Влияние различных средств, приготовленных на основе птичьего помета, на физико-химические свойства чернозема обыкновенного деградированного

При орошении водой плохого качества возникают проблемы, связанные с ухудшением состояния земель. В первую очередь почвы подвергаются ощелачиванию и осо-лонцеванию в результате вымывания кальция вглубь.

Уменьшение кальция в почвенном растворе и в почвенном поглощающем комплексе (ППК) сопровождается диспергаци-ей почвенной массы, то есть потерей структурного состояния, и переходом органического вещества в более подвижные формы, что приводит к дегумификации почв, которая сопровождается не только потерей гумуса, но и переходом его в совершенно иное, более худшее, качество.

С этими явлениями можно бороться, а лучше предупреждать их путем внесения различных средств, способных устранять щелочность и солонцеватость почв и сохранять высококачественный гумус.

В 90-е годы сотрудниками ФГНУ РосНИИПМ были созданы органо-минеральные компосты (ОМК) на основе навоза крупного рогатого скота (КРС) в качестве удобрительной основы и фосфогипса (тер-риконовой породы, глауконита) в качестве мелиорирующей основы [1, 2]. Они обладают достаточной активностью и при одноразовом внесении улучшают свойства почв и способствуют увеличению урожай- ности сельскохозяйственных культур на 60–80%.

Последействие их продолжается 6–7 лет, а при высокой культуре земледелия и при недопущении ухудшения мелиоративного состояния земель восстановления негативных свойств почв на мелиорированных землях не происходит.

Но в связи с отмиранием отрасли животноводства в нашей стране, практически исчерпаны источники органики в виде навоза КРС. Альтернативой ему на данный момент стал птичий помет.

Сотрудниками ФГНУ РосНИИПМ и ФГОУ ВПО НГМА в последние годы разработаны новые средства на основе птичьего помета для устранения (или снижения) негативных процессов в почвах, в частности, щелочности и солонцеватости.

Компоненты для приготовления этих средств выбирались на базе местных ресурсов c учетом наименьших затрат на их доставку.

Проведенные эксперименты в лабораторных условиях показали, что наилучшими по мелиорирующему и удобрительному эффекту являются ОМК, приготовленные на основе птичьего помета (П.п.) и фосфогипса (Ф) в отношении 1:1, П.п. и глауконита (Гл.) в отношении 1:1 и П.п., Ф и Гл. в отношении 1:1:1. Компосты готовятся смешиванием компонентов ковшовым экскаватором прямо в поле. Затем смесь укладывается в штабель рыхлыми слоями высотой 1 м и укрывается соломой. Через несколько дней температура внутри штабеля поднимается до 60–70 °С, его уплотняют, температура внутри смеси снижается до 30– 35 °С. Поверх этого слоя точно так же укладывают новый слой смеси. После са-мообогревания его уплотняют, кладут следующий слой и так далее до высоты штабеля 3–4 м.

Уплотненный последний слой смеси укрывают, если есть, слоем соломы, а затем слоем почвы. В таком виде смесь хранится в штабеле до внесения ее в почву. Рыхло-плотное сложение дает полупревший компост. Потери органического вещества при таком хранении не превышают 25%, азота – 15%.

Удобрительно-мелиорирующие средства (УМС) с применением электролита травления стали (ЭТС) как мелиорирующего вещества можно готовить простым перемешиванием компонентов в определенном соотношении без компостирования, так как этот процесс требует для своего прохождения определенных условий, основными из которых являются влажность – 70–78%, кислотность (рН – 6,8–7,2), соотношение углерода и азота (20–30), рыхлоплотное сложение смеси, равномерность смешивания, температура окружающей среды (более 10 ºС), аэрация.

При использовании в качестве мелиорирующего компонента для приготовления компоста электролита травления стали нами в этом случае не выполнялись два условия: кислотность смеси составляла 5–6 единиц из-за того, что ЭТС имеет рН – 2, и не выдерживалось соотношение С и N.

Из множества приготовленных средств наилучшими по свойствам оказались УМС, приготовленные из П.п., терри-коновой породы (Т.п.) и ЭТС в соотношении 2:1:1, а также УМС из П.п. + ЭТС + Соломы (Сол.) в соотношении 1:2:1 и из П.п. + Т.п. + ЭТС + Сол. – 1:1:2:1.

Характеристика удобрительно-мелио-рирующих компостов и средств представлена в таблице 1. По своим показателям они отвечают технологическим и экологи- ческим требованиям, а именно: влаги в них содержится не более 40%; мелиорирующая основа составляет более 20%; органическое вещество не менее 30%; фосфора и калия не менее 0,3% [3]. С этими средствами были проведены полевые опыты в ГП «Батайском» в 2004–2008 гг. – с ОМК и в 2007– 2009 гг. – с УМС.

