали на трех участках по 1 х 6 м на территории Туркменского сельскохозяйственного университета имени С.А.Ниязова.
При исследовании в условиях опыта сначала были взяты из почвы каждого из трех выделенных участков пробы для проведения химических анализов. Почва
была подвергнута агрохимическому анализу, по результатам которого определено содержание в ней гумуса, общего азота, общего Р205, общего К20 (в %), азо-тосодержащих ионов N03" и ]МН4+, активного Р2С>5 (в мг/кг), а также значение рН. Путем проведения количественного анализа водорастворимых веществ в составе взятой почвы установлено содержание сухого остатка
(в %), анионов (СО,2 . НС03", С1", 8042", I) и катионов
(Са2+, Мй2 . I Са2+ + Мй2 . 1Ыа + К+, I). Данные приведены в таблице 4.
4. Анализы почвы в 2020 г.
Агрохимический анализ почвы образца №1
Дата проведе- Гумус ^общий Р2О506ЩИЙ К2О06ЩИЙ Азот, мг/кг Р205ПОДВ., рн
ния анализа 0 N03 >Ш4 мг/кг
13.01 0,55 0,14 0,028 5,14 - 18,00 " 7,64
27.04 1,62 0,14 0,031 1,78 38,00 48,00 14,00 6,842
Количество растворённых веществ по образцу №1
Дата проведения анализа Сухой остаток, % Анионы, % Катионы, %
С032 НСОз" СГ 8042" Сумма анионов Са2+ мё2+ 1Са+М§ ЕШ+К Сумма катионов
13.01 0,5 - 0,33 0,002 0,12 0,452 0,02 0,009 0,029 0,02 0,049
27.04 0,49 - 0,33 0,003 0,09 0,443 0,03 0,01 0,04 0,007 0,047
Агрохимический анализ почвы образца №2
Дата проведе- Гумус ^общий Р2О506ЩИЙ К2О06ЩИЙ Азот, мг/кг Р205пОДВ., рн
ния анализа % N03 NH4 мг/кг
13.01 0,45 0,14 0,033 2,66 - 13,33 " 7,67
27.04 1,92 0,18 0,037 2,83 37,50 32,00 12,40 6,752
Количество растворённых веществ по образцу №2
Дата проведения анализа Сухой остаток, % Анионы, % Катионы, %
СО32" НСОз" СГ 8042" Сумма анионов Са2+ мё2+ 1№+К Сумма катионов
13.01 0,6 - 0,30 0,002 0,20 0,502 0,05 0,015 0,065 0,033 0,098
27.04 0,50 - 0,30 0,003 0,13 0,433 0,04 0,02 0,05 0,017 0,067
Агрохимический анализ почвы образца №3
Дата проведе- Гумус ^общий Р2О506ЩИЙ К2О06ЩИЙ Азот, мг/кг Р205пОДВ., рн
ния анализа % N03 NH4 мг/кг
13.01 0,12 0,11 0,02 1,88 - 10,50 " 7,91
27.04 2,17 0,21 0,04 1,32 40,00 60,00 21,40 6,664
Количество растворённых веществ по образцу №3
Дата проведения анализа Сухой остаток, % Анионы, % Катионы, %
СО32" НСОз" СГ 8042" Сумма анионов Са2+ мё2+ 1№+К Сумма катионов
13.01 0,38 - 0,30 0,002 0,05 0,352 0,012 0,004 0,016 0,012 0,028
27.04 0,54 - 0,40 0,003 0,07 0,473 0,028 0,015 0,043 0,024 0,067
Для внесения в почву трех участков агроплощадки на территории Туркменского сельскохозяйственного университета имени С.А.Ниязова по методу, разработанному в лабораторных условиях, в институте Химии Академии наук Туркменистана, было подготовлено
необходимое количество экологически чистого органо-минерального удобрения (рис. 1).
Затем подготовленное органоминеральное удобрение было внесено в почву трех участков (рис. 2). Полив, вспашку проводили регулярно: один раз в неделю.
