научная статья по теме ИЗМЕНЕНИЕ СВОЙСТВ И ПРОДУКТИВНОСТИ ЧЕРНОЗЕМА ВЫЩЕЛОЧЕННОГО И СЕРОЙ ЛЕСНОЙ ПОЧВЫ ПОД ВЛИЯНИЕМ МЕЛИОРАНТОВ Сельское и лесное хозяйство

Текст научной статьи на тему «ИЗМЕНЕНИЕ СВОЙСТВ И ПРОДУКТИВНОСТИ ЧЕРНОЗЕМА ВЫЩЕЛОЧЕННОГО И СЕРОЙ ЛЕСНОЙ ПОЧВЫ ПОД ВЛИЯНИЕМ МЕЛИОРАНТОВ»

^=АГРОХИМИЯ ПОЧВ

УДК 631.8

ИЗМЕНЕНИЕ СВОЙСТВ И ПРОДУКТИВНОСТИ ЧЕРНОЗЕМА ВЫЩЕЛОЧЕННОГО И СЕРОЙ ЛЕСНОЙ ПОЧВЫ ПОД ВЛИЯНИЕМ МЕЛИОРАНТОВ

© 2015 г. А. Х. Яппаров, Л. М.-Х. Биккинина, И. А. Яппаров, Ш. А. Алиев, А. М. Ежкова, В. О. Ежков, Р. Р. Газизов

Татарский НИИ агрохимии и почвоведения, 420159, Казань, ул. Оренбургский тракт, 20а e-mail: liliyaagro@mail.ru, niiaxp2@mail.ru Поступила в редакцию 25.08.2014 г.

Результатами полевых исследований по изучению влияния фосфоритов, глауконитов и цеолитов на чернозем выщелоченный установлено уменьшение обменной кислотности почвы, увеличение содержания суммы доступных фосфатов первой и второй группы (Са—Pi и Са—Р2), водорастворимого и обменного калия, улучшение активности микрофлоры в ризосфере и ускорение роста биомассы микроорганизмов. Агроминералы обеспечили достоверные прибавки урожая зерна яровой пшеницы от возрастающих доз мелиорантов на черноземе выщелоченном. В вегетационных исследованиях выявлено существенное влияние водной суспензии наноструктурного цеолита в дозе 1 т/га на агрохимические и биологические свойства серой лесной среднесуглинистой почвы и урожайность гречихи по сравнению с цеолитом стандартного помола в дозе 15 т/га. Изменения свойств исследуемой почвы и прибавки зерна под влиянием водной суспензии наноструктурного цеолита в дозе 0.1 т/га и цеолита стандартного помола были сопоставимы при расходе мелиоранта в 150 раз меньше.

Ключевые слова: фосфориты, глаукониты, глауконитовые пески, цеолиты, цеолитсодержащая порода, водная суспензия наноструктурного цеолита, удобрение.

DOI: 10.7868/S0032180X15100135

ВВЕДЕНИЕ

Агрохимическое минеральное сырье — это полезные ископаемые, способствующие улучшению агрохимических и агрофизических свойств почвы и содержащие питательные вещества для растений. Особо остро вопросы использования местного минерального сырья стали подниматься в последние годы в связи с необходимостью вовлечения в производственную деятельность полезных ископаемых с новыми качественными показателями, способствующими улучшению физико-химических свойств почвы, для производства экологически безопасной продукции [1, 5, 10].

Республика Татарстан имеет богатые месторождения фосфоритов, глауконитов, цеолитов и т. д.

По некоторым данным [3, 25, 26], фосфоритная продукция, применяемая в качестве удобрения, обеспечивала прибавку урожая зерна озимой ржи на уровне 6 ц/га. Выявлена эффективность применения в качестве мелиорантов минерала из группы слюд — глауконита [6, 8].

По материалам Всероссийского НИИ экономики минерального сырья и геологоразведочных работ кварцево-глауконитовые пески Волго-Камского района содержат до 50% глауконита.

