АГРОХИМИЯ, 2007, № 6, с. 42-49
Агроэкология
УДК 631.879.42:631.417:631.445.41(571.51)
ПОЛУЧЕНИЕ УДОБРИТЕЛЬНЫХ КОМПОЗИЦИЙ И ВЛИЯНИЕ ИХ НА СОДЕРЖАНИЕ И СОСТАВ ОРГАНИЧЕСКОГО ВЕЩЕСТВА В ЧЕРНОЗЕМЕ ОБЫКНОВЕННОМ КРАСНОЯРСКОЙ ЛЕСОСТЕПИ
© 2007 г. О. А. Ульянова*, В. В. Чупрова**, М. В. Луганцева**, В. Г. Кулебакин*
*Институт химии и химической технологии СО РАН 660049 Красноярск, ул. К. Маркса, 42, Россия E-mail: maestro1964@mail.ru **Красноярский государственный аграрный университет 660049 Красноярск, просп. Мира, 90, Россия Поступила в редакцию 04.10.2006 г.
Получены новые органо-минеральные удобрительные композиции на основе отходов деревообработки (осиновой коры) и минерального сырья (вермикулита). В полевом опыте в сосудах без дна (2002-2004 гг.) исследован процесс их трансформации в черноземе обыкновенном. Внесение удобрительных композиций способствовало повышению содержания гумуса в почве от высокого до очень высокого уровня. Тип подвижного гумуса почвы изменялся от фульватного на контроле до гуматно-фуль-ватного при дозе удобрительных композиций 150 т/га и до фульватно-гуматного - при дозе 300 т/га.
ВВЕДЕНИЕ
В России до 97% пахотных угодий имеют отрицательный баланс гумуса, т.е. неизбежно деградируют. Остановить этот процесс можно только внесением в почву органического вещества [1]. Однако традиционных органических удобрений не хватает, в связи с этим в настоящее время возрос интерес к использованию наиболее дешевых и экологически безопасных нетрадиционных видов удобрений, получаемых на основе отходов органического происхождения. К последним относится и древесная кора. На предприятиях деревообрабатывающей промышленности Красноярского края ежегодно образуется около 500 тыс. т коры, она чаще всего вывозится на свалки региона или сжигается. В то же время в своем составе кора содержит все основные элементы минерального питания, которые в процессе ее минерализации становятся доступными растениям. Известно, что древесную кору можно успешно применять для производства различных компостов: коронавоз-ных, короминеральных, коропометных и т.д. [2].
В интересах устойчивого развития Красноярского края и улучшения экологической обстановки на этой территории предлагается вовлекать древесную кору в хозяйственный оборот в качестве дополнительного источника сырья для получения на ее основе удобрительных композиций. Перспективным представляется применение в качестве компонента для таких композиций природных сорбентов, в частности, вермикулита. Главной особенностью, определяющей потребительскую ценность последнего, является его способность при нагреве выше 300°С вспучиваться и превра-
щаться в легкий пористый материал с объемной массой от 0.06 до 0.15 г/см3. Легкость процессов химического обмена и селективность сорбции определяют уникальность вспученного вермикулита. Он стерилен, стоек и долговечен. Имея в своем составе различные химические элементы (магний, калий, кальций, марганец, железо, кремний и др.), он служит активным биогенным стимулятором роста растений. Несмотря на уникальность этого минерального сырья, агрохимическая эффективность его в регионе еще не исследована. По данным Ах-тямова [3], разведанные запасы вермикулита Татарского месторождения, находящегося в СевероЕнисейском районе Красноярского края, составляют 2.3 млн. т, а прогнозные - около 5.0 млн. т.
