CC BY
56
УДК 631.445.41:631.879.4:631.86
ВЛИЯНИЕ РАЗЛИЧНЫХ СРЕДСТВ, ПРИГОТОВЛЕННЫХ НА ОСНОВЕ ПТИЧЬЕГО ПОМЕТА, НА ФИЗИКО-ХИМИЧЕСКИЕ СВОЙСТВА ЧЕРНОЗЕМА ОБЫКНОВЕННОГО ДЕГРАДИРОВАННОГО
© 2010 г. Л.М. Докучаева, Т.В. Усанина, Р.Е. Юркова,
Е.В. Долина, О.Ю. Шалашова
Приведено влияние различных средств, приготовленных на основе птичьего помета как удобрительной основы и фосфогипса, терриконовой породы, электролита травления стали как мелиорирующей основы на свойства чернозема обыкновенного деградированного.
Ключевые слова: щелочность, солонцеватость, компосты, удобрительно-мелиори-рующие средства, последействие.
It is shown the influence of the various means prepared on the basis of the bird's dung as fertilizing bases and phosphor plaster, waste breeds, electrolytes of steel etching as reclaiming basis on ordinary degraded blackearth properties.
Keywords: alkaline, over salting, composts, fertilizing-reclaiming means, aftereffect.
При орошении водой плохого качества возникают проблемы, связанные с ухудшением состояния земель. В первую очередь почвы подвергаются ощелачиванию и осо-лонцеванию в результате вымывания кальция вглубь.
Уменьшение кальция в почвенном растворе и в почвенном поглощающем комплексе (ППК) сопровождается диспергаци-ей почвенной массы, то есть потерей структурного состояния, и переходом органического вещества в более подвижные формы, что приводит к дегумификации почв, которая сопровождается не только потерей гумуса, но и переходом его в совершенно иное, более худшее, качество.
С этими явлениями можно бороться, а лучше предупреждать их путем внесения различных средств, способных устранять щелочность и солонцеватость почв и сохранять высококачественный гумус.
В 90-е годы сотрудниками ФГНУ РосНИИПМ были созданы органо-мине-ральные компосты (ОМК) на основе навоза крупного рогатого скота (КРС) в качестве удобрительной основы и фосфогипса (тер-риконовой породы, глауконита) в качестве мелиорирующей основы [1, 2]. Они обладают достаточной активностью и при одноразовом внесении улучшают свойства почв и способствуют увеличению урожай-
ности сельскохозяйственных культур на 60-80%.
Последействие их продолжается 6-7 лет, а при высокой культуре земледелия и при недопущении ухудшения мелиоративного состояния земель восстановления негативных свойств почв на мелиорированных землях не происходит.
Но в связи с отмиранием отрасли животноводства в нашей стране, практически исчерпаны источники органики в виде навоза КРС. Альтернативой ему на данный момент стал птичий помет.
Сотрудниками ФГНУ РосНИИПМ и ФГОУ ВПО НГМА в последние годы разработаны новые средства на основе птичьего помета для устранения (или снижения) негативных процессов в почвах, в частности, щелочности и солонцеватости.
Компоненты для приготовления этих средств выбирались на базе местных ресурсов c учетом наименьших затрат на их доставку.
Проведенные эксперименты в лабораторных условиях показали, что наилучшими по мелиорирующему и удобрительному эффекту являются ОМК, приготовленные на основе птичьего помета (П.п.) и фосфогипса (Ф) в отношении 1:1, П.п. и глауконита (Гл.) в отношении 1:1 и П.п., Ф и Гл. в отношении 1:1:1. Компосты готовятся
смешиванием компонентов ковшовым экскаватором прямо в поле. Затем смесь укладывается в штабель рыхлыми слоями высотой 1 м и укрывается соломой. Через несколько дней температура внутри штабеля поднимается до 60-70 °С, его уплотняют, температура внутри смеси снижается до 3035 °С. Поверх этого слоя точно так же укладывают новый слой смеси. После са-мообогревания его уплотняют, кладут следующий слой и так далее до высоты штабеля 3-4 м.
Уплотненный последний слой смеси укрывают, если есть, слоем соломы, а затем слоем почвы. В таком виде смесь хранится в штабеле до внесения ее в почву. Рыхло-плотное сложение дает полупревший компост. Потери органического вещества при таком хранении не превышают 25%, азота - 15%.