Последний может включать до 9% калия (К2О) в бесхлорной форме и квалифицироваться как калийное удобрение. Поскольку глауконитовые пески сопутствуют конкреционным фосфоритам (Р2О5 до 3—5%), их можно отнести и к фосфорному удобрению. В то же время глауконитовые пески в отношении отдельных питательных компонентов (К2О и Р2О5) не могут конкурировать с водорастворимыми удобрениями, однако учитывая такие полезные качества, как наличие микроэлементов, ионообменные и водоудерживающие свойства, они все больше привлекают внимание как комплексные химические мелиоранты [9, 17].

Среди местного минерального сырья, наряду с фосфоритами и глауконитами, для земледелия республики большое значение имеют кремнийсодер-жащие цеолитовые породы [11]. Их специфической особенностью является значительная емкость поглощения, составляющая 100—300 смоль(экв)/кг, активные сорбционные и ионообменные свойства, способность к обратной деградации, а также наличие кальция, магния, калия, фосфора и ряда микроэлементов. Цеолиты могут регулировать в почве режим минерального питания растений, быть одним из компонентов комплексного удобрения [14,

1267

8*

18, 24, 27]. Применение цеолита снижает поступление в растения тяжелых металлов и радионуклидов 137Сб и 908г на 12-60% [12, 16, 20-23, 28, 29]. Под влиянием этого сорбента в почве увеличивается количество минерального азота, особенно аммиачного, что связано с высокими сорбционными свойствами цеолитов в отношении к катиону аммония [2, 15, 31]. Поглощая в полости кристаллической решетки аммоний, цеолиты предохраняют его от процессов нитрификации и потерь из почвы, постепенно отдавая растениям в течение вегетации. Аналогичные сведения получены Капрановым [13] при изучении диатомита в вегетационном опыте.

Исследованиями Бурова [7] установлено, что использование татарстанских цеолитов в тепличном овощеводстве способствует увеличению плотности тепличного грунта (торфа), например, при соотношении цеолитсодержащие породы : грунт 1 : 3 плотность грунта увеличивается на 1112%.

Эффективность органо-минерального удобрения, полученного путем обработки цеолитсодер-жащих пород стоками животноводческих комплексов, установлена исследованиями на яровом рапсе [4]. Это удобрение применяли в качестве комплексного. Оно оказывало положительное влияние на активность биологических процессов, протекающих в исследуемой почве, способствовало улучшению ее агрохимических свойств и повышению урожая семян ярового рапса на 3266%.

Цель исследований - изучить влияние разных доз мелиорантов (фосфоритов, глауконитов, цеолитов) на структурно-функциональные свойства чернозема выщелоченного, а также выявить эффективность применения агроминералов совместно с минеральными удобрениями; провести исследования по выявлению эффективности цео-литсодержащих пород Татарско-Шатрашанского месторождения в виде водной суспензии нано-структурного цеолита.

ОБЪЕКТЫ И МЕТОДЫ

Исследования по влиянию доз фосфоритов, глауконитов и цеолитов на структурно-функциональные свойства чернозема выщелоченного проводили в 2010-2013 гг. на базе опытного поля ГНУ Татарский НИИ АХП в Буинском р-не Республики Татарстан, в стационарном однофактор-ном опыте, заложенном в 2010 г. с осени после уборки яровой пшеницы. Изучаемая почва - чернозем выщелоченный среднемощный тяжелосуглинистый. Структурно-агрегатный состав почвы при сухом просеивании характеризовался наличием крупных комков и мелких глыбок (фракция >10 мм) в количестве 36%, комковато-зернистой макроструктуры размером 10-0.25 мм - 61.6%,

пылеватой менее 0.25 мм - 2.4%. Количество водопрочных агрегатов размером более 1.0 мм при мокром просеивании составило 8.9%, 1.0-0.5 мм - 14.8%, 0.5-0.25 мм - 13.4%, менее 0.25 мм -62.9%. Агрохимическая характеристика пахотного слоя чернозема выщелоченного среднемощно-го тяжелосуглинистого (0-25 см) перед закладкой опыта следующая: гумус - 6.7%, рН солевой вытяжки - 5.1, гидролитическая кислотность (Нг) и сумма поглощенных оснований - 4.9 и 49.2 смоль(экв)/кг, степень насыщенности основаниями (V) - 91%, подвижный фосфор (Р2О5) и обменный калий (К2О) - 161.0 и 148.0 мг/кг соответственно.

