CC BY
112
М. С. Ежкова, Л. М.-Х. Биккинина, В. О. Ежков ВЛИЯНИЕ МЕСТНЫХ АГРОМИНЕРАЛОВ (ФОСФОРИТОВ, ГЛАУКОНИТОВ И ЦЕОЛИТОВ) НА АГРОХИМИЧЕСКИЕ СВОЙСТВА ВЫЩЕЛОЧЕННОГО ЧЕРНОЗЕМА ПРИ ВОЗДЕЛЫВАНИИ ЯРОВОЙ ПШЕНИЦЫ
Ключевые слова: фосфорит, глауконит, цеолит, агроминерал, выщелоченный чернозем, калий.
Проведены исследования по выявлению эффективности влияния местных агроминералов (фосфоритов, глауконитов, цеолитов) на структурно-функциональные свойства выщелоченного чернозема.
Keywords: phosphorite, glauconite, zeolite, agromineral, leached black earth, potassium.
Conducted research to identify the effectiveness of the influence of local agromineralov (phosphorite, glauconite, zeolites) on the structural and functional properties of the leached chernozem.
Введение
В условиях современного экономического кризиса резкое снижение применения удобрений и химических мелиорантов в нашей стране ведет к деградации плодородия почв, снижению производства сельскохозяйственной продукции, ухудшению ее качества. Поэтому, очевидно, что альтернативы химизации аграрного сектора нет, и это направление требует незамедлительного развития на государственном уровне [1].
В решении задач повышения плодородия почв, увеличения урожайности сельскохозяйственных культур и улучшения качества продукции существенное значение имеет использование в земледелии местных агроруд в качестве удобрений и химмелиорантов.
Особо остро вопросы использования местного минерального сырья стали подниматься за последние годы в связи с резким повышением цен на минеральные удобрения, с одной стороны, и необходимостью вовлечения в производственную деятельность полезных ископаемых с новыми качественными показателями, нужными для улучшения физико-химических свойств почвы, для производства экологически безопасной продукции.
Агрохимическое минеральное сырье - это полезные ископаемые, содержащие питательные для растений вещества или способствующие улучшению агрохимических, физико-химических и агрофизических свойств почвы [2].
Российская Федерация богата разнообразными природными минеральными ресурсами. Запасы фосфоритов составляют 22 млн т, бентонитов - 13 млрд т, цеолитов - 2,7 млрд т, глауконитов - 36 млрд т, вермикулитов - 200 млн т, сапропеля - 100 млрд т [3].
Республика Татарстан имеет богатые месторождения местного нерудного сырья - цеолитов (300 млн т), бентонитов (120 млн т), фосфоритов (> 6 млн т), глауконитов (65 млн т), сапропелей (около 100 млн т) и т.д. [4].
Все фосфориты Поволжья пригодны для переработки на фосфоритную муку. Однако их эксплуатация связана с мощностью вскрышных пород, фосфоритовых горизонтов, степенью их обводненности, близостью подъездных путей и энергетических источников. Идеальным в этом отношении является Сюндюковское
месторождение фосфоритов в Республике Татарстан, где функционирует малое предприятие по производству сыромолотого фосфорита с годовым объемом 30 - 40 тыс.т. [5].
По своим химическим показателям фосфоритная продукция Сюндюковского месторождения характеризуется как комплексное удобрение, содержащее углекислый кальций (СаСО3), углекислый магний (МgCOз), фосфор (Р2О5) и микроэлементы. С 1 т фосфоритов в почву на 1 га поступает 350-370 г цинка, до 1 г молибдена, 51-64 г меди, 25-28 г кобальта и 280-313 г марганца.
По данным Б.А. Сушеница (2007), применяемая в качестве удобрения фосфоритная продукция (местная и промышленная), показала одинаковую эффективность, обеспечив прибавку урожая зерна озимой ржи к фону на уровне 6 ц/га. [6].
Исследованиями выявлена эффективность применения в качестве мелиорантов минерал из группы слюд - глауконит.
Специфические свойства глауконита - наличие красящих окислов, присутствие в его составе питательных элементов, катионообменная способность, широкая распространенность и приуроченность к породам различного возраста - позволяют рассматривать его как ценное и дешевое сырье для многих отраслей народного хозяйства.