Рис. 1. Изготовление органомииеральиого удобрения
Рис. 2. Агроплощадка с внесённым удобрением
Для проведения химического анализа через 3 мес. отобрали пробные образцы почвы каждого из трех участков агроплощадки. Был проведён химический анализ образцов почвы, а также количественный анализ растворимых в воде веществ почвы (см. табл. 4).
Установлено, что содержание гумуса в почве первого участка увеличилось с 0,55 до 1,62%, второго участка - с 0,45 до 1,92, третьего участка - с 0,12 до 2,17%. Результаты проведенных научно-исследовательских работ показали, что экологически чистое органоминеральное удобрение способно обогащать почву гумусом.
Выводы. 1. В лабораторных условиях на научной основе разработана методика получения экологически чистого органоминерального удобрения с использованием местного сырья (птичьего помета и фосфатной руды).
2. Были продезинфицированы семена сорняков, яйца гельминтов в составе птичьего помета, используемого в качестве сырья.
3. За счет 25-35%-ного раствора минеральных кислот (HN03, H2S04) удалось предотвратить потерю общего азота.
4. Путем переработки птичьего помета - вредного отхода, образующегося на птицеводческих фермах, на основе безотходной технологии получено экологически чистое, экономически выгодное, улучшающее почву органоминеральное удобрение.
5. Изучены свойства экологически чистого органоминерального удобрения, обогащающего почву, полученного в лабораторных условиях на научной основе.
6. Результаты проведенных исследований показали, что экологически чистое органоминеральное удобрение обладает высокой способностью улучшать почву.
Литература
1. Панцхава Е.С. Биогазовые технологии. // Проблемы экологии, энергетики, сельхоз. производства. - М.: МГУ инженерной экологии, ЗАО Центр "Экорос". 2008. - 217 с.
2. Келов К., Чопанов М. Влияние влажности субстрата на метановое брожение куриного помета // Известия АН ТССР. Сер. ФТХ и ГН. -1991,-№6.'
3. Курбанязов М.А., Акмаммедов A.M. Солнечная биогазовая установка. предназначенная для безотходной переработки навоза животных, выращиваемых в сёлах // Наука и техника в Туркменистане. - 2015. -№3,-С 75-79.
4. Бабстазарова P.IL. Керимова О.С.. Моллаева Г.Р.. Веллекова А. Химические анализы фосфоритовых руд месторождений "Акдаг" и "Дурналы" Магданлы-Кугитанского района // Сб. научных трудов института Химии АНТ. Вып. V. - Ашхабад: Наука; 2017. - 80 с.
5. Г адамов Д.Г.. Нуров Р.. Аманов К.Я.. Чапыев М.Д. Экономичный способ получения экологически чистых органоминеральных удобрений // Сб. научных трудов института Химии АНТ. Вып. VIII. - Ашхабад: Наука. 2020.-СЛ15-120.
6. Аманов Кадыр. Получили органоминеральное удобрение // Газета "Благословенная земля" от 12.10.2020 г.
Literature
1. Pantskhava E. S. Biogas technologies. 11 Problems of ecology, energy, agricultural. Production. - M .: (Moscow State University of Engineering Ecology. ZAO Center "Ekoros"). 2008. 217 p.
2. Kelov K.. Chopanov M. Influence of substrate moisture on methane fermentation of chicken manure // Izvestiya AS TSSR. ser. FTH and GN. 1991. No. 6.
3. Kurbanyazov M.A.. Akmammedov A.M. Solar biogas plant designed for waste-free processing of animal manure grown in villages // Science and technology in Turkmenistan. 2015. No.3. p. 75-79.
4. Babanazarova RI, Kerimova O.S. Mollaeva G.R Vellekova A. Chemical analyzes of phosphorite ores of the "Akdag" and "Durnaly" deposits of the Magdanly-Kugitan region // Collection of scientific works of the Institute of Chemistry AST V issue. - Ashgabat: Science. 2017. 80 p.
5. Gadamov D.G.. Nurov R.. Amanov K.Ya.. Chapyev M.D. An economical way to obtain environmentally friendly organomineral fertilizers // Collection of scientific works of the Institute of Chemistry AST VIII issue. -Ashgabat: Science. 2020. p. 115-120.