Изложенное позволяет считать, что состав, свойства, запасы древесной коры и вермикулита определяют их как перспективные компоненты для приготовления удобрительных композиций. Многочисленными исследованиями показано эффективное применение органо-минеральной системы удобрений в сельскохозяйственном производстве [4-7]. Поэтому в задачи наших исследований входили разработка и приготовление новых рецептур органо-минеральных удобрительных композиций на основе отходов деревообрабатывающей промышленности (коры) и местного минерального сырья (вермикулита) и исследования влияния полученных удобрительных композиций на биологическую продуктивность и содержание и состав органического вещества в почве.
МЕТОДИКА ИССЛЕДОВАНИЯ
Для приготовления удобрительных композиций использовали осиновую кору и вермикулит. Красноярский край занимает первое место по ресурсам этой лесной культуры в стране [8]. Ежегодно только на одном Енисейском ЦБК образуется около 100 тыс. т. осиновой коры, которую можно перерабатывать в удобрительные композиции методом биоконверсии. Химический состав осиновой коры и вермикулита определяли методом спектрального анализа, а элементный состав коры - на анализаторе "Flash EA-1112, Thermo Quest".
Приготовление удобрительных композиций осуществляли по следующей схеме: 1. Кора осиновая (без внесения в нее минеральных добавок) -контроль; 2. Кора осиновая + NP,, (коромине-ральная композиция - КМК); 3. Кора осиновая + + Nj^P,, + 10% вермикулита (коровермикулитовая композиция - КВК). В технологическом цикле было предусмотрено 5-месячное компостирование измельченной до частиц размером 0.1-5.0 см осиновой коры отдельно и с добавлением 1.5% N и 0.25% Рс (по действующему веществу) на сухую массу коры (КМК) или 1.5% N^ 0.25% Рс и 10% вермикулита (КВК).
Полученные удобрительные композиции использовали в полевом мелкоделяночном опыте на стационаре, расположенном в Красноярской лесостепи (56° с.ш. и 92° в.д.). Опыт закладывали в сосудах без дна диаметром 50 см и высотой 60 см по схеме: 1. Почва без внесения удобрительных композиций - контроль; 2. Почва + кора осиновая; 3. Почва + КМК; 4. Почва + КВК. Почва -чернозем обыкновенный, занимающий в структуре почвенного покрова края 818.7 тыс. га [9]. В почве, отличающейся слабощелочной реакцией среды (pHH о 7.5), содержалось 6.96% гумуса, 0.25% общего азота, 174 мг/кг легкогидролизуемого азота, 0.20% валового фосфора.
Повторность опыта четырехкратная с последовательным расположением вариантов. Удобрительные композиции вносили в почву при закладке опыта весной в один прием в количестве 150 и 300 т/га перед посевом первой культуры в севообороте: кукуруза (2002 г.)-пшеница Ветлужанка (2003 г.)-овес Мутант (2004 г.). Трансформацию внесенных в почву удобрительных композиций оценивали по процессам минерализации и гумификации, происходящим в почве. Минерализацию органического вещества определяли по продуцированию СО2 абсорбционным методом в модификации Шаркова [10] на всех вариантах опыта с шагом 14 сут в четырехкратной повторности. Суммарное продуцирование углерода в виде C-CO2 за период наблюдений рассчитали методом линейного интерполирования по формуле:
,'B, + B2 B2 + B3 Bn 1 + Bn \ A = | 1 2 t1 + 2 312 + ... -2Ц--„t„ 10.237,
где А - суммарное количество С-С02, выделившееся за период наблюдений, в кг/га; Бъ В2, В3 ... Вп -соответственно величины первого, второго, третьего, п-ного измерений скорости продуцирования С02, кг/га за 24 ч; ¿2,1п _ 1 - периоды времени между измерениями, сут; 0.273 _ коэффициент пересчета С02 в С.
Содержание углерода микробной биомассы (См.в.) определяли регидратационным методом [11] в свежих образцах, отобранных после уборки кукурузы.