В значительных количествах этот минерал содержится в кварцево-глауконитовых породах (в частности песках), сопутствующих в ряде случаев месторождениям конкреционных фосфоритовых руд. По материалам Всероссийского НИИ экономики минерального сырья и геологоразведочных работ (ВИЭМС) кварцево-глауконитовые пески Волго-Камского района содержат до 50% минерала глауконита. Последний может иметь до 9% калия (К2О) в бесхлорной форме и квалифицироваться как калийное удобрение. Поскольку пески сопутствуют конкреционным фосфоритам, их можно отнести и к фосфорному удобрению с содержанием Р2О5 до 3-5%.
Среди местного минерального сырья, наряду с фосфоритами, цеолитсодержащие породы имеют важное значение для земледелия республики.
Природные цеолиты - новый, нетрадиционный, чрезвычайно перспективный тип неметалличе-
ских полезных ископаемых, использование которых в промышленности, сельском хозяйстве началось в 60-е годы прошлого столетия. До этого времени промышленные месторождения природных цеолитов не были известны и применялись их синтетические аналоги, стоимость которых относительно высока.
Специфической особенностью цеолитсодержащих пород является их высокая сорбционная способность в отношении к катиону аммония. Поглощая в полости кристаллической решетки аммоний, цеолиты предохраняют их от процессов нитрификации и потерь из почвы, постепенно отдавая растениям в течение вегетации. Под влиянием этого сорбента значительно увеличиваются в почве количество минерального азота, особенно аммиачного. Учитывая, высокие адсорбционные свойства, содержание питания для растений, цеолитсодержащие породы могут быть наряду с фосфоритами, одним из компонентов комплексного удобрения.
Исследованиями была установлена эффективность влияния комплексных удобрений, полученных на основе цеолитсодержащих пород Шатрашанского месторождения Республики Татарстан и стоков животноводческих комплексов, на агрохимические показатели почвы и на суммарную достоверную прибавку урожая зерна гречихи. Сдвиг рНсол. в сторону нейтрализации почвенной среды увеличился на 0,5 единицы. Содержание подвижного фосфора под воздействием комплексного удобрения на фоне минеральных удобрений увеличилось на 9,8-20,6% по отношению к фону и на 4,8-10,5% в варианте без минеральных удобрений к контролю. Доступность обменного калия на фоне №К повысилась на 6,6-14,6% к фону и на фоне без минеральных удобрений - на 8,07-13,5% к контролю. Урожай зерна гречихи под влиянием комплексных удобрений на фоне минеральных удобрений возрос на 2855% по сравнению с фоном №К и на фоне без минеральных удобрений - на 18-37% по сравнению с контролем [7].
Учеными проводятся многолетние фундаментальные и прикладные исследования по повышению эффективности использования местных нетрадиционных агроруд не только в земледелии и растениеводстве, но и в животноводстве как диетические добавки в корма животных, птиц и пушных зверей, что приводит к уменьшению заболеваемости, увеличению сохранности поголовья и продуктивности, улучшению качества продукции [8,9,10].
Так, использование бентонитов Тарн-Варского месторождения Республики Татарстан способствовало повышению сохранности поголовья и живой массы к убойному периоду у цыплят-бройлеров на 3,6-5,3%, улучшению показателей крови в пределах физиологической нормы, снижению содержания солей кадмия в белом мясе до 36,8%, в красном - до 37,8%, в печени -до 35,9%, в почках - до 13,0% [11].
Включение в рацион откармливаемых бычков Биклянского бентонита РТ в дозе 0,5 г/кг живой массы в течение 90 дней в период пастбищного содержания увеличило среднюю живую массу на 4,1 кг. Скармливание растущим белым крысам мяса бычков, рацион которых содержал кормовую добавку бентонитовой
глины, не вызвало патологических изменений у лабораторных животных [12].
А.М. Ежкова и др. (2008) отмечают, что использование бентонитового порошка в дозе 3% от массы корма позволило снизить влияние тяжелых металлов на организм экспериментально затравленных белых мышей [13].
Таким образом, в подавляющем большинстве исследований приводятся положительные результаты, подтверждающие целесообразность и экономическую эффективность использования местного агроминерального сырья.
Целью работы являлось изучение влияния местных агроминералов (фосфоритов, глауконитов, цеолитов) на структурно-функциональные свойства выщелоченного чернозема при возделывании яровой пшеницы.
Материалы и методы исследования
В качестве объекта исследования использовали фосфоритную муку в дозах 4 и 6 т/га и глауконитовый песок - 15 и 20 т/га Сюндюковского и цеолитсодержащую породу - 10 и 15 т/га Татарско-Шатрашанского месторождений Республики Татарстан.
