CC BY
22
УДК 631.445.24:631.8
ВЛИЯНИЕ ОТХОДОВ СВЕКЛОСАХАРНОГО ПРОИЗВОДСТВА НА ПЛОДОРОДИЕ ДЕРНОВО-ПОДЗОЛИСТОЙ ПОЧВЫ ПРИ ВЫРАЩИВАНИИ КАРТОФЕЛЯ
11 12
П.Н. Балабко, д.б.н., Т.И. Хуснетдинова, к.б.н., Д.В. Карпова, д.с.-х.н., А.А. Славянский, д.т.н.
1МГУим. М.В. Ломоносова, e-mail: [email protected] 2МГУ технологий и управления им. К.Г. Разумовского, e-mail: [email protected]
Представлены результаты исследований влияния отхода сахарного производства (дефекат) и его совместимости с минеральными удобрениями на свойства дерново-подзолистых почв Подмосковья при выращивании картофеля. Установлено, что внесение дефеката в дерново-подзолистую культурную почву оптимизировало ее физико-химические свойства, повысило величину pHKCi с 5,8 до 6,3 единиц, привело к уменьшению гидролитической кислотности с 2,10 до 1,62 мг-экв/100 г почвы и увеличению степени насыщенности почв основаниями с 92,3 до 95,6%, а также увеличило содержание обменных оснований до 33,15 мг-экв/100 г. Все это способствовало повышению урожая картофеля сортов Брянский деликатес и Удача и улучшению его качества.
Ключевые слова: дерново-подзолистая почва, дефекат, плодородие, урожай картофеля.
INFLUENCE OF SUGAR PRODUCTION WASTES ON SOD-PODZOLIC SOIL FERTILITY AT POTATO CULTIVATION
Dr. Sci. P.N. Balabko, PhD. T.I. Khusnetdinova, Dr. Sci. D.V. Karpova, Dr. Sci. A.A. Slavyanskiy
Moscow Lomonosov State University, e-mail: [email protected]
Moscow State University of technologies and management named after K.G. Razumovskiy, e-mail: mgutu-
Results of sugar production waste (defecate) and it compatibility with mineral fertilizers influence on sod-podzolic soil in Moscow region for potato growing are presented. Established that defecate use for cultivated sod-podzolic soil has optimized it physical-chemical properties, has increased pHKa from 5,8 till 6,3, has led to decrease of hydrolityc acidity from 2,10 till 1,62 mg-eq/100 g of soil and to increase of soil basement saturation from 92,3 till 95,6%, it also has increased content of exchangeable basements till 33,15 mg-eq/100 g of soil. All these factors provided increase of potato varieties Bryanskiy and Udacha harvest and quality.
Keywords: sod-podzolic soil, defecate, fertility, potato harvest.
Основным приемом улучшения плодородия дерново-подзолистых кислых почв служит известкование, необходимость проведения которого подчеркивали в своих работах Д.Н. Прянишников [1], Н.С. Авдонин [2], М.Ф. Корнилов [3], И.А. Шиль-ников [4], В.Г. Минеев и др. [5]. Перспективным направлением восстановления и поддержания плодородия дерново-подзолистых кислых почв в земледелии считается использование известьсодержа-щих отходов промышленности и особенно дефеката - отхода свеклосахарного производства, который представляет собой известковый материал и может служить удобрением. Внесение 4,5 т дефеката на 1 га обеспечивает прибавку урожая до 30 ц [6, 7].
Фильтрационный осадок (дефекат) образуется при очистке диффузионного сока. Количество де-феката составляет 9-11% массы перерабатываемой сахарной свеклы. Дефекат содержит СаС03 60-75% на сухое вещество, 10-15% органических веществ, в том числе белки и углеводы, кальциевые соли
щавелевой, лимонной, яблочной кислот и др. Элементный состав дефеката включает углекислый магний, азот (0,2-0,7% К), фосфор (0,2-0,9% Р2О5), калий (0,3-1,0% К2О). В свежем дефекате содержится до 60% влаги, но после подсушивания на заводе влажность падает до 20-30% [6]. Содержание тяжелых металлов не превышает ПДК (ГОСТ 17.4.3.07-2001), поэтому дефекат может быть отнесен к допустимой по степени загрязнения категории веществ. По влиянию на почву, растения и качество сельскохозяйственной продукции фильтрационный осадок равноценен стандартной известковой муке (ГОСТ Р 50261-92), а иногда он бывает и более эффективен [7]. Внесение дефеката в почву способствует улучшению ее структуры, повышает активность ферментов, увеличивает количество кальция и магния.
Цель исследований - изучение влияния дефеката и его совместного использования с минеральными удобрениями на урожайность и качество картофеля.