Расчет доз ОМК и УМС проводился по формуле на полное вытеснение натрия из ППК и замещение его на кальций. Для учета мелиорирующей основы используемых средств в формулу вводился поправочный коэффициент (К), который представлен в таблице 1.

Повторность опытов – трехкратная. Агротехника – общепринятая для черноземной зоны орошаемого земледелия Ростовской области. Орошение на опытном участке проводилось машиной ДДА-100 МА. Расчетный слой – 0–60 см, поливы осуществлялись, когда предполивная влажность снижалась до 80%. Образцы почвы отбирались осенью каждого года после уборки сельскохозяйственных культур.

Их анализ осуществлялся в экологоаналитической лаборатории ФГНУ РосНИИПМ по существующим ГОСТам общепринятыми методами.

Полевые опыты показали, что по своему воздействию на физико-химические свойства почв ОМК и УМС разделяются на быстро- и медленнодействующие средства.

Так, из таблицы 2 видно, что ОМК, приготовленные из П.п. + Ф уже в первый год устранили щелочность. Она составила всего 0,6 мг-экв/100 г почвы. В то же время на варианте с компостом из П.п. + Гл. почвы стали лишь слабощелочными (1,19 мг-экв/100 г), а на контроле она уже приблизилась к сильнощелочной (1,56 мг-экв/100 г). Об этом свидетельствуют не только результаты токсичной щелочности, определяемой (НСО 3 – Са) + Mg + Na в мг-экв/100 г по водной вытяжке, но и рН водной суспензии, которая на варианте с ОМК с фосфогипсом в первый год последействия составляла 7,4, а с глауконитом – 7,7 единиц.

В последующие годы последействия щелочность на мелиорированных вариантах не восстанавливалась, и даже после

Таблица 1

Характеристика органо-минеральных компостов и удобрительно-мелиорирующих средств

Соотношение компонентов						Мелиорир. основа, в пересчете на чистый гипс, %	Питательная основа, %					Тяжелые металлы, мг/кг					Влажность, %	К (поправочный коэффициент)
П.п.	Ф	Гл.	Т.п.	ЭТС	Сол.		масса орг. в-ва	N	P 2 O 5	K 2 O	Zn		Cd	Ni	Cu	Pb
Компост из П.п. и Ф
1	1	0	0	0	0	49	50		1,60	0,8	33		0,1	11	13	4	28	2,04
Компост из П.п. и Гл.
1	0	1	0	0	0	38	50		0,91	2,6	35		0,1	15	11	6	25	2,63
Компост из П									.п., Ф, и Гл.
1	1	1	0	0	0	57	34		1,20	1,7	23		0,1	10	9	4	26	1,75
УМС из П.п., Т.п. и ЭТС
2	0	0	1	1	0	37	30		0,58	0,72	27		0,1	12	14	7	35	2,70
УМС из П.п., ЭТС и Сол.
1	0	0	0	2	1	36	45		0,48	0,70	20		0,1	10	12	3	37	2,78
УМС из П.п., Т.п., ЭТС и Сол.
1	0	0	1	2	1	36	38		0,49	0,69	22		0,1	12	14	5	42	2,78

Таблица 2

Влияние различных органо-минеральных компостов на физико-химические свойства чернозема обыкновенного деградированного, ГП «Батайское» Аксайского района Ростовской области (слой 0-40 см)

Варианты опыта Щелочность % от ППК Уменьшение солон-цеватости, % (НСО3 – Са) + Mg + Na, мг-экв/100 г Са2+ Na2+ До мелиорации Контроль 1,28 66 7 1-й год последействия Контроль 1,56 66 7 Компост (П.п. + Ф – 1:1) 0,60 76 4 43 Компост (П.п. + Гл. – 1:1) 1,19 70 5 29 Компост (П.п. + Ф + Гл. – 1:1:1) 0,60 76 4 43 2-й год последействия Контроль 1,50 65 7 0 Компост (П.п. + Ф – 1:1) 0,63 81 3 57 Компост (П.п. + Гл. – 1:1) 0,81 77 4 43 Компост (П.п. + Ф + Гл. – 1:1:1) 0,63 82 3 57 3-й год последействия Контроль 1,42 65 8 +14 Компост (П.п. + Ф – 1:1) 0,43 82 1 85 Компост (П.п. + Гл. – 1:1) 0,70 78 3 57 Компост (П.п. + Ф + Гл. – 1:1:1) 0,65 84 1 85 4-й год последействия Контроль 1,34 67 6 14 Компост (П.п. + Ф – 1:1) 0,71 83 1 85 Компост (П.п. + Гл. – 1:1) 0,82 80 2 71 Компост (П.п. + Ф + Гл. – 1:1:1) 0,67 85 2 85 ПДП 0,7–1,0 85–80 1–3 ОП <0,7 >85 1 третьего года последействия на варианте ОМК из П.п. и глауконита достигла предельно-допустимого параметра (ПДП), а к четвертому году – оптимального параметра (ОП), то есть полностью исчезла.

