Повышение плодородия черноземов обыкновенных деградированных при использовании удобрительно-мелиорирующих средств

УДК 631.445.41:552

О. Ю. Шалашова

ПОВЫШЕНИЕ ПЛОДОРОДИЯ ЧЕРНОЗЕМОВ ОБЫКНОВЕННЫХ ДЕГРАДИРОВАННЫХ ПРИ ИСПОЛЬЗОВАНИИ УДОБРИТЕЛЬНО-МЕЛИОРИРУЮЩИХ СРЕДСТВ

В статье представлено влияние различных удобрительно-мелиорирующих средств (УМС), приготовленных из местных отходов промышленности и сельского хозяйства, и минеральных удобрений (МУ) на свойства чернозема обыкновенного деградированного. Их внесение способствует к третьему году действия снижению солонцеватости, устранению щелочности и накоплению обменного кальция, но не обеспечивает оптимальный пищевой режим почв для возделывания сельскохозяйственных культур. Для этого требуется дополнительное внесение минеральных удобрений для получения запланированного урожая. Но на вариантах с УМС азотных удобрений требуется на 15-27 %, фосфорных -на 13-23 %, калийных - на 14-25 % меньше, чем на контроле без УМС, но с внесением МУ на планируемый урожай.

Ключевые слова: удобрительно-мелиорирующие средства, минеральные удобрения, компост, щелочность, солонцеватость, подвижный фосфор, нитраты, обменный калий, свойства чернозема.

O. Yu. Shalashova

FERTILITY INCREASING OF ORDINARY DEGRADED CHERNOZEM UNDER APPLYING OF FERTILIZING AMELIORATIVE MEANS

The paper presents the effect of various fertilizing ameliorative means (FAM) making from local industrial and agricultural wastes and mineral fertilizers on ordinary degraded chernozem features. After three years from their applying soil sodicity and alkalinity were decreased but soil nutrition for growing crops wasn’t optimal. In order to get planned yield the additional applying of fertilizers is required. The conducted study established that variants with FAM required the decreasing of nitrogen fertilizers by 15-27 %, phosphorus - by 13-23 %, potassium -by 14-25 % against control variants without FAM but with applying of mineral fertilizers for planned yield.

Keywords: fertilizing ameliorative means, mineral fertilizers, compost, alkalinity, so-dicity, mobile phosphorus, nitrates, exchangeable potassium, chernozem features.

Одной из причин ухудшения состояния орошаемых земель является дефицит кальция, получаемый в результате его выщелачивания вглубь. Это происходит, в первую очередь, при поливах слабоминерализованной водой сульфатно-натриевого состава и даже при поливах пресной водой бикарбонатного состава, в которой периодически появляется щелочность и содержание натрия составляет более 20 %. Классическим приемом борьбы с дефицитом кальция на орошаемых землях так же, как и на богаре, явля-

ется внесение кальцийсодержащих веществ (гипса, фосфогипса, известняка, мела и др.), что позволяет в почвенном поглощающем комплексе (ППК) вытеснить натрий и заменить его на кальций. Но внесением кальцийсодержащего вещества невозможно решить проблему сохранения и воспроизводства почвенного плодородия, так как эти земли подвержены дегумификации - одному из главных видов деградации. Она выражается не только в уменьшении общего содержания гумуса в связи с сильной минерализацией органического вещества и вымыванием его в нижние слои, но и качественным ухудшением его состава, выражающегося в снижении гумино-вых кислот и накоплении фульвокислот. Простым внесением органических удобрений данный вопрос решить невозможно, так как в условиях дефицита кальция и образования щелочности такой прием способствует дальнейшему ощелачиванию и осолонцеванию всего почвенного профиля. Наши исследования предыдущих лет показали [1], что на орошаемых землях следует вначале вносить кальцийсодержащие вещества, а затем органические удобрения. Такой способ мелиорации, включающий два необходимых приема, довольно дорогостоящий, тем более, если учитывать, что кальцийсодержащие мелиоранты, например фосфогипс, необходимо завозить из других регионов.