Удобрительно-мелиорирующие средства (УМС) с применением электролита травления стали (ЭТС) как мелиорирующего вещества можно готовить простым перемешиванием компонентов в определенном соотношении без компостирования, так как этот процесс требует для своего прохождения определенных условий, основными из которых являются влажность -70-78%, кислотность (рН - 6,8-7,2), соотношение углерода и азота (20-30), рыхлоплотное сложение смеси, равномерность смешивания, температура окружающей среды (более 10 °С), аэрация.
При использовании в качестве мелиорирующего компонента для приготовления компоста электролита травления стали нами в этом случае не выполнялись два условия: кислотность смеси составляла 5-6 единиц из-за того, что ЭТС имеет рН - 2, и не выдерживалось соотношение С и N.
Из множества приготовленных средств наилучшими по свойствам оказались УМС, приготовленные из П.п., терри-коновой породы (Т.п.) и ЭТС в соотношении 2:1:1, а также УМС из П.п. + ЭТС + Соломы (Сол.) в соотношении 1:2:1 и из П.п. + Т.п. + ЭТС + Сол. - 1:1:2:1.
Характеристика удобрительно-мелио-рирующих компостов и средств представлена в таблице 1. По своим показателям они отвечают технологическим и экологи-
ческим требованиям, а именно: влаги в них содержится не более 40%; мелиорирующая основа составляет более 20%; органическое вещество не менее 30%; фосфора и калия не менее 0,3% [3]. С этими средствами были проведены полевые опыты в ГП «Батай-ском» в 2004-2008 гг. - с ОМК и в 20072009 гг. - с УМС.
Расчет доз ОМК и УМС проводился по формуле на полное вытеснение натрия из ППК и замещение его на кальций. Для учета мелиорирующей основы используемых средств в формулу вводился поправочный коэффициент (К), который представлен в таблице 1.
Повторность опытов - трехкратная. Агротехника - общепринятая для черноземной зоны орошаемого земледелия Ростовской области. Орошение на опытном участке проводилось машиной ДДА-100 МА. Расчетный слой - 0-60 см, поливы осуществлялись, когда предполивная влажность снижалась до 80%. Образцы почвы отбирались осенью каждого года после уборки сельскохозяйственных культур.
Их анализ осуществлялся в экологоаналитической лаборатории ФГНУ РосНИИПМ по существующим ГОСТам общепринятыми методами.
Полевые опыты показали, что по своему воздействию на физико-химические свойства почв ОМК и УМС разделяются на быстро- и медленнодействующие средства.
Так, из таблицы 2 видно, что ОМК, приготовленные из П.п. + Ф уже в первый год устранили щелочность. Она составила всего 0,6 мг-экв/100 г почвы. В то же время на варианте с компостом из П.п. + Гл. почвы стали лишь слабощелочными (1,19 мг-экв/100 г), а на контроле она уже приблизилась к сильнощелочной (1,56 мг-экв/100 г). Об этом свидетельствуют не только результаты токсичной щелочности, определяемой (НСО3 - Са) + Mg + N в мг-экв/100 г по водной вытяжке, но и рН водной суспензии, которая на варианте с ОМК с фосфогипсом в первый год последействия составляла 7,4, а с глауконитом - 7,7 единиц.
В последующие годы последействия щелочность на мелиорированных вариантах не восстанавливалась, и даже после
Таблица 1
Характеристика органо-минеральных компостов и удобрительно-мелиорирующих средств
Соотношение компонентов Мелиорир. основа, в пересчете на чистый гипс, % Питательная основа, % Тяжелые металлы, мг/кг Влаж- ность, % К (поправочный коэффициент)
П.п. Ф Гл. Т.п. ЭТС Сол. масса орг. в-ва N P2O5 Zn Cd № Pb
Компост из П.п. и Ф
1 1 0 0 0 0 49 50 1,60 0,8 33 0,1 11 13 4 28 2,04
Компост из П.п. и Гл.
1 0 1 0 0 0 38 50 0,91 2,6 35 0,1 15 11 6 25 2,63
Компост из П.п., Ф, и Гл.