свойства почв и их плодородие
1. Состав фильтрационного осадка
Золотухинского сахарного завода [ 81
Показатель Дефекат
Влажность, % 18,3
Зола, % 83,0
рНкс1 9,7
Органическое вещество, % 15,0
Азот общий (Ы), % сухого вещества 0,43
Фосфор (Р2О5), % сухого вещества 0,1
Калий (К2О), % сухого вещества 0,25
Кальций и магний (Са2+, Mg2+), % сухого вещества 69,8
Содержание тяжелых металлов в фильтрационном осадке
Медь (Си) 14,3
Цинк (2п) 39,6
Свинец(РЬ) 13,0
Кадмий (Cd) 0,8
Исследования проводили на территории землепользования учебно-опытного почвенно-экологического центра МГУ им. М.В. Ломоносова в Солнечногорском районе Московской области. Опыт заложен в 20092010 гг. на дерново-подзолистой среднесуглинистой почве в звене севооборота (ячмень - вика + овес - яровая пшеница - картофель). В качестве содержащего известь мелиоранта применяли дефекат Золотухинско-го сахарного завода (табл.1). Картофель возделывали по общепринятой технологии в Нечерноземной зоне. Схема опыта включала следующие варианты: 1. Фон -^00РтКш (контроль); 2. Фон (N^120^20) + дефекат (3 т/га). Общая площадь делянки - 48 м2, учетная площадь - 7,5 м2. Повторность - четырехкратная. Схема посадки - 70 см на 35 см. Варианты опыта располагали последовательно. Дозу необходимого дефеката СаС03 (т/га) рассчитывали, исходя из величины гидролитический кислотности (Нг), учитывая величину pHкCl в зависимости от степени окультуренности почв. Дефекат вносили в посадочные лунки. Посадку картофеля (сорта Брянский деликатес, Брянская новинка, Удача - 1 репродукция) проводили в начале второй декады мая в предварительно нарезанные гребни.
Результаты и обсуждение. Метеорологические условия в годы исследований были контрастными - от избыточного увлажнения до сильной засухи. Они отличались как по количеству осадков и их распределению в период вегетации, так и по температуре воздуха, что отразилось на количественных и качественных показателях продуктивности сортов. 2009 г. характеризо-
вался повышенной увлажненностью, гидротермический коэффициент ГТК = 1,7, особенно в первую половину вегетации растений. Наиболее близким к среднемноголетним значениям можно назвать август: в среднем за месяц осадков выпало чуть меньше нормы 72,5 мм, но избыточные осадки в первой и второй декаде привели к переувлажнению почвы и к частичному задыханию клубней. Метеорологические условия 2010 г. отличались меньшим выпадением осадков и повышенной температурой по сравнению со среднемноголетней. Значение ГТК за период вегетации составило 1,0. Пик засухи пришелся на фазы бутонизации и цветения картофеля. Следовательно, по данным метеонаблюдений можно заключить, что вегетационный период 2009 г. характеризуется влажным и холодным, а 2010 г. - сухим и жарким, с большим дефицитом влаги.
Внесение дефеката в дерново-подзолистую почву оптимизировало ее физико-химические свойства, повысило величину pHKCl с 5,8 до 6,3 единиц, привело к уменьшению гидролитической кислотности (Н) с 2,10 до 1,62 мг-экв/100 г почвы и увеличению степени насыщенности почв основаниями (V) с 92,3 до 95,6%, а также увеличило содержание обменных оснований в почве до 33,15 мг-экв/100 г (табл. 2).
Применение дефеката улучшило физическое состояние почвы: содержание агрономически ценных агрегатов размером 0,25-10 мм увеличилось с 64,5 на контроле до 70,7% в варианте с дефекатом. Возрос коэффициент структурности с 1,82 (контроль) до 2,41 (с дефекатом). Важным аспектом изучения свойств дефеката и его влияния на почву было исследование взаимосвязи агрохимических параметров с численностью микроорганизмов. Внесение дефеката положительно влияло на накопление бактерий, использующих органический и минеральный азот, а также уменьшало численность грибной микрофлоры в 2 раза по сравнению с контролем (табл. 3). Коэффициент минерализации во всех вариантах опыта был около 1, что позволяет говорить о сбалансированности процессов минерализации, синтеза и ресинтеза органического вещества.
2. Агрохимическая характеристика дерново-подзолистой почвы (среднее за 2009-2010 гг.)