Исходя из вышеизложенного следует, что усовершенствование способов комплексной мелиорации орошаемых солонцовых почв возможно осуществить двумя путями: во-первых, создать удобрительно-

мелиорирующие средства, при одноразовом внесении которых устранялся бы дефицит кальция и создавались условия для накопления качественного гумуса в почве; во-вторых, для удешевления стоимости вновь создаваемых средств использовать местные кальцийсодержащие и кислотосодержащие отходы промышленности, отходы сельского хозяйства растительного и животного происхождения. Актуальность и целесообразность проведения этих исследований уже подтверждены некоторыми нашими разработка-

ми [2], но в них в качестве органического компонента при приготовлении удобрительно-мелиорирующих средств использовался навоз крупного рогатого скота. На данный момент в связи с упадком отрасли животноводства его запасы практически исчерпаны, поэтому следует искать новые источники органики. Ими могут быть птичий помет, опилки, солома и другие растительные остатки. В этом заключается новизна данной разработки.

Задача наших исследований состоит в создании новых удобритель-но-мелиорирующих средств на базе местных отходов промышленности и сельского хозяйства, которые по своим качествам ни в чем не уступали бы компостам, приготовленным, например из фосфогипса и птичьего помета, поэтому в качестве сравнительного варианта в полевых опытах нами взят именно этот компост.

В нашем опыте в качестве мелиорирующих компонентов использовались фосфогипс (Ф), терриконовая порода (Т.п.), электролит травления стали (ЭТС), удобрительных - птичий помет (Пп) и солома (Сол.), как наиболее распространенные на данный момент органические удобрения.

Лабораторные опыты позволили выявить оптимальные соотношения этих компонентов для приготовления удобрительно-мелиорирующих средств и содержание в них мелиорирующей и удобрительной основ [3].

На основании результатов лабораторных исследований в октябре 2007 г. в ГП «Батайское» Аксайского района Ростовской области на черноземах обыкновенных заложен полевой опыт по следующей схеме на двух фонах:

Фон 1 - без минеральных удобрений (МУ).

1 Контроль.

2 Компост (Пп + Ф) -19 т/га.

3 УМС (Пп + Т.п. + ЭТС) - 33 т/га.

4 УМС (Пп + Т.п. + ЭТС) - 22 т/га.

5 УМС (Пп + ЭТС + Сол.) - 26 т/га.

6 УМС (Пп + Т.п. + ЭТС + Сол.) - 26 т/га.

Фон 2 - те же варианты + минеральные удобрения, рассчитанные на планируемый урожай с учетом того количества питательных веществ, которые содержатся в приготовленных УМС. Расчет доз МУ на планируемый урожай проводился по методу В. Г. Минеева [4].

Дозы УМС рассчитывались на полное вытеснение натрия из ППК и замещение его на кальций [5].

л

Полевой опыт мелкоделяночный (5^6=30 м ). Компост и УМС вносились под основную вспашку, изучалось их действие в последующие годы. МУ вносились ежегодно под культуру в виде основного удобрения и подкормок.

Площадки для отбора образцов почв из года в год оставались постоянными. Повторность опыта - трехкратная. Образцы почв на N P, K отбирались по слоям 0-20, 20-40 см. Нитраты определялись ионометрическим методом, подвижный фосфор и обменный калий по Мачигину. Поливы производились дождеванием машиной ДДА-100МА. Поливные нормы рассчитывались по формуле А. Н. Костякова. Расчетный слой 0-60 см. Поливы назначались на картофеле в период посадки - бутонизации при снижении влажности до 75 %, цветении и появлении столонов - до 80 %,

на люцерне и озимой пшенице - до 75 % НВ, оросительные нормы состав-5

ляли в зависимости от обеспеченности осадками от 800 м3/га на озимой

-5

пшенице до 3400 м3/га - на люцерне. Агротехника - общепринятая для Ростовской области. Методика исследований и статистическая обработка результатов - общепринятые.

