ПОЧВОВЕДЕНИЕ, 2014, № 5, с. 597-601
АГРОХИМИЯ ^^^^^^^^^^^^ И ПЛОДОРОДИЕ ПОЧВ
УДК 633.174:631.82
ВЛИЯНИЕ БЕНТОНИТА НА ПОВЫШЕНИЕ ПЛОДОРОДИЯ ЧЕРНОЗЕМА ОБЫКНОВЕННОГО
© 2014 г. Е. В. Агафонов, М. В. Хованский
Донской государственный аграрный университет, 346495, Персиановский, ул. Кривошлыкова, 2
e-mail: mis858123@yandex.ru Поступила в редакцию 12.08.2013 г.
Выявлено действие бентонитовой глины на основные показатели плодородия чернозема обыкновенного. Максимальное содержание в почве нитратного азота и подвижного калия получено от применения 7.5 тонн бентонита на гектар, подвижного фосфора — от применения дозы 10.0 т/га. При внесении 10.0—15.0 т/га бентонитовой глины количество агрономически ценных почвенных агрегатов, устойчивых к механическому воздействию, увеличилось на 2.7%, а водостойких — на 6.8%. Возросла доля водопрочных микроагрегатов, что обусловило уменьшение фактора дисперсности. Благодаря увеличению количества частиц мелкой пыли и ила, доля физической глины в почве выросла на 3.13%, а физического песка — уменьшилась. Установлена оптимальная доза бентонита (7.5 т/га), обеспечившая рост урожайности сорго на 16.3%. Ее влияние незначительно уступало эффекту от внесения минеральных удобрений.
Ключевые слова: чернозем обыкновенный, бентонитовая глина, агрегатный, микроагрегатный, гранулометрический состав, структурность.
Б01: 10.7868/80032180X14050025
ВВЕДЕНИЕ
Резкое снижение уровня применения удобрений в России после 1990 г. обусловило отрицательный баланс элементов питания в земледелии (в начале XXI в. на 76%) и, как следствие, истощение почв [8]. Использование минеральных удобрений после 2005 г. несколько увеличилось, но в 2011 г. достигло лишь 33 кг действующего вещества на 1 га посевов. Более интенсивный рост внесения минеральных удобрений сдерживается их дороговизной, а применение органических удобрений продолжает сокращаться [7]. В Ростовской обл. в 2011 г. оно составило менее 300 кг/га [4]. В связи с отсутствием навоза земледелие лишено одного из наиболее важных рычагов стабилизации плодородия почвы. В такой ситуации возрастает интерес к альтернативным источникам питательных веществ и средствам для мелиорации почв, в частности к местным агрорудам. В Ростовской обл. наиболее перспективной из них является бентонитовая глина. Ее запасы только в Тарасовском месторождении составляют около 70 млн т [3]. Эта глина обладает комплексом качеств, благодаря которым ее применение способствует существенному увеличению урожайности сельскохозяйственных культур [2]. Имеется положительный опыт использования бентонита на черноземе южном в северных районах Ростовской обл. [1].
ОБЪЕКТЫ И МЕТОДЫ ИССЛЕДОВАНИЯ
С целью определения возможности применения бентонитовой глины в качестве удобрения и мелиоранта на черноземе обыкновенном в 2007— 2009 гг. изучено ее действие на агрохимические и физические свойства этой почвы и урожайность зернового сорго. Исследования проводили на опытном поле ДонГАУ в Октябрьском р-не Ростовской обл. Применялась бентонитовая глина Тарасовского месторождения, почва — чернозем обыкновенный среднемощный; на котором выращивался районированный сорт зернового сорго Хазине 74.
В опыте использовались бентонитовая глина киевской свиты участка Некрыловский (Восточный) Тарасовского месторождения, имеющая следующий химический состав (%): Н20 — 5.62; 8Ю2 - 69.34; А1203 - 13.32; ТЮ2 - 0.70; Fe203 -5.07; Fe0 - 0.15; СаО - 1.82; М§0 - 1.42; МпО -0.03; К20 - 1.41; Ш20 - 0.37; 803 - 0.42; 2п0 -0.003. рН водной вытяжки почвы составил - 7.8; в качестве удобрений применялись аммофос ^ -12.0%; Р2О5 - 48.0%), аммиачная селитра ^ -34.4%) и хлористый калий (К2О - 60.0%). По минеральному составу бентониты Тарасовского месторождения монтмориллонитовые (содержание монтмориллонита в среднем 72%; гранулометри-
Таблица 1. Влияние бентонита на агрохимические показатели чернозема обыкновенного (в целом за вегетацию сорго, среднее за 2007—2009 гг.)
Вариант Нитратный азот в слое почвы 0-60 см, кг/га Подвижный фосфор в слое почвы 0-20 см Обменный калий в слое почвы 0-40 см
мг/кг почвы
Контроль 69.7 15.9 281
Бентонит, т/га 2.5 74.1 17.4 289
5.0 78.0 19.2 293
7.5 86.1 20.7 297
10.0 83.0 22.9 293
15.0 81.5 21.9 295
Ш0Р60К40 94.9 18.3 288
ческий состав: частиц >0.25 мм — 0.13; 0.25— 0.05 мм - 4.92; 0.05-0.01 мм - 20.33; 0.01-0.005 мм -10.75; 0.005-0.001 мм - 25.95; <0.001 мм -37.92%). Бентонитовую глину вносили перед основной обработкой почвы осенью под зерновое сорго в дозах 2.5, 5.0, 7.5, 10.0, 15.0 т/га; минеральные удобрения - под предпосевную культивацию.
