Изменение физико-химических свойств чернозема обыкновенного среднесолонцеватого под влиянием удобрительно-мелиорирующих смесей

Автор: Шалашова Ольга Юрьевна, Иванова Нина Анисимовна

Журнал: Вестник Омского государственного аграрного университета @vestnik-omgau

Статья в выпуске: 2 (22), 2016 года.

Бесплатный доступ

Представлено влияние удобрительно-мелиорирующих смесей (УМС) на физико-химические свой- ства чернозема обыкновенного, деградированного в результате поливов слабоминерализованной водой сульфатно-натриевого состава. Удобрительно-мелиорирующие смеси приготовлены из птичьего помета, измельченной соломы (местные отходы сельского хозяйства) и терриконовой породы, электролита трав- ления стали (местные отходы промышленности). Для сравнения, помимо контроля, взят вариант с ком- постом из птичьего помета и фосфогипса, завозимого из другого региона. Пятилетние исследования показали, что УМС, приготовленные на основе птичьего помета, терриконовой породы, электролита травления стали и соломы, по своему воздействию на физико-химические свойства солонцовых почв практически не уступают компосту, созданному на основе птичьего помета и привезенного фосфогипса. Отличие состоит в том, что УМС являются мелиорантами замедленного действия и активность их в большей степени проявляется не в 1-й год, а с 3-го года последействия. К 5-му году исследований вос- становления негативных свойств почв при поливах водой неблагоприятного состава пока не проявилось ни на одном варианте, кроме контрольного. Урожайность возделываемых культур возрастала с улучше- нием физико-химических свойств почв. В первый год после мелиорации наибольший урожай был полу- чен на варианте с компостом. К 3-му и 4-му годам исследований урожайности возделываемых культур на вариантах с УМС находились в пределах наименьшей существенной разницы (НСР). Минеральные удобрения во все годы исследований оказывали положительное влияние на физико-химические свойства черноземов обыкновенных в пределах 9-10 %, а урожайность от их применения возрастала на 15-20 %.

Еще

Деградация, почва, мелиорация, удобрительно-мелиорирующие смеси, компост, солонцеватость, щелочность, плотность сложения

Короткий адрес: https://sciup.org/142199211

IDR: 142199211

Текст научной статьи Изменение физико-химических свойств чернозема обыкновенного среднесолонцеватого под влиянием удобрительно-мелиорирующих смесей

Актуальность проводимых исследований состоит в повышении плодородия земель, орошаемых водами неудовлетворительного состава. В результате поливов такой водой в почвах наблюдаются неблагоприятные процессы: повышение щелочности и солонцеватости, недона-сыщенность кальцием, дегумификация, нарушение баланса питательных элементов. Стоит вопрос о сложности недопущения и устранения этих явлений на осваиваемых землях по причине дороговизны доставки мелиорантов, например фосфогипса. Требуется поиск мелиорантов из местных отходов промышленности, содержащих мелиорирующую основу. В то же время внесением мелиоранта невозможно решить проблему дегумификации почв, когда теряется не только общее содержание гумуса, но и ухудшается его качественный состав.

Исследования предыдущих лет, проводимые на солонцеватых почвах, показали, что внесение органических удобрений без проведения химической мелиорации на таких землях неактуально, так как щелочность возрастает, а солонцеватость не устраняется. Требуется вначале провести химическую мелиорацию, а затем внести органику [1]. Но такой способ мелиорации требует дополнительных затрат, поэтому задача исследований заключалась в создании средств на базе местных отходов промышленности и сельского хозяйства, при одноразовом внесении которых снижалась бы щелочность и солонцеватость, а также создавались бы условия для накопления качественного гумуса в почве.

Объекты и методы

В лабораторных опытах при создании новых удобрительно-мелиорирующих смесей (УМС) использовались в качестве мелиорирующих компонентов фосфогипс (Ф), терриконовая порода (Т.п.), электролит травления стали (ЭТС), а удобрительных – птичий помет (П.п.) и солома (Сол.) как наиболее распространенные на данный момент органические удобрения [2]. При изучении различных комбинаций этих компонентов были выявлены их оптимальные соотношения и отобраны лучшие УМС по мелиорирующей и удобрительной основам для закладки полевого опыта.