Результаты трехлетних исследований физико-химических свойств чернозема обыкновенного деградированного показали, что под влиянием компоста и всех используемых удобрительно-мелиорирующих средств, дозы которых рассчитаны на полное вытеснение натрия из почвенного поглощающего комплекса, солонцеватость в первый год действия снизилась

на варианте с компостом на 55 %, а на варианте с УМС - от 18 до 36 %. К третьему году проведения исследований она снизилась соответственно на 73 % и от 54 до 64 % по сравнению с контролем.

Щелочность, которая была устранена по всем мелиорированным вариантам еще в первый год действия, к третьему году не восстановилась. Соответственно и реакция водной суспензии осталась на уровне нейтральной. Содержание обменного кальция достигло предельно-допустимых параметров и составило 80-85 % на варианте с УМС, а на контроле - около 70 %.

Общее содержание солей, которое несколько возросло в первый год действия из-за внесения компостов и УМС, в результате удаления поливами и атмосферными осадками продуктов химических реакций, к третьему году действия снизилось и почвы по классификации остались незасолен-ными [6].

Безусловно, устранение негативных свойств почв сказалось на обеспеченности их питательными элементами.

Осенью 2007 года до внесения УМС и УМС + МУ черноземы были средне обеспечены нитратами. К весне 2008 года после внесения под основную вспашку осенью УМС и УМС + МУ и активизации весной процессов нитрификации картина резко изменилась по всем вариантам опыта. На контроле без УМС и МУ обеспеченность нитратами стала повышенной, на остальных вариантах - очень высокой, а на вариантах с внесением УМС + МУ обеспеченность почв была в 2 раза выше, чем на вариантах только с внесением УМС. Это объясняется дополнительным внесением МУ, рассчитанных на планируемый урожай (таблица 1).

Картофель требует для своего развития 0,4 кг N0 , на 1 ц продукции, поэтому к осени 2008 года произошло снижение его содержания по всем вариантам [7].

Таблица 1 - Дозы минеральных удобрений по различным вариантам на планируемый урожай сельскохозяйственных культур

№ вари- анта Варианты опыта Картофель Озимая пшеница Люцерна на сено

7 Контроль + МУ N300? 85К290 ^60РшК) ^30РшК0

8 Компост

9 УМС (Пп + Т.п. + ЭТС) - 33 т/га + МУ ^60Р50К220 ^00Р™К0 ^0Р70К0

10 УМС (Пп + Т.п. + ЭТС) - 22 т/га + МУ ^80Р60К250 ^30РшК0 ^5Р90К0

11 УМС

12 УМС

Где выше урожай, там больше N0," уходило на развитие растений (таблица 2). На вариантах с внесением только УМС обеспеченность почв азотом к осени характеризовалась как высокая, а на вариантах с УМС и МУ - как очень высокая (таблица 3). Под озимую пшеницу согласно расчетам на планируемый урожай было внесено осенью и весной в подкормку от 100 до 160 кг N0“, в результате чего содержание нитратов возросло по сравнению с осенними запасами почти в 1,5 раза.

Также за счет весенней нитрификации возросло количество нитратов и на вариантах с УМС, особенно содержащих в большем отношении птичий помет и измельченную солому (варианты 5 и 6).

На формирование 1 ц урожая пшеницы требуется 1,8 кг N0 ,, поэтому к осени содержание нитратов уменьшилось по всем вариантам, хотя планируемый урожай был достигнут только на варианте с компостом и МУ (4,18 т/га) [7]. Видимо, это можно объяснить тем, что минеральные удобрения еще недостаточно усваивались растениями, так как на мелиорированных вариантах на второй год действия УМС сохранялась в почве со-лонцеватость, которая блокировала поступление питательных элементов в растения, в частности N0“, и он не до конца усваивался культурой, а оставался неиспользованным. На варианте с компостом без МУ запасы азота истощились за счет получения высокого урожая при оптимизации почвенных процессов.