Показатель Вариант
Фон ]ЧхооР12оК12о (контроль, до посадки) Фон - ]ЧюоР12оК12о (контроль, после уборки) Фон + дефекат (после уборки)
рНКС1 5,8 5,8 6,3
Гумус, % 6,00 5,48 5,87
Р2О5, мг/кг 430,3 384,0 366
К2О, мг/кг 490 460 466
8, мг-экв/100 г 25,21 32,12 33,15
Нг, мг-экв/100 г 2,10 1,75 1,62
Степень насыщенности почв основаниями: V, % 92,3 94,8 95,6
3. Численность микроорганизмов под картофелем в слое почвы 0-30 см, вырастающих
Вариант Количество микроорганизмов, Грибы на среде Коэффициент
КОЕ/г почвы Чапека, % от обще- минерализации
на КАА на МПА на среде Чапека го количества МО КАА/МПА
Фон - ^ооР12оК12о (до посадки) 1,1-107 1,5-107 - - 0,73
Фон - М100Р120К120 (после уборки) 2,2-107 3,0-107 7,0-104 4,2 0,90
Фон + дефекат, 3 т/га (после уборки) 1,9-107 2,2-107 8,0-104 2,0 0,86
4. Влияние дефеката и минерального удобрения на урожай и качество _ клубней картофеля
Сорт Вариант Урожай, Прибавка Прибавка Выход клубней % от Сухое Содержание Содержание
т/га к контролю, т/га к контролю, % общей урожайности вещество, % крахмала, % витамина С, мг/100 г
2009 г. 2010 г. 2009 г. 2010 г. 2009 г. 2010 г. 30-80 г > 80 30-80 г > 80
2009 г. 2010 г. 2009 г. 2010 г. 2009 г. 2010 г.
Удача Фон - N^120^20 (Контроль) 15,2 22,7 - - 46,8 46,5 35,7 42,9 21,6 11,3 11,6 19,04 19,0
Фон + дефекат (доза 3 т/га) 19,8 28,7 4,6 6,0 30 26 66,1 29,1 14.6 79,1 23,9 12,2 12,4 18,96 19,2
Брянский деликатес Фон - N^120^20 (Контроль) 23,7 22,8 - - 34,8 49,2 53.9 34.2 17,3 12,4 12,8 18,87 18,8
Фон + дефекат (доза 3 т/га) 30,4 29,7 6,7 6,9 28 30 67,9 29,0 36,4 52,4 21,0 12,6 14,1 18,88 18,9
Брянская новинка Фон - N^120^20 (Контроль) 17,3 27,7 - - 63,9 31,9 16,0 60,3 24,3 14,1 17,4 18,78 20,3
Фон + дефекат (доза 3 т/га) 21,5 29,0 4,2 1,3 24 5 53,3 42,6 32,8 75,6 28,6 14,3 18,6 18,84 20,8
В 2009 г., когда количество выпавших осадков было выше, а температура воздуха - ниже средне-многолетних данных, реакция сортов картофеля на внесение дефеката была положительной. Наибольшей прибавкой урожая за время исследования характеризовались сорта Удача и Брянский деликатес соответственно 28 и 29% (табл. 4). В 2010 г. в условиях аномальной жары применение дефеката позволило повысить урожайность картофеля. В среднем за два года урожайность возросла от 3 до 7 т/га в зависимости от сорта.
Применение дефеката не однозначно сказалось в разных климатических условиях при анализе фракционного состава клубней картофеля. Так, в 2009 г., который характеризуется влажным и холодным, увеличилась содержание семенной фракции картофеля, а 2010 г. (сухой и жаркий) значительно увеличил содержание товарной фракции картофеля (более
80 г) по сравнению с контролем в среднем на 1530% у сортов «Удача» и «Брянский деликатес». В целом за 2 года использование дефеката совместно с минеральными удобрениями привело к увеличению товарной фракции всех сортов картофеля.
Применение дефеката значительно повлияло на качество клубней картофеля: содержание крахмала за два года увеличилось на 0,6-1,0%, а сухого вещества - на 1,3-3,7%. Внесение дефеката на содержание витамина С в клубнях картофеля существенного влияния не имело.
Таким образом, дефекат оптимизировал физико-химические свойства почвы, повысил величину рН, снизил гидролитическую кислотность, улучшил пищевой режим и повысил активность почвенной микрофлоры. Все эти качества почвы способствовали росту урожайности и улучшению качества картофеля.
Литература
1. Прянишников Д.Н. О влиянии реакции почв на рост растений // Удобрение и урожай, 1931, Т. 1. - С. 59-61.
2. Авдонин Н.С. Повышение плодородия кислых почв. - М.: Колос, 1969. - 304 с.
3. Корнилов М.Ф., Трунина З.В. Известкование кислых почв. - Л., 1960. - 68 с.
4. Шильников И.А., Сычев В.Г., Зеленов H.A., Аканова Н.И., Федотова JI.C. Известкование как фактор урожайности и почвенного плодородия. - М.: ВНИИА, 2008. - 340 с.
5. Минеев В.Г., Болышева Т.Н. Современные тенденции в изменении плодородия почв России // Российский химический журнал, 2005, Т. XLIX, № 3. - C. 5-10.