Цель исследования – изучить влияние УМС и УМС с минеральными удобрениями на планируемый урожай (МУ на п.у.), на физико-химические свойства чернозема обыкновенного среднесолонцеватого при поливах слабоминерализованной водой сульфатно-натриевого состава. Источник орошения – Весёловское водохранилище. Минерализация воды в среднем составляет 1,7 г/дм ³ . Изучаемые почвы – чернозем обыкновенный среднесолоцеватый с содержанием 11 % обменного натрия в почвенном поглощающем комплексе в 0–40 см слое, обменного кальция – 71 % и обменного магния – 18 %. Незасолен, но имеет среднещелочную реакцию.

Полевой опыт заложен в ГП «Батайское» в октябре 2007 г. по следующей схеме:

Фон 1 – без удобрений:

1. Контроль.
2. Компост (П.п. + Ф –1:1) – 19 т/га.
3. УМС (П.п. + Т.п. + ЭТС – 2:1:1) – 33 т/га.
4. УМС (П.п. + Т.п. + ЭТС – 1:1:2) – 22 т/га.
5. УМС (П.п. + ЭТС + Сол. – 1:2:1) – 26 т/га.
6. УМС (П.п. + Т.п. + ЭТС + Сол. – 1:1:2:1) – 26 т/га.

Фон 2 – те же варианты + МУ на п.у., рассчитанные с учетом того количества питательных веществ, которые находятся в почве и в приготовленных УМС.

Расчет доз МУ на п.у. проводился по определенной методике [3]. Дозы УМС рассчитывались на полное вытеснение натрия из ППК и замещение его на кальций [4]. Вначале определялась доза гипса (1):

Д г = 0,086 · h · d · Nа , (1)

где Д_г – доза гипса в расчете на полное вытеснение обменного натрия, т/га; h – мощность мелиорируемого слоя, см; d – плотность почвы, т/м ³ ; Na – содержание обменного натрия, мг-экв./100 г.

Для учета мелиорирующей основы используемых УМС необходимо ввести дополнительный коэффициент

Д умс = Д г · К , (2)

где Д умс – доза УМС, т/га; К – коэффициент, учитывающий содержание мелиорирующих веществ в средстве. Например, для УМС (П.п. + Т.п. + ЭТС – 2:1:1), где мелиорирующая основа в пересчете на чистый гипс составила 37 %, К = 100/37 = 2,7.

Полевой опыт мелкоделяночный (5 · 6 = 30 м ² ). Компост и УМС вносились осенью 2007 г. под основную вспашку, в последующие годы изучалось их последействие. Минеральные удобрения вносились ежегодно под культуру в виде основного удобрения и подкормок. Площадки для отбора образцов почв и учета урожайности сельскохозяйственных культур из года в год оставались постоянными. Сроки поливов устанавливались исходя из запасов влаги в почве, а поливные нормы рассчитывались по формуле Костякова. Режим орошения сельскохозяйственных культур поддерживался на уровне 80 % от НВ. Расчетный слой 0–60 см. Поливы производились дождеванием машиной ДДА-100МА. Повторность опыта – трехкратная. Агротехника – общепринятая для Ростовской области согласно рекомендациям зональных систем земледелия. Образцы почв отбирались ежегодно осенью после уборки сельскохозяйственных культур по слоям 0–20 см и т.д., до 1 м. Методика исследований и статистическая обработка общепринятая.

При оценке результатов анализов почв использовались «Руководство по контролю и регулированию почвенного плодородия орошаемых земель при их использовании» (2000) [4] и «Справочник по оценке почв» (2004) [5].

Результаты исследований

Как видно из таблицы, на контроле до мелиорации и внесения МУ в черноземах присутствовала щелочность в 0–40 см слое. Она в среднем (по Зимовцу) составляла 1,40 мг-экв./100 г, то есть почвы характеризовались как среднещелочные.