Для оценки влияния новых удобрительных композиций на процесс гумификации, происходящий в черноземе обыкновенном, ежегодно отбирали почвенные пробы до посева и после уборки растений в каждом варианте опыта. В них определяли содержание углерода гумуса (Сгумуса) по Тюрину [12] и углерода подвижного органического вещества (Спов). Определение Спов проводили из одной навески почвы последовательно: сначала водорастворимый углерод (СНг0), затем углерод, экстрагируемый 0.1 н. щелочью (С0.1 „. ]\аОН и в его составе углерод гуминовых кислот _ Сгк и углерод фульвокислот _ СфК) [13]. Запасы гумуса и подвижного гумуса на единицу площади оценивали с учетом плотности сложения в слое почвы 0-20 см.
Определение общего содержания азота, фосфора, калия проводили с использованием метода БиК-спектроскопии (аналитическая система на основе сканера МК-4250), легкогидролизуемого азота - методом Корнфилда [13].
Количественные характеристики, полученные в результате эксперимента, обработали методом дисперсионного анализа [14].
РЕЗУЛЬТАТЫ И ИХ ОБСУЖДЕНИЕ
Исходная осиновая кора, используемая нами для приготовления удобрительных композиций, содержала следующие элементы, %: О - 35.40, Са -9.30, Н - 5.40, А1 - 3.60; Fe - 2.52, № - 1.97, Mg -1.39, К - 0.18, Р - 0.06, Мп - 0.04, Zn - 0.04, В - 0.01. Имея кислую реакцию и зольность 5%, она характеризовалась низким содержанием азота, фосфора и калия, широким отношением С : N (табл. 1). Чтобы сузить это отношение и повысить удобрительные качества коры, а значит получить полноценное удобрение, мы компостировали кору с минеральными удобрениями. С целью повышения качества и увеличения удобрительного срока действия приготовленных нами короминеральных удобрительных композиций использовали в качестве добавки к ним вспученный вермикулит, содержащий, %: Si - 26.80, Mg - 9.05, Fe - 6.68, А1 - 2.55,
Таблица 1. Характеристика осиновой коры и удобрительных композиций, приготовленных на ее основе
Общие, % Легкогидро-лизуемый азот по Корнфилду, мг/кг
Вариант Сорг, % Рнн2о N Р К С : N
Кора Исходная 41.37 ± 0.21 5.0 ± 0.04 0.11 ± 0.02 0.06 ± 0.01 0.18 ± 0.07 176 ± 28 376
осины После компо- 40.04 ± 0.18 5.10 ± 0.05 0.41 ± 0.03 0.14 ± 0.01 0.29 ± 0.01 447 ± 12 98
КМК стирования Исходная 41.21 ± 0.48 6.02 ± 0.01 1.44 ± 0.04 0.18 ± 0.03 0.62 ± 0.01 640 ± 40 29
После компо- 40.64 ± 0.54 6.24 ± 0.03 1.54 ± 0.04 0.33 ± 0.03 0.65 ± 0.02 1661 ± 33 26
КВК стирования Исходная 40.84 ± 0.16 6.94 ± 0.01 1.30 ± 0.03 0.15 ± 0.01 0.67 ± 0.02 757 ± 22 31
После компо- 39.2 ± 0.09 7.05 ± 0.003 1.40 ± 0.04 0.34 ± 0.02 0.66 ± 0.02 2587 ± 42 28
стирования
К - 7.80, Са - 1.00, Т - 0.39, № - 0.25, Мп - 0.09. По химической природе вермикулит - силикат магния-алюминия-железа. В нем присутствуют микроэлементы, %: F - 0.05, Sr - 0.02, Сг - 0.023, Си - 0.015, Zn - 0.012, Cd - 0.003, РЬ - 0.001, N -0.0085, V - 0.0045, В - 0.0003. Количество токсичных элементов значительно ниже ПДК, что доказывает его экологическую безопасность.
Как видно из данных табл. 1, после 5
Для дальнейшего прочтения статьи необходимо приобрести полный текст. Статьи высылаются в формате PDF на указанную при оплате почту. Время доставки составляет менее 10 минут. Стоимость одной статьи — 150 рублей.