6. Славянский А.А., Кирейчева Л.В., Пузанова Л.Н. Отходы сахарного производства и их использование в сельском хозяйстве // Сахар, 2009, № 10. - С. 48-49.
7. Кирейчева Л.В., Перегудов С.В., Шилова Е.Ю. Использование удобрительно-мелиорирующей смеси на основе отходов сахарного производства для повышения плодородия малопродуктивных почв // Агрохимический вестник, 2010, № 1. - С. 22-24.
8. Трофимов И.Т., Макарычев С.В., Иванов А.Н. Использование дефеката для известкования почв Западной Сибири // Плодородие, № 4 (31), 2006. - С. 25-16.
References
1. Pryanishnikov D.N. O vliyanii reaktsii pochv na rost rasteniy // Udobrenie i urozhay, 1931, Т. 1. - P. 59-61.
2. Avdonin N.S. Povyshenie plodorodiya kislykh pochv. - М.: Kolos, 1969. - 304 p.
3. Kornilov M.F., Trunina Z.V. Izvestkovanie kislykh pochv. - L., 1960. - 68 p.
4. Shilnikov I.A., Sychev V.G., Zelenov N.A., Akanova N.I., Fedotova L.S. Izvestkovanie kak factor urozhaynosti i pochvennogo plodorodiya. - М.: VNIIA, 2008. - 340 p.
5. Mineev V.G., Bolysheva T.N. Sovremennye tendentsii v izmenenii plodorodiya pochv Rossii // Russian Chemical Journal, 2005, Т. XLIX, № 3. - P. 5-10.
6. Slavyanskiy A.A., Kireycheva L.V., Puzanova L.N. Othody sakhamogo proizvodstva I ih ispolzovanie v sel'skom khozyaistve // Sugar, 2009, № 10. - P. 48-49.
7. Kireycheva L.V., Peregudov S.V., Shilova E.Yu. Ispolzovanie udobritel'no-melioriruyushchey smesi na osnove otkhodov sakharnogo proizvodstva dlya povysheniys plodorodiya pochv // Agrochemical herald, 2010, № 1. - P. 22-24.
8. Trofimov I.T., Makarychev S.V., Ivanov A.N. Ispolzovanie defekata dlya izvestkovaniya pochv Zapadnoy Sibiri // Plodorodie, № 4 (31), 2006. - P. 25-16.
УДК 631.423.6:631.461:631.84
ИЗУЧЕНИЕ ГАЗООБРАЗНЫХ ПОТЕРЬ АЗОТА И ДИНАМИКА ПОЧВЕННОГО ДЫХАНИЯ В ЧЕРНОЗЕМЕ ВЫЩЕЛОЧЕННОМ
А.А. Прасолова
РГАУ-МСХА им. К.А. Тимирязева, e-mail: [email protected]
В статье рассмотрена проблема сохранения азота при внесении азотных удобрений, изучен размер и состав газообразных потерь азота из разных слоев чернозема выщелоченного и удобрений, что позволит найти пути снижения потерь азота и повышения доступности растениям элементов питания.
Ключевые слова: чернозем выщелоченный, почвенный азот, азот удобрений, почвенное дыхание.
GASEOUS NITROGEN LOSSES AND SOIL BREATHE DYNAMICS AT DIFFERENT LAYERS OF LEACHED CHERNOZEM
A.A. Prasolova
Russian Timiryazev State Agrarian University, e-mail: [email protected]
Problem of nitrogen saving in soil during nitrogen fertilizers use is researched, volume and structure of gaseous nitrogen losses from leached chernozem soil and fertilizers is researched. This will find way to decrease nitrogen losses and increase the availability of plant nutrition elements.
Keywords: leached chernozem, soil nitrogen, nitrogen from fertilizer, soil «breath».
Азот - наиболее дефицитный элемент питания для растений в большинстве почв. Азотные удобрения играют важную роль в повышении урожаев сельскохозяйственных культур на разных почвах. В зависимости от условий их применения размеры потерь азота удобрений в виде газообразных продуктов могут варьироваться в широких пределах [1]. Черноземы по сравнению с другими почвами характеризуются более высоким естественным плодородием, имеют мощный гумусовый горизонт, значительно больше содержат гумуса и общего азота в пахотном горизонте с постепенным снижением их по профилю [2]. Однако, несмотря на вы-
сокое плодородие черноземов, обеспеченность их усвояемыми формами азота очень часто невысока. Следовательно, в азотных удобрениях остро нуждаются не только дерново-подзолистые почвы, но и выщелоченные черноземы [3]. Следовательно, изучение путей рационального использования азотных удобрений, уменьшение газообразных потерь азота и содержания окислов азота в их составе - актуальная проблема.
Цель исследования заключалась в изучении газообразных потерь азота и почвенного «дыхания» из разных слоев чернозема выщелоченного. Лабораторные опыты проводили на кафедре агрономи-