Для ее устранения использовались компост из П.п. и Ф, а также УМС, в состав которых входили кислые компоненты – терриконовая порода (Т.п.) с рН = 4,3 и электролит травления стали (ЭТС) с рН = 3,2, способные нейтрализовать щелочность. Компост и все УМС, кроме УМС из П.п. + Т.п. + ЭТС в соотношении 2:1:1, в первый год последействия (сентябрь 2008 г.) полностью нейтрализовали щелочность. УМС из П.п. + Т.п. + ЭТС в соотношении 2:1:1 перевела чернозем из разряда среднещелочных в слабощелочные почвы. Видимо, в этом средстве недостаточно было кислой основы. В таком же средстве, но с соотношением П.п. + Т.п. + ЭТС – 1:1:2, где преобладал ЭТС, щелочность была устранена, и рН составил 7,5. Внесение МУ, в которых превалировали азотные и калийные формы, усиливало снижение щелочности. рН уменьшился по сравнению с вариантами без МУ в основном на 0,2–0,3 единицы.

Борьба с солонцеватостью почв – очень сложная задача, но необходимо отметить, что на варианте с компостом из фосфогипса в первый год последействия она уменьшилась почти вдвое. До мелиорации и на контроле содержание обменного натрия в 0–40 см слое составляло 11 % от суммы почвенного поглощающего комплекса (Σ ППК), на варианте с компостом – 5 %, а с УМС от 7 до 9 % от ППК. В наибольшей степени за первый год рассолонцевался 0–40 см слой чернозема при внесении УМС, приготовленной из П.п. + ЭТС + Сол. в соотношении 1:2:1. Это объясняется тем, что из всех компонентов доля электролита в этом средстве наибольшая, а электролит, как жидкий мелиорант, более быстро действующий, чем терриконовая порода. Действие средств с Т.п. активизируется в последующие годы.

Внесенные МУ оказали на снижение содержания обменного натрия в ППК такое же воздействие, как на щелочность, то есть уменьшили его количество на варианте с чистым внесением МУ по сравнению с контролем только на 9 %. Соответственно и на других вариантах сохранилась та же пропорция.

Наиболее быстродействующим мелиорантом являлся компост, приготовленный из птичьего помета и привезенного из Белореченска фосфогипса. Содержание обменного натрия уже в первый год воздействия снизилось на 55 %. Такие же результаты получены сотрудниками РосНИИПМ при изучении влияния фосфогипса в чистом виде и в сочетании с органическими и другими компонентами на свойства солонцеватых почв в условиях орошения [6].

Несмотря на значительное уменьшение Na в ППК при воздействии от 18 до 36 % УМС по сравнению с контролем, увеличение Са в ППК значительно ниже – от 3 до 6 %. Изменений в общем содержании токсичных солей за первый год последействия не произошло, так как чернозем незасолен.

Результаты второго года последействия УМС и УМС с МУ на физико-химические свойства чернозема обыкновенного деградированного представлены в таблице.

Они свидетельствуют о дальнейшем положительном воздействии УМС и УМС с МУ на свойства почв. Щелочность была устранена в первый год их воздействия на почвы и на 2-й год не проявилась. Это подтверждают результаты определения рН водной суспензии почв, которая составляла от 7,4 до 7,2 единиц, и щелочность, определяемая по Бобкову и Зимовцу [7, 8]. В чистом виде вносимые удобрения не снизили ее и во второй год воздействия, так как сохранялась солонцеватость почв (12 % от суммы ППК). Компост из П.п. и Ф за два года воздействия снизил солонцеватость на 64 %, а в первый год – на 55 %, то есть этот мелиорант срабатывает в полную меру уже в первый год. УМС в большей степени проявили себя во второй год, и за два года они снизили солонцеватость от 36 до 46 %, в то время как в первый год их влияние на снижение солонцеватости составляло всего 18–36 %.

В третий год последействия на варианте с компостом из фосфогипса рассолонцевание произошло на 73 %, одновременно усилили свою активность все варианты с УМС, где мелиорирующей основой являлись терриконовая порода и электролит травления стали, особенно оказались эффективными те средства, в которых ЭТС составлял 2 части по отношению к другим компонентам: это варианты 4–6 без минеральных удобрений и 10–12 с минеральными удобрениями. Солонцеватость к 3-му году последействия снизилась соответственно на 64 и 73 %. Минеральные удобрения способствовали снижению щелочности, с уменьшением доли натрия в ППК возрастала доля кальция. Изменений в содержании поглощенного магния практически не произошло.