7

Таблица 2 - Влияние удобрительно-мелиорирующих средств на урожайность сельскохозяйственных культур

№ вари ри- анта Варианты опыта Картофель Озимая пшеница Люцерна на сено Урожайность в среднем за 3 года

У, т/га Прибавка У, т/га Прибавка У, т/га Прибавка т к.е./га Прибавка

т/га в т.ч. от МУ, т/га т/га в т.ч. от МУ, т/га т/га в т.ч. от МУ, т/га т к.е./га % от МУ, %

1 Контроль 26,4 2,35 5,1 4,41

2 Компост (Пп + Ф) - 19 т/га 35,0 8,6 3,29 0,94 7,5 2,4 6,06 1,65 37

3 УМС (Пп + Т.п. + ЭТС) - 33 т/га 33,0 6,6 3,06 0,71 7,2 2,1 5,71 1,30 29

4 УМС (Пп + Т.п. + ЭТС) - 22 т/га 33,5 7,1 3,13 0,78 7,4 2,3 5,83 1,42 32

5 УМС (Пп + ЭТС + Сол.) - 26 т/га 32,7 6,3 3,06 0,71 7,6 2,5 5,69 1,28 29

6 УМС (Пп + Т.п. + ЭТС + Сол.) -26 т/га 33,3 7,2 3,00 0,65 7,7 2,6 5,80 1,39 32

7 Контроль + МУ 28,5 2,1 2,1 2,56 0,21 0,21 5,51 0,41 0,41 4,78 0,37 8 8

8 Компост (Пп + Ф) - 19 т/га +МУ 41,2 14,8 6,2 4,18 0,183 0,89 8,9 3,8 1,4 7,26 2,85 65 20

9 УМС (Пп + Т.п. + ЭТС) - 33 т/га + МУ 39,9 13,5 6,9 3,60 0,125 0,54 8,2 3,1 1,0 6,78 2,37 54 19

10 УМС (Пп + Т.п. + ЭТС) - 22 т/га + МУ 40,4 14,0 6,9 3,67 0,132 0,54 8,7 3,6 1,3 6,95 2,54 58 19

11 УМС (Пп + ЭТС + Сол.) - 26 т/га + МУ 38,8 12,4 6,1 3,71 0,136 0,65 8,8 3,7 1,2 6,82 2,41 55 20

12 УМС (Пп + Т.п. + ЭТС + Сол.) -26 т/га + МУ 40,7 14,3 7,4 3,59 0,124 0,59 9,0 3,9 1,3 6,99 2,58 59 21

НСР05, т/га 2,1 0,40 0,38

Точность опыта, % 2 7 8

Научный журнал Российского НИИ проблем мелиорации, № 3(07), 2012 г., [65-77]

8

№ вари- анта Варианты опыта 2007 г. * осень 2008 г. 2009 г. 2010 г.

весна осень весна осень весна осень

1 Контроль 12,5 18,5 11,3 13,9 5,8 6,2 4,9

2 Компост (Пп + Ф) - 19 т/га 12,6 39,4 18,4 20,6 7,2 8,9 6,2

3 УМС (Пп + Т.п. + ЭТС) - 33 т/га 12,4 50,2 22,7 25,2 16,7 20,1 23,5

4 УМС (Пп + Т.п. + ЭТС) - 22 т/га 12,7 27,3 19,1 20,9 14,3 17,4 20,2

5 УМС (Пп + ЭТС + Сол.) - 26 т/га 12,1 32,1 20,9 25,1 16,2 19,7 21,4

6 УМС(Пп + Т.п. + ЭТС + Сол.) - 26 т/га 12,0 30,8 23,1 28,5 17,3 20,9 22,7

7 Контроль + МУ на п.у. 12,7 28,8 23,5 43,4 30,4 39,8 27,9

8 Компост (Пп + Ф) - 19 т/га + МУ на п.у. 12,5 48,3 36,3 57,1 38,5 47,3 32,6

9 УМС (Пп + Т.п. + ЭТС) - 33 т/га + МУ на пу. 12,8 64,2 42,0 63,2 46,2 53,1 34,3

10 УМС (Пп + Т.п. + ЭТС) - 22 т/га + МУ на пу. 12,9 46,8 31,4 53,4 36,4 50,3 31,5

11 УМС (Пп + ЭТС + Сол.) - 26 т/га + МУ на пу. 12,7 50,6 33,6 55,0 38,0 53,7 32,3

12 УМС (Пп + Т.п. + ЭТС + Сол.) - 26 т/га + МУ на п.у. 12,5 51,2 35,0 56,0 39,3 46,7 33,7

* - до внесения УМС и МУ

Научный журнал Российского НИИ проблем мелиорации, № 3(07), 2012 г., [65-77]

На третий год действия УМС возделывалась люцерна на сено. Поскольку люцерна - это культура, которая сама способствует накоплению азота в почве, к осени обеспеченность этим элементом оставалась на вариантах с УМС высокой, а на вариантах с УМС и МУ - очень высокой.

