CC BY
43
АГРОНОМИЯ И ЛЕСНОЕ ХОЗЯЙСТВО
УДК 631.445.41:631.42:631.879.4
ВЛИЯНИЕ УДОБРИТЕЛЬНО-МЕЛИОРИРУЮЩИХ КОМИОСТОВ НА ФИЗИКО-ХИМИЧЕСКИЕ СВОЙСТВА ЧЕРНОЗЕМА ОБЫКНОВЕННОГО ДЕГРАДИРОВАННОГО
Л.М. Докучаева, кандидат сельскохозяйственных наук Р.Е. Юркова, кандидат сельскохозяйственных наук
ФГБНУ Российский научно-исследовательский институт проблем мелиорации
О.Ю. Шалашова, кандидат сельскохозяйственных наук
ФГБОУ Новочеркасская государственная мелиоративная академия
В статье рассмотрены результаты исследований влияния удобрительно-мелиорирующих компостов, приготовленных из птичьего помета, фосфогипса и глауконита на щелочность, солонцеватость черноземов обыкновенных, подверженных деградации в результате поливов слабоминерализованной водой сульфатнонатриевого состава.
Ключевые слова: щелочность, солонцеватость, химическая мелиорация, фосфогипсо-и глауконитосодержащие компосты.
Орошение черноземов водами неблагоприятного состава сопровождается потерей плодородия из-за развития процессов ощелачивания, солонцеватости и других [1, 2, 5].
Многолетние исследования по мелиорации солонцовых почв показали, что наилучшим химическим мелиорантом является фосфогипс, но он в малой степени способствует накоплению органики в почве [3, 4]. Использование фосфогипса с последующим внесением органики по мелиорирующему эффекту дает наиболее положительные результаты, но экономически не оправдывается, так как требуется двойной проход техники и доставка фосфогипса во многие регионы обходится очень дорого [3].
В связи с этим, нами осуществлен поиск компонентов из местных ресурсов для создания новых удобрительно-мелиорирующих средств. Они заменят традиционные способы улучшения свойств почв, которые выполнялись путем использования больших доз мелиорантов, минеральных и органических удобрений.
На основе фосфогипса (Ф), привозного кальцийсодержащего мелиоранта, глауконита (Гл.) - местной кальцийсодержащей
минеральной залежи и птичьего помета (Пп) были приготовлены удобрительно-мелиорирующие компосты.
Оптимальные соотношения этих компонентов определены в лабораторном опыте. Затем непосредственно в поле были приготовлены смеси и после 3-х месячного компостирования внесены на делянки в трехкратной повторности осенью 2004 года.
Схема полевого опыта:
1 Контроль - без мелиорантов. 5 Компост (Пп + Ф) - 19 т/га.
2 Птичий помет - 16 т/га. 6 Компост (Пп + Гл.) - 25 т/га.
3 Фосфогипс - 10 т/га. 7 Компост (Пп + Ф + Гл.) - 17 т/га.
4 Глауконит - 13 т/га.
Агротехника - общепринятая для Ростовской области. В опыте влажность почвы на посевах сельскохозяйственных культур (2005 г. -картофель, 2006 г. - озимая пшеница, 2007 г. - капуста, 2008 г. - яровой ячмень + горчица, 2009 г. - подсолнечник, 2010 г. - картофель) поддерживалась на уровне 75-80 % НВ. Поливы осуществлялись дождевальной машиной ДДА - 100 МА. Поливные воды имели минерализацию 1,7-1,9 г/дм3, а состав - сульфатно-натриевый.
Образцы отбирались строго на постоянных площадках по всем вариантам опыта осенью каждого года по слоям: 0-20, 20-40, 40-60, 60-80, 80-100 см. Грунтовые воды на участке располагались глубже 2,5 м и не оказывали влияния на почвообразовательные процессы.
Основными показателями физико-химических свойств почв являются общее содержание солей, сумма токсичных солей, токсичная щелочность, солонцеватость, характеризуемая наличием обменного натрия в почвенном поглощающем комплексе (ППК), и содержание обменного кальция и магния в ППК.
Поскольку до мелиорации черноземы были не засолены, то в течение 6 лет на всех вариантах их содержание не превышало предельно-допустимых параметров (ПДП) 0,15-0,25 %. Однако
лучшими вариантами по снижению солей в течение 5 лет оставались варианты с внесением Ф и компостов, приготовленных из Пп + Ф и Пп + Ф + Гл. Они находились на уровне 0,6-0,8 %. К 6 году исследований, когда мелиорирующая способность мелиорантов и компостов стала угасать, а поливы картофеля были осуществлены довольно высокой нормой в 2400 м3/га слабоминерализованной водой сульфатнонатриевого состава, содержание солей по всем вариантам увеличилось до 0,1-0,13 % на промелиорированных вариантах и до 0,13-0,15 % на варианте с Пп и на контроле. Аналогичные данные получены и по содержанию токсичных солей.
До мелиорации черноземы обыкновенные, по классификации Зимовца, в верхнем 40 см слое были среднещелочные, глубже -сильнощелочные. Динамика щелочности до мелиорации и в последействии мелиорантов и компостов представлена на рисунке 1.