По другим физико-химическим показателям можно отметить следующее:

– щелочность, которая была устранена еще в 1-й год последействия, к третьему году не восстановилась. Соответственно и рН водной суспензии осталась на уровне нейтральной;
– общее содержание солей, которое несколько возросло из-за внесения УМС, в результате промывки продуктов химических реакций снизилось, и почвы по классификации остались незасоленными.

Аналогичные результаты были получены по этим показателям и на четвертый год последействия УМС.

К пятому году последействия (2012) восстановление негативных свойств почв не происходило ни на одном из вариантов. Наоборот, медленнодействующие УМС, которые еще слабо проявили свое мелиорирующее действие даже после трех лет воздействия, к пятому году исследований проявились уже в полной мере. Натриевая солонцеватость была устранена и достигла 1 % обменного натрия в ППК, что характерно для обыкновенных черноземов. Кальций достиг 80 % от ППК, а обменный магний остался на уровне 20 %, то есть не оказывал отрицательного влияния на состояние почв. При содержании Mg более 20 % он способствует дальнейшему осолонцеванию почв, ухудшая водно-физические и другие свойства почв [5].

По сумме токсичных солей почвы остались незасоленными. Щелочность, определяемая как по Бобкову [7], так и по Зимовцу [8], на пятый год воздействия на всех вариантах не была восстановлена. Это подтвердили данные рН водной суспензии, которые характеризовали почвы как нейтральные (рН = 7,0–7,3). На контроле рН суспензии оставалось равным 8,0, а щелочность по Зимовцу составляла 1,4 мг-экв./100 г, то есть почвы без мелиорации остались среднещелочными. На контроле с МУ содержание обменного натрия снизилось до 90 % от ППК, или на 9 % по сравнению с исходными данными.

С улучшением физико-химических свойств чернозема возрастала и урожайность возделываемых культур. В первый год в наибольшей степени проявил себя компост из П.п. и Ф, так как он, по данным авторов, отнесен к быстродействующим мелиорантам. На вариантах с УМС урожайность картофеля была на 16–28 % ниже, чем на варианте с компостом.

С третьего года последействия стали проявлять себя в большей степени варианты с УМС как медленнодействующие мелиоранты. Разница в урожае люцерны на сено по всем мелиорируемым вариантам находилась в пределах наименьшей существенной разницы (НСР). Эта закономерность сохранилась и к пятому году исследований, так как восстановления негативных свойств почв, а именно щелочности и солонцеватости, не наблюдалось.

Влияние УМС на физико-химические свойства чернозема обыкновенного деградированного (слой 0–40 см) и урожайность культур

О- Q

Г-1

O’

О’

r-f

Г1

оо”

r-f

Г1

сЗ

r-f

§ S s 5

В g 8 S и ° “

1 з^-

со

СО

ОО

Г1

р? к

л 3 о

н о

'—¹

IT)

ОО

Г-

ОО

Г-

г-

Г1

г-

ОО

Г-

ОО

Г^

у і 8 к ⁵ g

Г-1

r-f

О’

r-f

о ■ .

^С 6^8

Н у ² S

я У

Я ЯГ К

З^о ⁸

О о к л

о о к л

О о к л

о о к л

40,

о о к л

О Л

S6 н о оо о gMS^

ц 5

Д LQ

40 ос^

Г1^

Г-1

ОО

40^

Г1

ОО

ОО ^

ч О s

ос"

ос

40^

оо"

О о

о"

U я

Г1

ОО

Г1

о.

у э

Ө +

с К

Г1‘

о н л

г-1 Г1

о н л

2 40 Г1

Г-І

У о + о н л +

с С

О 2

Г-І

Б_й

^ 40

> Г1

ЯІ

С оо

S z

С-І

о н л

>> Z

Г?

о н л

С ^

>> Z

r-i

о н л

с ^

2 §

>> Z

Г-І

и +

m о

+ сч

н fc

+ S с Z С +

сЗ

2 ^

^ 40

> Г1

у э

Ө +

с С

r-i

о н л

О 2

Г?

о н л

r-i

У о + о н л +

с С

Г-1

г-

ОО

Г1

Продолжение таблицы

Й „o'

Q- Q

ОО

СП

г-

^s g а “

§ ®

on"

40,

оо"

о?