Для проведения опытов использовали фосфоритную продукцию, глауконитовый песок Сюн-дюковского и цеолитсодержащую породу Татар-ско-Шатрашанского месторождений Республики Татарстан стандартного помола, полученные путем измельчения на дробильно-сортировочных установках согласно ТУ.

Химический состав минералов определяли методом количественного спектрального анализа на спектрометре ЭС-1 на базе дифракционного спектрографа ДФС-458С и фотоэлектронного регистрирующего устройства типа ФП-4.

Химический состав пробы фосфоритовой руды включал (%): Р2О5 - 9.7, К2О - 1.8, СаО - 28.5, Ш2О - 0.5, 8Ю2 - 24.1, А1203 - 5.4, Fe2Oз - 7.3%, FeO - 0.6, М§0 - 1.2, 803 - 4.5, 804 - 0.2, F - 1.3, СО2 - 10.3.

Состав глауконитов (%): Р2О5 - 3.2, К2О - 4.8, СаО - 12.4, 8 - 1.0, М§0 - 2.8, Fe2O3 - 5.6 и ряд микроэлементов.

Цеолитсодержащие породы Татарско-Шатра-шанского месторождения имели следующий химический состав (%): 81О2 - 57.0, 81О2 аморфный - 27.0, СаО - 14.43, М§0 - 1.86, Р2О5 - 0.08, К2О - 1.10, Ш2О - 0.20, Fe2O3 - 1.90, Мп - 0.01, Си - 0.001, 2п - 0.003, Со - 0.011, N1 - 0.04, РЬ -0.004.

Полевые исследования проводили согласно схеме опыта: 1 - контроль; 2 - фон 1 - минеральные удобрения (№0К60); 3 - фон 1 + фосфориты в дозе 4 т/га; 4 - фон 1 + фосфориты в дозе 6 т/га; 5 - фон 2 - N90; 6 - фон 2 + глаукониты в дозе 15 т/га; 7 - фон 2 + глаукониты в дозе 20 т/га; 8 -фон 3 - №0Р60К60; 9 - фон 3 + цеолиты в дозе 10 т/га; 10 - фон 3 + цеолиты в дозе 15 т/га.

В вегетационных опытах на серой лесной сред-несуглинистой почве изучали эффективность применения природных цеолитов Татарско-Шатрашанского месторождения Республики Татарстан в виде водной суспензии наноструктур-ного цеолита (ВСНЦ) в качестве мелиоранта при выращивании гречихи (Fagopyrum взсШвпШт) сорта Черемшанка.

ВСНЦ изготовили в научно-исследовательском инновационно-прикладном центре "Нано-материалы и нанотехнологии" (Казань) методом ультразвукового воздействия на цеолит обычного помола. Цеолит добавляли в деионизированную воду в концентрации 200 г/л. Концентрацию выбирали исходя из условий наиболее равномерного распределения частиц порошка в жидкости. Полученную суспензию обрабатывали ультразвуком в приборе УЗУ-0.25 (РФ) при частоте 18.5 кГц (±10%), удельная мощность 80 Вт/л, амплитуда колебаний ультразвукового волновода 5 мкм, длительность воздействия 20 мин. В качестве сравнения использовали цеолит стандартного помола (доля частиц до 0.25 мм — 25.0%, 0.25— 0.50 мм - 14.25%, 1.0 мм - 59.5%, до 2.0 мм -1.25%), вносимого в виде порошка.

Структуру цеолитов и некоторые физические свойства (форму, размер частиц, распределение их по размерам) в фазе нано- и макроскопических дисперсий изучали в лаборатории "Спектроскопия, микроскопия и термический анализ" научно-исследовательского инновационно-прикладного центра "Наноматериалы и нанотехнологии" (Казань) методами прерывисто-контактной атомно-силовой микроскопии (АСМ) на сканирующем зондовом микроскопе МиШМоёе V фирмы Уееео (США). Методика съемок: препараты приготовили из водной суспензии порошка, предварительно диспергированной в ультразвуковой установке УЗУ-0.25 и в виде водной (деионизированная вода) суспензии порошка, нанесением капли на подложку из слюды с последующим осаждением. Для сканирования использова

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.

Показать целиком