1 1 1 0 0 0 57 34 1,20 1,7 23 0,1 10 9 4 26 1,75
УМС из П.п., Т.п. и ЭТС
2 0 0 1 1 0 37 30 0,58 0,72 27 0,1 12 14 7 35 2,70
УМС из П.п., ЭТС и Сол.
1 0 0 0 2 1 36 45 0,48 0,70 20 0,1 10 12 3 37 2,78
УМС из П.п., Т.п., ЭТС и Сол.
1 0 0 1 2 1 36 38 0,49 0,69 22 0,1 12 14 5 42 2,78
Таблица 2
Влияние различных органо-минеральных компостов на физико-химические свойства чернозема обыкновенного деградированного, ГП «Батайское» Аксайского района Ростовской области (слой 0-40 см)
Варианты опыта Щелочность % от ШІК Уменьшение солон-цеватости, %
(НСОэ - Са) + Mg + Ш, мг-экв/100 г С а 2 + N а 2 +
До мелиорации
Контроль 1,28 66 7
1 -й год последействия
Контроль 1,56 66 7
Компост (П.п. + Ф - 1:1) 0,60 76 4 43
Компост (П.п. + Гл. - 1:1) 1,19 70 5 29
Компост (П.п. + Ф + Гл. - 1:1:1) 0,60 76 4 43
2-й год последействия
Контроль 1,50 65 7 0
Компост (П.п. + Ф - 1:1) 0,63 81 3 57
Компост (П.п. + Гл. - 1:1) 0,81 77 4 43
Компост (П.п. + Ф + Гл. - 1:1:1) 0,63 82 3 57
3-й год последействия
Контроль 1,42 65 8 +14
Компост (П.п. + Ф - 1:1) 0,43 82 1 85
Компост (П.п. + Гл. - 1:1) 0,70 78 3 57
Компост (П.п. + Ф + Гл. - 1:1:1) 0,65 84 1 85
4-й год последействия
Контроль 1,34 67 6 14
Компост (П.п. + Ф - 1:1) 0,71 83 1 85
Компост (П.п. + Гл. - 1:1) 0,82 80 2 71
Компост (П.п. + Ф + Гл. - 1:1:1) 0,67 85 2 85
ПДП 0,7-1,0 85-80 1-3
ОП <0,7 >85 1
третьего года последействия на варианте ОМК из П.п. и глауконита достигла предельно-допустимого параметра (ЦДЛ), а к четвертому году - оптимального параметра (ОЛ), то есть полностью исчезла.
Рассматривая результаты изменения состава ППК, можно отметить, что при применении фосфогипсодержащих компостов содержание обменного натрия уже в первый год последействия, по сравнению с контролем, уменьшилось на 43%, а в варианте с глауконитосодержащим компостом
- всего на 29%. С уменьшением № ППК насыщался кальцием. В последующие годы на вариантах с фосфогипсом натрий вытеснялся в меньшей степени, чем на вари-
анте с глауконитом, а к четвертому году последействия их воздействие на солонце-ватость практически сравнялось.
Это объясняется тем, что фосфогипс
- мелиорант, обладающий кислой реакцией и хорошей растворимостью, и его мелиорирующая активность проявляется уже в первый год после внесения ОМК, приготовленного с фосфогипсом.
Эффект влияния глауконитосодержащего компоста на рассолонцевание земель увеличивается из года в год и, возможно, срок его последействия продлится намного дольше, чем фосфогипсосодержащих ком-постов, поэтому, по скорости воздействия на физико-химические свойства чернозема
обыкновенного деградированного, они нами разделены на быстро- и медленнодействующие средства.
УМС также были испытаны в лабораторных опытах, и с лучшими из них был заложен полевой опыт в том же ГП «Ба-тайское» Ростовской области на черноземе более деградированном.
В качестве контроля взят вариант без внесения УМС и для сравнительной характеристики вариант с компостом, приготовленным из П.п. и Ф, в соотношении 1:1 как лучший компост по воздействию на физико-химические свойства почв.