1.8 1.6 1.4 1,2 1 0,8 0.6 0,4 0,2
До
мелиорации —•— Контроль —х— Гл.
—|— Пп + Ф + Гл.
3
Пп
Пп + Ф
пдп
4 5 б
Годы последействия —±—ф —Пп + Ф
— оп
Рисунок 1 - Изменение щелочности в слое 0-40 см мелиорируемых черноземов обыкновенных
На контроле и вариантах с птичьим пометом щелочность устранить не удалось, и она оставалась в течение шести лет выше ПДП. Это объясняется тем, что птичий помет, имея щелочную реакцию, не способен на нее повлиять. В первый год последействия лучшими в этом плане были фосфогипс, имеющий кислую реакцию, и фосфогипсосодержащий компост Пп + Ф.
На этих вариантах щелочность составляла соответственно 0,60-0,65 мг-экв./ 100 г, на вариантах с глауконитом, имеющим нейтральную реакцию, - 0,9 мг-экв./100 г почвы. При этом нейтрализовался только верхний 0-20 см слой, глубже процесс нейтрализации проявился только со второго года его последействия.
Такая же ситуация складывалась с глауконитосодержащим компостом Пп + Гл., мало повлиявшим на нейтрализацию щелочности (1,19 мг-экв./100 г). Трехкомпонентный компост Пп + Ф + Гл. по снижению щелочности занимал среднее положение между вариантами с внесением фосфогипса в чистом виде, компостом из Пп + Ф. После второго года последействия мелиорантов и компостов ситуация со щелочностью оставалась та же, только на несколько единиц была ниже. Особенно хорошо сработали глауконит и компост из Пп + Гл. Видимо, стала проявляться мелиорирующая активность этого мелиоранта.
К третьему году последействия наилучшими вариантами по снижению щелочности являлись также Пп + Ф, Ф и Пп + Ф + Гл., имеющие щелочность ниже 0,6 мг-экв./ЮО г.
После четвертого года последействие компоста из Пп + Ф и фосфогипса не принесло значительных изменений в содержании щелочности, а вот глауконит и глауконитосодержащие компосты продолжали ее нейтрализовать и по своим показателям все варианты уже находились в пределах оптимальных параметров (ОП), кроме контроля и птичьего помета. Данные 2009 г. (пятый год последействия) аналогичны результатам 2008 г. В 2010 г. щелочность по всем вариантам резко возросла из-за усиления водной нагрузки на чернозем. В этот год на опытном участке возделывался картофель, который потребовал поливов с оросительной нормой в 2400 м3/га. Это усугубило ситуацию по щелочности, к тому же мелиоранты и компосты к шестому году исследования теряли свою мелиоративную способность. И все же наилучшими и в этот год по снижению щелочности оставались фосфогипс (1,0 мг-экв./ЮО г), компост из Пп + Ф (1,0 мг-экв./ЮО г) и Пп + Ф + Гл. (1,0 мг-экв./ЮО г). Они сдерживали процесс увеличения щелочности в результате использования для поливов вод плохого качества.
Данные по щелочности подтверждаются результатами определения pH водной суспензии. Этот показатель практически копировал изменение щелочности в динамике.
Задача кальцийсодержащих мелиорантов и компостов состояла в насыщении почвенного раствора кальцием и в снижении солонцеватости почв путем замены обменного натрия и частично магния в 1111К на кальций.
Рассматривая результаты изменения состава ППК, можно отметить, что наилучшими в этом отношении оказались компосты из Пп + Ф, Пп + Ф + Гл. и Ф. На этих вариантах по содержанию обменного натрия к третьему году последействия были достигнуты оптимальные параметры, на варианте с Гл. и глауконитосодержащим компостом они пока остались на границе предельно-допустимых параметров (ПДП), а на варианте с Пп и на контроле были выше ПДП (рис. 2).
Мелиорирующий эффект фосфогипсосодержащих компостов проявлялся с первого года последействия и усиливался из года в год, охватывая всю сорокаметровую толщу почвы. При этом в первый год последействия количество обменного Na при внесении фосфогипса уменьшилось в слое 0-20 см на 43 %, в слое 20-40 - на 29 %, при внесении компоста Пп + Ф соответственно 57-43 %, на варианте с глауконитом - 15-15 %, компоста Пп + Гл. - 28-28 %.
До 1 2 3 4 5
мелиорации Годы последействия
—♦— Контроль —и— Пп —*— Ф
—х— Гл. —*— Пп + 'I' —Пп + Гл.