Научные исследования проводили на базе опытного хозяйства ООО «Урожай» Буинского района в Предволжской зоне Республики Татарстан с использованием методики постановки опытов (Б. А. Доспехов 1985г.).
Исследования проводили в стационарном однофакторном опыте, заложенном в 2010 г.
Согласно схемы опыта, перед посевом внесли фосфоритную муку в дозах 4 и 6 т/га и глауконитовый песок - 15 и 20 т/га Сюндюковского и цеолитсодержащую породу - 10 и 15 т/га Татарско-Шатрашанского месторождений Республики Татарстан.
Фоновые минеральные удобрения, согласно схемы опыта (К60Р60К60), вносили ежегодно под предпосевную обработку почвы.
Результаты исследований и обсуждение
Результаты анализа почвенных образцов свидетельствуют о последействии сыромолотого фосфорита, глауконитового песка и цеолитсодержащей породы на агрохимические свойства выщелоченного чернозема (табл.1).
На третий год после внесения 4 и 6 т/га сыромолотого фосфорита значения рНсол. по сравнению с фоном были выше на 0,4 и 0,6 ед., а показатели гидролитической кислотности ниже на 1,1 и 1,5 мг-экв./100 г почвы соответственно.
Под влиянием сыромолотых фосфоритов отмечали достаточную обеспеченность почвы подвижным фосфором, количество которого по сравнению с фоном было больше на 45,0 и 92,0 мг/кг, а в динамике калия разница по сравнению с фоном составила 1,0 и 5,0 мг/кг соответственно дозам.
Таблица 1 - Влияние агроминералов на агрохимические свойства выщелоченного чернозема
Варианты рН Р2О5, мг/кг К2О, мг/кг Зпсъ мг-экв./ 100 г
Контроль б/у 5,0 155 147 52,6
N<¡0^0 - фон 4,9 152 153 53,2
Фон+фосфорит 4 т/га 5,3 197 154 56,2
Фон+ фосфорит 6 т/га 5,5 244 158 56,8
- фон 4,8 150 150 54,0
Фон + глауконит 15 т/га 5,2 166 178 54,4
Фон + глауконит 20 т/га 5,5 184 183 56,4
^0Р 60К60 - фон 4,9 155 160 53,8
Фон + цеолит 10 т/га 5,3 163 164 55,7
Фон + цеолит 15 т/га 5,3 165 165 54,2
Сумма поглощенных оснований в зависимости от доз фосфорита и на третий год исследований была выше фонового варианта на 3,0 и 3,6 мг-экв./100 г.
Катионообменная способность глауконита способствовала снижению почвенной кислотности на
0,4 и 0,7 единицы рНсол а гидролитической - на 1,1 и 1,9 мг-экв./100 г почвы соответственно дозам 15 и 20 т/га к фону.
Последействие глауконита выражено повышенными показателями подвижного фосфора и калия на 16,0 и 34,0 мг/кг и на 28,0 и 33,0 мг/кг соответственно дозам к фону. Аналогичное влияние глауконитового песка наблюдали и в отношении суммы поглощенных оснований: разница по отношению к фону выше на 0,4 и 2,4 мг-экв./100 г почвы соответственно внесенным дозам 15 и 20 т/га.
По истечении трех лет реакция почвенной среды под влиянием цеолита в дозах 10 и 15 т/га оставалась слабокислой (5,3 ед. рНсол.) с превышением исходного показателя на 0,3 единицы рНсол..
Пролонгирующее действие цеолитов отмечали и на гидролитической кислотности исследуемой почвы, где ее показатели уменьшились
с 4,7 мг-экв./100 г почвы (на фоне ^оР60К60) до 3,7 и 3,5 мг-экв./100 г почвы.
Последействие цеолитов положительно сказалось на количество подвижных фосфора и калия в исследуемой почве: разница по отношению к фону была выше на 8,0 и 10,0 мг/кг и на 4,0 и 5,0 мг/кг соответственно внесенным дозам 10 и 15 т/га.
Сумма поглощенных оснований под влиянием цеолитов в обоих вариантах была выше на 1,9 и 0,4 мг-экв./100 г соответственно дозам к фону.
Результатами исследований влияния агроминералов на динамику форм калия в исследуемой почве установлено, что сыромолотые фосфориты, глаукониты и цеолиты способствовали увеличению содержания
в почве водорастворимого калия для растений (табл. 2).