ОО

g л ³ ^

Я У S

* g 8 S s 5 H 18 8 § я ¹ u ° И

у о к

3 о у

Г1

Г1 ОО

£ о к

К К

2 2

Г-

СП

Г1

СП

ОО

Г-

ОО

Г1

ОО

у і в к g

к ⁵ g

о.

О’

40, оС

П1

r-f

ОО^

r-f

°\

СП

°\

° L -

Й Q S о 8 S + р

Н 3^ ³

О о к л я

Г1^

о к л я

о о к

л я О

о о к

л я О

о о к

л я О

о о к

л я О

о к л я

О о к л я

о к л я

О о к л я

О’

о о к

л я О

о о к

л я О

о о к

л я О

о о к

л я О

о о к

л я О

О Л

-Q О п о н и о

8Я2^

У И¹ д § О о У ф

Д LQ

04 ^

40^

Г1

V 04

40^

V 04 40^

V 40

40,

ОО

04^

ОО

ОО 40,

40,

)S s О я

ч я

К £

СП

ос‘

ГІ^

СП

ГЧ

оо"

Г-"

оо^

о.

Г-"

5 | к о

ОО

о"

ОО о

о"

U я

ОО

Г-1

я я ^

ЙІ

в.

^ 40

> Г-1

У у

z +

Ө +

с С

ЙІ

о н л

С о

Z Z

г-1 Г1

гГ

и £

л р ⁺. Z с

40 Г1

ЙІ

6 ^ le H m

c C

ЙІ

6 ^

+ S

л +

+ 2

н ^

у э

Ө +

с С

йі

о н л

О 2

Г?

7 о н л

с н

2 40

r-i

У о + о н л +

с С

О 2

Г-І

Вя

^ 40

> Г1

Он

ЯІ у

Он Z +

Ө + с

о 2

ЙІ

о н л

2 »1

>> Z

о н л

2 »1

>> Z

о н л

с С

2 £

>> Z

и +

⁺ Он с Z С +

^ 40

> Г-1

г-

ОО

ГІ

Г1

СП

г-

ОО

Г-1

Продолжение таблицы

§ о ^

V g 5 я ° е

О Я ^

8 ® S

еМ MD

оо"

О\

оо"

О\

сю^ сю"

СЮ^ md"

сю^

О’

о\ е^

В я s

। о g e u ° и

'з

О\

еМ СЮ

сю

ОО

£ к

сЗ

3 о

к к

2 2

еМ

сю

П1

О\

о\

сю

СЮ

О\

ОО

оо

сю

О\

П1 сю

ОО

у і 8 е §8 к ⁵ g

СЮ

О< еМ

е-1"

сю^

О’

MD,

o'.

н S ^s 8 8 S

О Я

3*^

О о к л

о о к

О о к л

о о к

О’

о к л я о

О о к л

о о к

О о к л

о о к

О Л

§Щ7^

Д LQ

ем

сю ^

еМ

V MD MD,

MD,

О\

ОО

V ОО MD,

MD,

q о Я и ° 9 Ко™

оо"

Г-"

сю^

О’

Г-"

е^

О о

еМ

П1

ОО

U я

еМ

П1 П1

П1

ем

ОО е-1

я я

у э

О.

с К

2 ^

о н m

О 2

е-1 еМ

гТ

о н m

8 о

О + О н л +

с С

О 2

ем

н Г)

Н +

в.

> П1

Он

ЯІ

Он +

Ө + с

С о ^

ём

о н л

2 £

>> Z

Г-1 е^

г?

о н л

2 £

>> Z

е^

ем

о н л

с С

2 £

>> Z

ем

н Г)

+ си с Z С + сЗ

2 ^ MD

> е-1

еМ

г-

сю

О\

е-1

Окончание таблицы

So” я 2 о &8 ^ 2 а

П rf

8 rf

ОО^

ОО rf

ко.

ОК

КО, rf

ОО ОО^ rf

о"

-Г)

4) i S -.p S

S g g § *g 8 e я § Й

'з

S st

ОК

П ОО

Г1

ccf 3 О н о У н

к к

⁺й

ОО

О\

ОО

ОК

ОО

ОК

ОО

Г1

ОО

ко

OK П

ко, гГ

О’

оо^

о.

ко.

o'.