Результаты исследований представлены в таблице 3. Они свидетельствуют о том, что средства, приготовленные с двумя частями ЭТС, так же как и фосфогипсосо-держащие ОМК, в первый год полностью
устраняют щелочность, а по снижению со-лонцеватости делятся также на быстро- и медленнодействующие вещества. Например, УМС из П.п. + ЭТС + Сол, приготовленного в отношении 1:2:1, уменьшило содержание обменного натрия в первый год последействия на 36%, а на лучшем варианте с компостом его снижение произошло на 55%. Во второй год действие средств с 2 частями ЭТС постепенно стало возрастать, и к третьему году разница в уменьшении солонцеватости между лучшим вариантом и УМС с 2 частями ЭТС составила 9% вместо 19% в первые годы. Активность УМС с 1 частью ЭТС в большей степени проявилась к третьему году последействия, то есть такое средство также можно отнести к медленнодействующим.
Таблица 3
Влияние удобрительно-мелиорирующих средств на физико-химические свойства чернозема обыкновенного деградированного, ГП «Батайское» Аксайского района
Ростовской области (слой 0-40 см)
Варианты опыта Щелочность % от Ш1К Уменьшение солон-цеватости, %
(НСОз - Са) + Mg + Na, мг-экв/100 г Са2+ Na2+
До мелиорации
Контроль 1,40 71 11
1 -й год последействия
Контроль 1,56 70 11
Компост (П.п. + Ф - 1:1) Са>НСОз* 76 5 55
УМС (П.п. + Т.п + ЭТС) - 2:1:1 0,97 73 9 18
УМС (П.п. + ЭТС + Сол) - 1:2:1 Са>НСОз* 74 7 36
УМС (П.п. + Т.п. + ЭТС + Сол) -1:1:2:1 Са>НСОз* 74 8 27
2-й год последействия
Контроль 1,60 69 12 +9
Компост (П.п.+Ф - 1:1) Са>НСОз* 77 4 64
УМС (П.п. + Т.п. + ЭТС) - 2:1:1 Са>НСОз* 75 7 36
УМС (П.п. + ЭТС + Сол) - 1:2:1 Са>НСОз* 75 6 45
УМС (П.п. + Т.п. + ЭТС + Сол) -1:1:2:1 Са>НСОз* 76 6 45
3-й год последействия
Контроль 1,3 70 10 9
Компост (П.п. + Ф - 1:1) Са>НСОз* 77 3 73
УМС (П.п. + Т.п. + ЭТС) - 2:1:1 Са>НСОз* 76 5 54
УМС (П.п. + ЭТС + Сол) - 1:2:1 Са>НСОз* 78 4 64
УМС (П.п. + Т.п. + ЭТС + Сол) -1:1:2:1 Са>НСОз* 79 4 64
Примечание: Са>НСО3* - почвы нещелочные.
Таким образом, используя местные отходы промышленности, кальцийсодержащие минеральные залежи и отходы птицефабрик, можно готовить без особых затрат органо-минеральные компосты и
удобрительно-мелиорирующие средства, которые способствуют улучшению физикохимических свойств черноземов деградированных, а именно устраняют щелочность и снижают солонцеватость.
Литература
1. Скуратов, Н.С. Роль органо-минеральных компостов в повышении продуктивности деградированных черноземов / Н.С. Скуратов, О.Ю. Шалашова // Сборник научных трудов НГМА. - Новочеркасск, 1996.
2. Шалашова, О.Ю. Влияние органо-минеральных компостов на плодородие орошаемых обыкновенных черноземов: автореф. ... канд. с.-х. наук (11.00.11, 06.01.04) / О.Ю. Шалашова. - Новочеркасск, 1999. - 22 с.
3. Воеводина, Л.А. Требования к промышленным отходам и местным сырьевым ресурсам при приготовлении органо-минеральных компостов и смесей / Л.А. Воеводина, О.Ю. Шалашова, С.Л. Гарин // Современные проблемы мелиорации земель, пути и методы их решения: сб. науч. тр. / ФГНУ «РосНИИПМ». Ч. 2. - Новочеркасск: ООО «Геликон», 2003.
Сведения об авторах Докучаева Лидия Михайловна - канд. с.-х. наук Российского научно-исследовательского института проблем мелиорации, ведущий научный сотрудник отдела освоения и использования орошаемых земель (г. Новочеркасск). Тел. 8 (8635) 26-65-00, 8-950-862-17-28. E-mail: rosniipm@novoch.ru
Усанина Татьяна Владимировна - канд. с.-х. наук Российского научно-исследовательского института проблем мелиорации, старший научный сотрудник отдела освоения и использования орошаемых земель (г. Новочеркасск). Тел.8 (8635) 26-65-00.