6. Amanov Kadyr. We received an organic fertilizer // "Blessed Land" newspaper. Release 12.10.20y.
THE INFLUENCE OF ECOLOGICALLY PURE ORGANOMINERAL FERTILIZER ON SOIL FERTILITY
R. Nurov Rejepnur, K. Ya Amanov, Turkmen Agricultural University named after .V. l. Niyazov Turkmenistan,.Ashgabat amanovkadvrfa simail. com; kadvramanov. 23(amail ru
The article is dedicated to the soil-improving properties of environmentally friendly organic-mineral fertilizer obtained on a scientific-basis at the Institute of Chemistry of the Academy of Sciences of Turkmenistan. Broiler chicken manure and phosphorite ores from the Magdanly-Kugitans region of the "Durnaly" site were used as raw materials, and their chemical compositions (moisture, ash content, total organic matter, total nitrogen, phosphorus, potassium and pH of the environment) were determined. The poultry droppings were found to contain sufficient amounts of organic matter and such important nutrients as nitrogen, phosphorus, and potassium. In laboratory conditions, a scientific method for obtaining an environmentally friendly organic-mineral fertilizer M<as studied. Chicken droppings, used as raw materials, were neutralized from weed seeds and helminth eggs. By processing waste generated in poultry farms on the basis of waste-free technology, an environmentally friendly, economically profitable, organic-mineral fertilizer that improves soil properties has been obtained. The soil-strengthening properties of the obtained organomineral fertilizers were studied at the Turkmen Agricultural University named after SA.Nivazov on 3 plots of agricultural land with dimensions of 1x6 meters. Samples were taken for analysis from each of the 3 soils before and after the application of organic fertilization. An agrochemical analysis of the soil and a quantitative analysis of substances soluble in it were carried out. As a result, the elemental and humus composition of soil samples before and after fertilization was determined, and as a result it M<as proved that it M<as possible to increase the amount of humus in the soil from 0.12% to 2.17%.
Keywords: chicken droppings, method of processing organic waste, organic fertilizer, processing of chicken manure, environmentally friendly fertilizer, phosphorite ore, increasing soil humus.
УДК 631.1 : 631.4 : 631.8 : 631.5 DOI: 10.25680/S19948603.2021.123.09
МЕТОДИЧЕСКИЕ АСПЕКТЫ РАЗРАБОТКИ ОСНОВНЫХ ЭЛЕМЕНТОВ АДАПТИВНО-ЛАНДШАФТНЫХ СИСТЕМ ЗЕМЛЕДЕЛИЯ ДЛЯ УСЛОВИЙ СЕВЕРО-ЗАПАДА РОССИИ
А.В. Пасынков, д.б.н., Е.Н. Пасынкова, д.б.н., Ленинградский НИИСХ «Белогорка» -филиал ФГБНУ «ФИЦ картофеля имени А.Г. Лорха» 188338, д. Белогорка, Гатчинский район, Ленинградская область e-mail: pasynkova.elena@gmail. com
Обоснована необходимость разработки систем земледелия на ландшафтной основе, адаптированных к поч-венно-климатическим и хозяйственно-экономическим условиям Северо-Запада России. Наибольшими возможностями в решении этой задачи обладают «Агрох им центры» региона, так как имеют электронный архив данных полевого агрохимического обследования, на основе которого предлагается разработка электронного алгоритма проектирования и моделирования основных составляющих адаптивно-ландшафтных систем земледелия конкретного землепользователя. В конечном итоге адаптивно-ландшафтные системы земледелия будут реализованы практически и на многовариантной основе: через организацию территории землепользования и формирования пакетов технологий возделывания сельскохозяйственных культур с учетом экономической эффективности, минимальных экологических последствий и получения продукции целевого назначения.
Ключевые слова: адаптивно-ландшафтная система земледелия, почвенно-климатические условия, Северо-Запад России, моделирование систем земледелия.
Для цитирования: Пасынков А.В., Пасынкова Е.Н. Методические аспекты разработки основных элементов адаптивно-ландшафтных систем земледелия для условий Северо-Запада России // Плодородие. - 2021. - №6. - С. 34-37. DOI: 10.25680/S 19948603.2021.123.09.