Количество обменного калия по методу Масловой под влиянием сыромолотого фосфорита увеличилось с 29,4 мг/100 г до 30,6 и 38,5 мг/100 г почвы, глауконитового песка - с 30,0 мг/100 г до 35,6 и 36,6 мг/100 г почвы, цеолитсодержащих пород - с 32,00 мг/100 г до 34,4 и 35,3 мг/100 г почв, соответственно внесенным дозам.
Установлено, что между формами калия в почве существует подвижное (динамическое) равновесие и если, например, растение поглощает водорастворимый калий, то количество его в растении пополняется за счет обменного, а уменьшение последнего через некоторое время может в значительной степени возобновиться за счет необменного, фиксированного, калия. Таким образом, по мере потребления растениями подвижного калия запасы его будут пополняться за счет труднообменного, а также калия кристаллической решетки минералов.
Таблица 2 - Влияние агроминералов на содержание и формы калия, мг/100 г
Варианты Водорас- творимый Обменный по методу Масловой
Контроль б/у 1,05 29,4
^яКя - фон 1,08 30,6
Фон+фосфорит 4 т/га 1,10 38,5
Фон+ фосфорит 6 т/га 1,72 39,5
- фон 1,05 30,0
Фон + глауконит 15 т/га 1,16 35,6
Фон + глауконит 20 т/га 1,19 36,6
^юр60к60 - фон 1,53 32,0
Фон + цеолит 10 т/га 1,50 34,4
Фон + цеолит 15 т/га 1,55 35,3
Результаты исследований свидетельствуют о том, что наибольшую удобрительную ценность в повышении подвижных форм калия особый интерес представляют местные глауконитсодержащие пески, хотя они не могут конкурировать с водорастворимыми минеральными удобрениями.
Улучшение агрохимических свойств выщелоченного чернозема под влиянием местных агроминералов способствовало повышению урожайности яровой пшеницы сорт Люба (табл.3).
Наибольший урожай яровой пшеницы был получен в варианте с применением сыромолотого фосфорита (6 т/га) - 2,67 т/га, а наименьший в контроле - 1,65 т/га.
На третьем году после внесения (последействие) местных фосфоритов, глауконитов и цеолитов суммарные прибавки урожая в звене севооборота от возрастающих доз агроминералов на выщелоченном черноземе по отношению к фону составили в вариантах с фосфоритами 0,49 и 0,59 т/га, с глау-
конитами - 0,43 и 0,55 т/га, с цеолитами - 0,28 и 0,50 т/га соответственно.
Таблица 3 - Влияние агроминералов на урожай яровой пшеницы сорт Люба, т/га
Наибольший прирост урожая 0,59 т/га получен в варианте с фосфоритом (6 т/га) - 0,59 т/га к фону, а наименьший с цеолитом (10 т/га) - 0,28 т/га.
По отношению к контролю прибавки урожая яровой пшеницы под влиянием фоновых минеральных удобрений, внесенных под фосфоритную муку, глауконитсодержащий песок и цеолитсодержащую породу составили 0,43, 0,3, 0,48 т/га соответственно.
Максимальные дозы фосфоритов, глауконитов и цеолитов способствовали получению наибольших прибавок урожая по отношению к контролю - 1,02,
0.85. 0,98 т/га соответственно.
Таким образом, учитывая положительные результаты многолетних исследований агроминерально-го сырья Республики Татарстан, применение агроминералов по предлагаемым технологиям способствует повышению плодородия почв, урожайности сельскохозяйственных культур.
Литература
1. Алиев, Ш.А. Приемы применения местных агроруд в качестве удобрений в земледелии Среднего Поволжья / Ш.А. Алиев, Т.Х. Ишкаев, А.Х. Яппаров // Монография. -Казань, Центр инновационный технологий, 2009. - С. 3.
2. Чумаченко И.Н., Сушеница Б.А., Капранов В.Н., Цигут-кин А.С. Агрохимическое минеральное сырье: словарь-справочник. - М., РАСХН, 2003. - С. 5, 6, 29, 30.
3. Государственный доклад «О состоянии и использовании минерально-сырьевых ресурсов Российской Федерации в
2011 году». - Электрон. дан. - 2011. - ШЬ:
http://www.mnr.gov.ru/regulatory/list.php7pailF1450.
(15.07.2003).