E-mail: rosniipm@novoch.ru.
Юркова Рита Евгеньевна - канд. с.-х. наук Российского научно-исследовательского института проблем мелиорации, старший научный сотрудник отдела освоения и использования орошаемых земель (г. Новочеркасск). Тел.8 (8635) 26-65-00, 8-904-347-98-28. E-mail: rosniipm@novoch.ru
Долина Елена Владимировна - младший научный сотрудник отдела освоения и использования орошаемых земель Российского научно-исследовательского института проблем мелиорации (г. Новочеркасск). Тел.8 (8635) 26-65-00. E-mail: rosniipm@novoch.ru
Шалашова Ольга Юрьевна, канд. с.-х. наук, доцент Новочеркасской государственной мелиоративной академии (г. Новочеркасск). Тел. 8 (8635) 25-88-99.
Information about the authors Dokuchaeva Lidia Mikhailovna - Candidate of Agricultural Sciences of Russian Research Institute of Melioration Problems, leading research assistant of department of irrigated lands’ development and application (Novocherkassk). Phone: 8 (8635) 26-65-00, 8-950-862-17-28.
E-mail: rosniipm@novoch.ru
Usanina Tatyana Vladimirovna - Candidate of Agricultural Sciences of Russian Research Institute of Melioration Problems, senior researcher of department of irrigated lands’ development and application (Novocherkassk). Phone: 8 (8635) 26-65-00.
E-mail: rosniipm@novoch.ru
Yurkova Rita Evgenievna - Candidate of Agricultural Sciences of Russian Research Institute of Melioration Problems, senior researcher of department of irrigated lands’ development and application (Novocherkassk). Phone: 8 (8635) 26-65-00, 8-904-347-98-28.
E-mail: rosniipm@novoch.ru
Dolina Elena Vladimirovna - junior researcher of department of irrigated lands’ development and application of Russian Research Institute of Melioration Problems (Novocherkassk). Phone: 8 (8635) 26-65-00. E-mail: rosniipm@novoch.ru
Shalashova Olga Yurievna - Candidate of Agricultural Sciences, assistant professor of Novocherkassk State Meliorative Academy. Phone: 8 (8635) 25-88-99.
УДК 631.353.722.001.1
ИССЛЕДОВАНИЕ ЦЕНТРОБЕЖНЫХ МОМЕНТОВ ИНЕРЦИИ РАБОЧИХ ОРГАНОВ МЕЛИОРАТИВНЫХ МАШИН И БОКОВЫХ ДИНАМИЧЕСКИХ РЕАКЦИЙ НА ИХ ОПОРЫ ПРИ РАБОТЕ НА СКЛОНАХ
© 2010 г. Т.А. Погоров
Дана методика расчета центробежных моментов инерции рабочих органов мелиоративных машин, а также определения боковых динамических реакций на их опоры, при работе на склонах с различными углами заложения.
Ключевые слова: режущий аппарат, центробежные моменты инерции, осевые моменты инерции, оси, динамические боковые давления.
It is given a calculation method of the centrifugal moments of inertia of meliorative cars’ working bodies, and also a determining method of lateral dynamic reactions on their support while working on slopes with various putting corners.
Keywords: cutting device, centrifugal moments of inertia, axial moments of inertia, axis, dynamic lateral pressure.
При работе мелиоративной техники на откосах каналов, как правило, базовая силовая установка располагается на дамбе канала, а рабочее оборудование - на откосе (склоне). Вследствие этого происходят изменения центробежных моментов инерции рабочих органов мелиоративных машин и боковых динамических реакций на их опоры. Изменения центробежных моментов инерции рабочих органов и боковых динамических реакций на их опоры зависят от угла заложения откосов, то есть от угла наклона рабочего органа. Все вышеизложенное необходимо учитывать при проек-
тировании мелиоративной техники на предмет ее работоспособности и безопасности эксплуатации в заданных условиях. Проведем теоретические исследования изменения центробежных моментов инерции рабочих органов и боковых динамических реакций на их опоры на примере шнековой мелиоративной косилки.
Режущий аппарат (РА) мелиоративной косилки имеет плоскость материальной симметрии х г, совмещенную с плоскостью рисунка (рис. 1).
При опускании РА на откос канала мы имеем осевые моменты инерции / и