Аналогичная картина складывалась с подвижным фосфором и обменным калием (таблицы 4 и 5). К весне 2008 г. обеспеченность этими элементами увеличилась за счет активизации почвенной микрофлоры на вариантах с УМС и за счет внесения с осени МУ на вариантах с УМС и МУ. После возделывания картофеля обеспеченность подвижным фосфором на всех вариантах стала низкой для зерновых культур, кроме вариантов с компостом. А после возделывания озимой пшеницы на вариантах с УМС и МУ запасы фосфора возросли в среднем до 44 мг/кг почвы и можно считать данные почвы высоко обеспеченными этим элементом.

Несмотря на это осенью 2009 года потребовалось внесение фосфорных удобрений под люцерну от 50 до 110 кг д.в./га. Это содействовало не только получению запланированного урожая сена на вариантах с УМС и МУ, но и обеспечило к осени 2010 года высокое содержание фосфора. На вариантах, где вносились только УМС без удобрений, обеспеченность этим элементом на третий год действия была низкой.

Обеспеченность почв обменным калием до мелиорации была высокой (в пределах 230 мг/кг), но после внесения УМС к весне содержание его увеличилось от 292 (вариант 4) до 364 мг/кг (вариант 6). Наличие компонента в виде измельченной соломы способствовало накоплению этого элемента в почвах. На вариантах с УМС и дополнительным внесением МУ увеличивалось содержание обменного калия в 1,5-2 раза. Возделывание картофеля резко снизило его запасы по всем вариантам (осень 2008 г.), но его содержание оставалось на высоком уровне при внесении УМС и очень высоком при внесении УМС + МУ.

10

№ вари- анта Варианты опыта 2007 г. * осень 2008 г. 2009 г. 2010 г.

весна осень весна осень весна осень

1 Контроль 27 32,0 20,1 22,3 11,2 13,8 7,2

2 Компост (Пп + Ф) - 19 т/га 29 45,3 29,6 30,7 21,5 24,3 16,8

3 УМС (Пп + Т.п. + ЭТС) - 33 т/га 28 30,5 15,3 17,5 15,9 17,8 10,2

4 УМС (Пп + Т.п. + ЭТС) - 22 т/га 28 26,3 11,2 14,9 13,8 16,7 9,3

5 УМС (Пп + ЭТС + Сол.) - 26 т/га 29 26,7 11,7 13,8 11,6 13,9 6,5

6 УМС (Пп + Т.п. + ЭТС + Сол.) - 26 т/га 27 26,9 11,9 15,1 12,8 14,1 6,7

7 Контроль + МУ на п.у. 27 38,3 29,5 55,6 44,6 53,7 49,8

8 Компост (Пп + Ф) - 19 т/га + МУ на п.у. 28 49,5 32,7 50,9 43,8 49,2 36,2

9 УМС (Пп + Т.п. + ЭТС) - 33 т/га + МУ на пу. 29 36,4 18,3 51,9 42,9 55,3 44,7

10 УМС (Пп + Т.п. + ЭТС) - 22 т/га + МУ на пу. 27 34,9 16,7 52,3 43,6 56,6 43,7

11 УМС (Пп + ЭТС + Сол.) - 26 т/га + МУ на пу. 28 35,1 17,4 51,0 42,5 54,3 41,3

12 УМС (Пп + Т.п. + ЭТС + Сол.) - 26 т/га + МУ на п.у. 28 34,8 16,2 52,3 44,3 55,9 40,8

* - до внесения УМС и МУ

Научный журнал Российского НИИ проблем мелиорации, № 3(07), 2012 г., [65-77]

11

№ вари- анта Варианты опыта 2007 г. * осень 2008 г. 2009 г. 2010 г.