4. Агроминеральные ресурсы Татарстана и перспективы их использования / под ред. А.В. Якимова. - Казань: Фэн, 2002. - 272 с.
5. Алиев, Ш.А. Агрохимическое обоснование использования сыромолотых фосфоритов Сюндюковского месторождения под сельскохозяйственные культуры на выщелоченных черноземах Татарской АССР: автореф. дис...канд. сельхоз. наук - М., 1990.
6. Сушеница, Б.А. Фосфатный уровень почв и его регулирование. - М.: Колос, 2007. - 376 с.
7. Биккинина, Л.М.-Х. Эффективность комплексного удобрения на основе цеолитсодержащих пород и стоков животноводческих комплексов / Л.М.-Х. Биккинина, Ш.А. Алиев, Р.Х. Гизатуллин // РАЕ: Современные проблемы науки и образования. - 2011. - № 6. - ЦКЬ: www.science-education.ru/100-4981.
8. Ежков, В.О. Влияние разных доз цеолитсодержащего минерала на функциональную морфологию органов иммуногенеза цыплят-бройлеров /В.О. Ежков, М.С. Ежко-ва, И.А. Яппаров // Материалы Всеросс. науч-практ. конф. «Актуальные проблемы развития агропромышленного комплекса в Верхневолжье». - Суздаль, 2011. -С. 345-353.
9. Ежкова, А.М. Усовершенствованные приемы получения экологически безопасной продукции животноводства в регионах техногенной нагрузки с применением местных агроминералов для сорбции солей тяжелых металлов из организма сельскохозяйственных животных / А.М. Ежкова, А.Х. Яппаров, В.О. Ежков, И.А. Яппаров, Т.Ю. Мотина, А.Е. Нефедьев, Н.П. Кириллов, Р.Н. Файзрахманов // Приемы, утв. ГНУ ТатНИИАХП РАСХН. - Казань, 2012. - 40 с.
10. Тарасова, Е.Ю. Применение нанотехнологий в сельском хозяйстве / Е.Ю. Тарасова, В.П. Коростелева, В.Я. Пономарев // Вестн. Казан. технолог.ун-та. - 2012. -Т.15. - № 21. - с.121-122.
11. Мотина, Т. Ю. Влияние бентонитов на показатели продуктивности цыплят-бройлеров, качество их мяса и субпродуктов в регионе техногенеза / Т.Ю. Мотина, А.М. Ежкова, А.Х. Яппаров // Сб. трудов Всеросс. науч-практ. конф. «Основы формирования адаптивно-ландшафтной системы земледелия, обеспечивающие повышение эффективности сельскохозяйственного производства». -Казань, 2012. - С. 240-251.
12. Ежкова, А.М. Исследование биологической полноценности говядины от животных, получавших кормовую добавку бентонита / А.М. Ежкова, А.Е. Нефедьев, Г.О. Ежкова // Вестн. Казан. технолог. ун-та. - Казань, 2006. -№1. - с. 118-122.
13. Ежкова, А.М. Изучение сорбентных свойств бентонитов Тарн-Варского месторождения Республики Татарстан в организме животных / А.М. Ежкова, А.Х. Яппа-ров, Р.Ф. Набиев // Сб. докладов: «Фундаментальные исследования в области агроэкологии и химизации земледелии». - Казань: Центр инновационных технологий. - 2008 г. - С. 151 - 155.
Варианты Урожай- ность Прибавка к фону
Контроль б/у 1,65 -
^юКю - фон 2,08 -
Фон+фосфорит 4 т/га 2,57 0,49
Фон+ фосфорит 6 т/га 2,67 0,59
№,0 - фон 1,95 -
Фон + глауконит 15 т/га 2,38 0,43
Фон + глауконит 20 т/га 2,50 0,55
^0Р 60К60 - фон 2,13 -
Фон + цеолит 10 т/га 2,41 0,28
Фон + цеолит 15 т/га 2,63 0,50
НСР0,05 0,24
© М. С. Ежкова - д-р вет. наук, проф. каф. технологии пищевых производств КНИТУ, [email protected]; Л. М.-Х. Биккинина - канд. с/х наук, зав. лаб. агрохимических и биохимических анализов, ГНУ Татарский научно-исследовательский институт агрохимии и почвоведения Российской сельскохозяйственной академии наук В. О. Ежков - д-р вет. наук, проф. каф. пищевой инженерии малых предприятий КНИТУ.