н S ^s 8 О® t^

О Я -L О

П s О ³

о о к л

о о к л л о

О’

о о к л л о

О о к л л о

О Л

S 6 .о

§Щ 2^ к « t 2о_г^9

ГІ

КО

V п КО,

КО

ко

ОО О\

ОО

ОО ко.

>s s

ч я и с Щ £ а о

ос‘

оо^

о.

Я ®^х

О о

о"

ОК о

Г1

о"

ОО

ОК

U я

о"

ОО

Г1 Г1

о"

ОО ГІ

ч э

с С

с 2

£ 2

с 2

2 m

с 2

^ ГІ

^ 1

ч о и

D 2

+ "^

в7

+ 40 С ^ С -71 ri

2 -

Он

О\

^ +

+ си с Z С + сЗ

гГ

+ ^

+ си с Z С +

2 ^

^ ГІ > ГІ

^z л + + 2 с ~Р

^ ri

о Й5 + я 5^ н

+ Г1

ГІ

КО

г-

ОО

ОК

ГІ

Поскольку МУ не только усиливали эффект от мелиорации, но и улучшали плодородие почв, урожайность культур от их применения возрастала от 15 до 20 %.

Заключение

На основании проведенных исследований можно сделать следующие выводы:

1. Пятилетние исследования показали, что УМС, приготовленные на основе птичьего помета, терриконовой породы, электролита травления стали и соломы, по своему воздействию на физико-химические свойства солонцовых почв практически не уступают компосту, созданному на основе птичьего помета и привезенного фосфогипса.
2. Отличие состоит в том, что УМС являются мелиорантами замедленного действия и активность их в большей степени проявляется не в первый год, а с третьего года последействия. К пятому году исследований восстановления негативных свойств почв при поливах водой неблагоприятного состава пока не проявилось ни на одном варианте, кроме контрольного.
3. Урожайность возделываемых культур зависела от изменения физико-химических свойств почв. В первый год после мелиорации наибольший урожай картофеля был получен на варианте с компостом. К третьему и четвертому годам исследований урожайности возделываемых культур на вариантах с УМС находились в пределах наименьшей существенной разницы (НСР).
4. Минеральные удобрения во все годы исследований усиливали эффект химической мелиорации, оказывая положительное влияние на физико-химические свойства черноземов обыкновенных в пределах 9–10 %, а урожайность от их применения возрастала на 15–20 %.

Список литературы Изменение физико-химических свойств чернозема обыкновенного среднесолонцеватого под влиянием удобрительно-мелиорирующих смесей

Мелиорация солонцовых почв в условиях орошения/Н.С. Скуратов . -Новочеркасск, 2005. -180 с.
Шалашова, О.Ю. Новые удобрительно-мелиорирующие средства для мелиорации деградированных почв/О.Ю. Шалашова//Сб. науч. тр. НГМА. -Новочеркасск, 2008. -С. 56-62.
Минеев, В.Г. Практикум по агрохимии/В.Г. Минеев. -М.: Изд-во МГУ, 2001. -70 с.
Руководство по контролю и регулированию почвенного плодородия орошаемых земель при их использовании/Н.С. Скуратов . -Новочеркасск, 2000. -86 с.
Справочник по оценке почв/В.Ф. Вальков . -Майкоп: Адыгея, 2004. -235 с.
Докучаева, Л.М. Использование фосфогипса и фосфогипсосодержащих мелиорантов для мелиорации солонцовых почв в условиях орошения/Л.М. Докучаева, Р.Ю. Юркова, О.Ю. Шалашова//Научн. Журн. Рос. НИИ проблем мелиорации: электрон. период. изд-е/Рос. науч.-исслед. ин-т проблем мелиорации. -Электрон. журн. -Новочеркасск: РосНИИПМ, 2012. -№ 3 (07). -13 с. -Режим доступа: http://www.rosniipm-sm.ru/archive?n =1&id=17.
Бобков, В.П. Об устойчивости почв и грунтов к содовому засолению/В.П. Бобков//Почвоведение. -М., 1969. -№ 8. -С. 65-73.
Зимовец, Б.А. Изменение щелочности почв при орошении в Нижнем Заволжье/Б.А. Зимовец//Бюллетень почвенного института им. В.В. Докучаева. -М., 1975. -Вып. IХ. -С. 28-56.

Еще

Статья научная