Площадь опытной делянки - 30 м2, учетная -16.8 м2, повторность - 4-кратная. Закладку опытов, проведение наблюдений и учетов в течение вегетации осуществляли согласно методике опытов с удобрениями [9]. Исследования проводили полевым и лабораторным методами с использованием следующих методик: отбор проб почвы -ГОСТ 28168-89, общие требования к проведению анализов - ГОСТ 29269-91, нитратный азот в почве - ГОСТ 26951-86, подвижные формы фосфора и обменного калия в почве по методу Мачи-гина - ГОСТ 26205-91. Агрегатный анализ почвы проводили по методу Н.И. Савинова, микроагрегатный и механический состав почвы определяли методом Н.А. Качинского. Гранулометрический показатель структуры почвы по А.Ф. Вадюниной рассчитывали как отношение суммы фракций ила и мелкой пыли к сумме фракций средней и крупной пыли в процентах. Фактор дисперсности почвы - по Н.А. Качинскому, как отношение фракции ила при микроагрегатном анализе к фракции ила в процентах при гранулометрическом анализе почвы. Фактор структурности почвы - по Фагелеру как отношение разности фракций ила при механическом и микроагрегатном анализе к фракции ила при механическом анализе почвы [5].
РЕЗУЛЬТАТЫ И ОБСУЖДЕНИЕ
Применение бентонитовой глины способствовало улучшению нитратного режима чернозема обыкновенного (табл. 1). Содержание N—NO3 в
почве существенно увеличивалось при увеличении дозы бентонита до 7.5 т/га. Внесение больших доз было не эффективным.
Положительное влияние бентонитовой глины на динамику содержания нитратного азота в почве можно объяснить несколькими причинами. При ее внесении увеличивалось содержание питательных веществ в почве, уменьшалось их вымывание, повышалась водоудерживающая способность почвы. Это создавало благоприятные условия для развития нитрифицирующей микрофлоры. Улучшилась анионообменная способность почвы, благодаря чему увеличивалось адсорбционное поглощение почвой нитратов. Однако повышение дозы бентонита до 10.0 и 15.0 т/га вызывало, по-видимому, некоторое угнетение микробиологической активности почвы.
На вариантах с бентонитовой глиной количество подвижного фосфора в слое почвы 0-20 см увеличивалось на 1.5-7.0 мг/кг почвы по сравнению с контролем. Положительное влияние бентонита нарастало лишь при увеличении дозы до 10.0 т/га.
Увеличение количества подвижного фосфора в почве при внесении бентонитовой глины, содержащей около 70% окиси кремния, происходит вследствие реакции замещения фосфат-иона силикат-ионом из труднорастворимых фосфатов кальция и других катионов. Повышение концентрации монокремниевой кислоты в почвенном растворе коррелирует с увеличением содержания водорастворимого фосфора в почве. Коэффициент корреляции для различных почв составляет 0.67-0.81 [6]. Снижение эффекта с повышением дозы бентонитовой глины может происходить из-за высокого содержания в ней кальция и железа, которые усиливают обратный процесс. Эта тенденция при внесении больших доз становится доминирующей.
Таблица 2. Изменения в агрегатном составе почвы под влиянием бентонита. Слой почвы 0-20 см. Среднее за 2008-2009 гг. Над чертой - весной (посев), под чертой -осенью (уборка)
Вариант Количество агрегатов размером 0.25-10.0 мм, % Коэффициент структурности
сухое просеивание мокрое просеивание
Контроль 75.75/75.20 58.82/56.67 3.13/3.04
Бентонит, т/га 2.5 75.73/75.77 58.78/57.94 3.13/3.13
7.5 76.40/76.82 59.49/61.38 3.24/3.32
10.0-15.0 76.76/77.95 60.01/63.51 3.31/3.54
Ш0Р90К40 75.60/74.87 58.64/57.07 3.11/2.99
При внесении бентонитовой глины положительные изменения в содержании подвижного калия проявлялись в слое почвы 0-40 см. Увеличение количества калия в почве происходило при повышении дозы бентонита до 7.5 т/га. Максимальная разница по сравнению с контролем составила 16.0 мг/кг почвы. Увеличение содержания подвижного калия объясняется тем, что в бентоните содержится 1.41% валового К20, который пополняет запасы водорастворимого и обменного калия в почве. Можно предположить, что при увеличении доз бентонита свыше 7.5 т/га большая его часть фиксируется в необменную форму.
Действие минеральных удобрений на содержание нитратного азота в почве было более значительным, чем бентонита. На фосфатный режим оно влияло несколько меньше, чем доза бентонита 5.0 т/га, а на содержание подвижного калия равноценно эффекту от дозы 2.5 т/га.
Комковато-зернистая структура с размером агрегатов от 0.25 до 10.0 мм обусловливает благоприятный водно-воздушный режим почвы и является агрономически ценной. Применение бен-
тонитовой глины вызывало положительные изменения в содержании как механически прочных, так и водопрочных почвенных агрегатов (табл. 2). Увеличение этих показателей под влиянием высоких доз бентонита более существенно осенью, что связано с увеличением срока его взаимодействия с почвой. Разница с контролем в количестве водопрочных агрегатов к концу вегетации достигала 6.8%. Коэффициент структурности чернозема при этом увеличился с 3.04 до 3.54. Внесение минеральных удобрений положительного эффекта не имело.
Образование дополнительных структурных агрегатов и увеличениие их прочности связано с коагуляцией и цементирующим действием почвенных коллоидов, а также взаимодействием гуматов кальция с монтмориллонитом и аморфной кремниевой кислотой. В качестве таких ионов-коагуляторов в бентоните присутствуют Са2+, М§2+ и Fe3+.
При внесении бентонитовой глины наблюдается улучшение структуры почвы и увеличение количества водопрочных (0.25-0.01 мм) микроагрегатов по сравнению с контролем на 1.
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.