Рассматривая результаты изменения состава ППК, можно отметить, что при применении фосфогипсодержащих компостов содержание обменного натрия уже в первый год последействия, по сравнению с контролем, уменьшилось на 43%, а в варианте с глауконитосодержащим компостом – всего на 29%. С уменьшением Na ППК насыщался кальцием. В последующие годы на вариантах с фосфогипсом натрий вытеснялся в меньшей степени, чем на вари- анте с глауконитом, а к четвертому году последействия их воздействие на солонце-ватость практически сравнялось.

Это объясняется тем, что фосфогипс – мелиорант, обладающий кислой реакцией и хорошей растворимостью, и его мелиорирующая активность проявляется уже в первый год после внесения ОМК, приготовленного с фосфогипсом.

Эффект влияния глауконитосодержащего компоста на рассолонцевание земель увеличивается из года в год и, возможно, срок его последействия продлится намного дольше, чем фосфогипсосодержащих компостов, поэтому, по скорости воздействия на физико-химические свойства чернозема обыкновенного деградированного, они нами разделены на быстро- и медленнодействующие средства.

УМС также были испытаны в лабораторных опытах, и с лучшими из них был заложен полевой опыт в том же ГП «Батайское» Ростовской области на черноземе более деградированном.

В качестве контроля взят вариант без внесения УМС и для сравнительной характеристики вариант с компостом, приготовленным из П.п. и Ф, в соотношении 1:1 как лучший компост по воздействию на физико-химические свойства почв.

Результаты исследований представлены в таблице 3. Они свидетельствуют о том, что средства, приготовленные с двумя частями ЭТС, так же как и фосфогипсосо-держащие ОМК, в первый год полностью устраняют щелочность, а по снижению со-лонцеватости делятся также на быстро- и медленнодействующие вещества. Например, УМС из П.п. + ЭТС + Сол, приготовленного в отношении 1:2:1, уменьшило содержание обменного натрия в первый год последействия на 36%, а на лучшем варианте с компостом его снижение произошло на 55%. Во второй год действие средств с 2 частями ЭТС постепенно стало возрастать, и к третьему году разница в уменьшении солонцеватости между лучшим вариантом и УМС с 2 частями ЭТС составила 9% вместо 19% в первые годы. Активность УМС с 1 частью ЭТС в большей степени проявилась к третьему году последействия, то есть такое средство также можно отнести к медленнодействующим.

Таблица 3

Влияние удобрительно-мелиорирующих средств на физико-химические свойства чернозема обыкновенного деградированного, ГП «Батайское» Аксайского района

Ростовской области (слой 0-40 см)

Варианты опыта	Щелочность	% от ППК		Уменьшение солон-цеватости, %
	(НСО 3 – Са) + Mg + Na, мг-экв/100 г	Са2+	Na2+
До мелиорации
Контроль	1,40	71	11
1-й год последействия
Контроль	1,56	70	11
Компост (П.п. + Ф – 1:1)	Са>НСО 3 *	76	5	55
УМС (П.п. + Т.п + ЭТС) – 2:1:1	0,97	73	9	18
УМС (П.п. + ЭТС + Сол) – 1:2:1	Са>НСО 3 *	74	7	36
УМС (П.п. + Т.п. + ЭТС + Сол) – 1:1:2:1	Са>НСО 3 *	74	8	27
2-й год последействия
Контроль	1,60	69	12	+9
Компост (П.п.+Ф – 1:1)	Са>НСО 3 *	77	4	64
УМС (П.п. + Т.п. + ЭТС) – 2:1:1	Са>НСО 3 *	75	7	36
УМС (П.п. + ЭТС + Сол) – 1:2:1	Са>НСО 3 *	75	6	45
УМС (П.п. + Т.п. + ЭТС + Сол) – 1:1:2:1	Са>НСО 3 *	76	6	45
3-й год последействия
Контроль	1,3	70	10	9
Компост (П.п. + Ф – 1:1)	Са>НСО 3 *	77	3	73
УМС (П.п. + Т.п. + ЭТС) – 2:1:1	Са>НСО 3 *	76	5	54
УМС (П.п. + ЭТС + Сол) – 1:2:1	Са>НСО 3 *	78	4	64
УМС (П.п. + Т.п. + ЭТС + Сол) – 1:1:2:1	Са>НСО 3 *	79	4	64
Примечание: Са>НСО 3 * – почвы нещелочные.

Таким образом, используя местные отходы промышленности, кальцийсодержащие минеральные залежи и отходы птицефабрик, можно готовить без особых затрат органо-минеральные компосты и удобрительно-мелиорирующие средства, которые способствуют улучшению физикохимических свойств черноземов деградированных, а именно устраняют щелочность и снижают солонцеватость.