—I—Пп + Ф + Гл. -----ПДП -ОП
Рисунок 2 - Изменение обменного № на мелиорируемом черноземе обыкновенном в слое 0-40 см
На четвертый и пятый годы последействия компост из Пп + Гл. и Гл. активизировались и содержание обменного № достигло 2 %, находясь между ПДП и ОП. Действие фосфогипса и фосфогипсосодержащих компостов стало затухать, но снижение поливных норм на ячмене и картофеле в 2008-2009 годах (соответственно 1500 и 800 м3/га) позволило стабилизировать процессы осолонцевания. Это подтвердили результаты, полученные на контроле и на варианте с Пп. К шестому году исследований усиление водной нагрузки в результате поливов картофеля слабоминерализованной водой сульфатнонатриевого состава (ОН = 2400 м3/га) способствовало уже
восстановлению процессов осолонцевания. В первом ряду оказался вариант с глауконитом. Содержание обменного натрия к осени 2010 г. на нем составило 4 %. Лучший вариант - с Пп + Ф + Гл., в котором сочетались быстродействующий (фосфогипс) и медленнодействующий (глауконит) мелиоранты, показал себя более эффективным. В 0-40 см слое почв этого варианта содержание обменного натрия от Е 1111К к 6 году последействия составляло всего 2 %, а в почвах с фосфогипсом и компостами из Пп + Ф и Пп + Гл. - по 3 %, то есть на уровне ПДП.
В меньшей степени вытеснялся из 1111К обменный магний, но его содержание по вариантам также уменьшилось и после 3 лет последействия на варианте Пп + Ф + Гл., Пп + Ф он достиг в слое почвы
0-40 см 15-17 % от ППК, на вариантах с глауконитосодержащими средствами - 19 %, с глауконитом - 25 %, в то время как на контроле и Пи соответственно 27-26 % от суммы ППК.
После четвертого и пятого года последействия содержание обменного магния оставалось стабильным, а к шестому году его количество по всем вариантам возросло до величин, расположенных ближе к ПДП - 20 % от Е ППК.
Соответственно с уменьшением обменного № и ППК обогащался кальцием и на лучших вариантах Ф, Пп + Ф + Гл., Пп + Ф в первый год последействия его содержание в 0-40 см слое находилось выше 70 %, а на контроле - 66 %. К третьему году последействия на этих вариантах его количество располагалось между ПДП и ОП, то есть 80-85 % от 2 ППК (рис. 3).
Лучшие варианты - это фосфогипсосодержащие компосты 82-83 % и фосфогипс - 80 % от Е ППК. В первые годы сказывается их быстрое действие на почвы за счет кислой реакции фосфогипса и его высокой растворимости. И это длится до 2009 г. (после 5 лет последействия). Показатели по кальцию, как и по магнию, остаются на одном и том же уровне. Но осенью 2010 г., когда в вегетационный период почвы насыщались натрием из-за больших поливных норм водой сульфатно-натриевого состава, произошел сдвиг обменных реакций в сторону накопления обменного натрия в ППК и выхода кальция из него, поэтому даже на лучших вариантах содержание кальция (Пп + Ф + Гл.) было на грани и даже ниже ПДП.
Рассматривая изменение состава ППК по слоям, необходимо отметить, что на вариантах с фосфогипсосодержащими компостами и фосфогипсом мелиорации подвергался в целом 0-40 см слой, на вариантах с глауконитосодержащими компостами мелиорировался чаще всего 0-20 см слой. Динамика состава ППК в метровом слое аналогична динамике 0-40 слоя, так как глубже 40 см ситуация по этому показателю и другим физико-химическим свойствам практически оставалась стабильной.
4 5 6
Годы последействия
• Пп + Гл.
— оп
До 1
мелиорации
—•— Контроль >< Гл.
—|—Пп + Ф + Гл.
—®—Пп
—*—Пп + Ф
----пдп
Рисунок 3 - Изменение обменного Са на мелиорируемом черноземе обыкновенном в слое 0-40 см
Выводы: 1. Для мелиорации солонцовых почв целесообразнее использовать удобрительно-мелиорирующие компосты, при одноразовом внесении которых в черноземе деградированном одновременно снижается щелочность и солонцеватость за счет мелиорирующей основы и улучшается питательный режим благодаря удобрительной составляющей.
2. Фосфогипсосодержащие компосты Пп + Ф и Пп + Ф + Гл. являются быстродействующими мелиорантами, и они проявляют свое положительное воздействие уже с первого года последействия, а глауконитосодержащие - медленнодействующие компосты. Их влияние на щелочность, солонцеватость и накопление кальция обнаруживается в основном с третьего года последействия.
Библиографический список
1. Айдаров, И. П. Мелиоративный режим орошаемых земель и пути его улучшения [Текст] / И. П. Айдаров, А. И. Голованов //Гидротехника и мелиорация. - 1986. -№ 8. - С. 44^17.
2. Деградация и охрана почв [Текст] / Под общей ред. акад. РАН Г. В. Добровольского. -М.: МГУ, 2002.-654 с.
3. Мелиорация солонцовых почв в условиях орошения [Текст] /Н.С. Скуратов [и др.] // Новочеркасск : «НОК», 2005. - 180 с. .
4. Рекомендации по использованию фосфогипса для мелиорации солонцов [Текст]. -М.: Почвенный ин-т им. В. В. Докучаева РАСХН, 2006. - 46 с.
5. Скуратов, Н. С. Использование и охрана орошаемых черноземов [Текст] / Н.С. Скуратов, JI. М. Докучаева, О. Ю. Шалашова. - М.: Изд-во ГУ ЦНТИ «Мелиоводоинформ», 2001. - 346 с.
E-mail: [email protected]