весна осень весна осень весна осень

1 Контроль 230 250 152 154 123 137 118

2 Компост (Пп + Ф) - 19 т/га 232 302 245 259 224 236 205

3 УМС (Пп + Т.п. + ЭТС) - 33 т/га 240 371 209 226 216 230 199

4 УМС (Пп + Т.п. + ЭТС) - 22 т/га 238 292 179 185 177 185 163

5 УМС (Пп + ЭТС + Сол.) - 26 т/га 241 343 192 201 190 201 185

6 УМС (Пп + Т.п. + ЭТС + Сол.) - 26 т/га 234 364 195 206 192 206 191

7 Контроль + МУ на п.у. 240 572 341 348 234 239 205

8 Компост (Пп + Ф) - 19 т/га + МУ на п.у. 238 643 420 427 358 365 347

9 УМС (Пп + Т.п. + ЭТС) - 33 т/га + МУ на п.у. 240 660 431 442 407 415 393

10 УМС (Пп + Т.п. + ЭТС) - 22 т/га + МУ на п.у. 241 625 429 434 398 406 384

11 УМС (Пп + ЭТС + Сол.) - 26 т/га +МУ на п.у. 237 651 445 451 424 431 402

12 УМС (Пп + Т.п. + ЭТС + Сол.) - 26 т/га + МУ на п.у. 235 663 447 456 427 439 411

* - до внесения УМС и МУ

Научный журнал Российского НИИ проблем мелиорации, № 3(07), 2012 г., [65-77]

В последующие годы при возделывании озимой пшеницы и люцерны на сено от весны к осени уменьшалось его содержание, но надо отметить, что внесение калийных удобрений на планируемый урожай картофеля в дальнейшем обеспечило очень высокое содержание калия в почве и в последующие годы под озимую пшеницу и люцерну не потребовалось внесение калийных удобрений. К осени 2010 года наилучшим вариантом по обеспеченности калием был вариант УМС (Пп + Т.п. + ЭТС + Сол.) -26 т/га +МУ, внесенные в дозах, рассчитанных на планируемый урожай, на котором содержание этого элемента составило 411 мг/кг.

Таким образом, внесение УМС способствует к третьему году действия снижению солонцеватости и устранению щелочности, но не обеспечивает оптимальный пищевой режим почв для возделывания сельскохозяйственных культур. Для этого требуется дополнительное внесение минеральных удобрений для получения запланированного урожая. Но на вариантах с УМС азотных удобрений требуется на 15-27 %, фосфорных - на 13-23 %, калийных - на 14-25 % меньше, чем на контроле без УМС, но с внесением МУ на планируемый урожай.

Список использованных источников

1 Мелиорация солонцовых почв в условиях орошения / Н. С. Скуратов [и др.]; под ред. Н. С. Скуратова. - Новочеркасск: Изд - во «НОК», 2005. - 180 с.

2 Шалашова, О. Ю. Влияние органоминеральных компостов на плодородие орошаемых обыкновенных черноземов: автореф. дис. ... канд. с.-х. наук: 06.01.02 / Шалашова Ольга Юрьевна. - Новочеркасск, 1999. - 23 с.

3 Шалашова, О. Ю. Новые удобрительно-мелиорирующие средства для мелиорации деградированных почв / О. Ю. Шалашова // Сб. науч. тр. / НГМА. - Новочеркасск, 2008. - С. 12-17.

4 Практикум по агрохимии: учеб. пособие / В. Г. Минеев [и др.]; под ред. В. Г. Минеева. - М.: Изд-во МГУ, 2001. - 689 с.

5 Руководство по контролю и регулированию почвенного плодородия орошаемых земель при их использовании / Н. С. Скуратов [и др.]. -Новочеркасск, 2000. - 85 с.

6 Шалашова, О. Ю. Экологические аспекты применения удобритель-но-мелиорирующих средств на орошаемых землях / О. Ю. Шалашова // Сб. науч. тр. / НГМА. - Новочеркасск, 2010. - С. 32-38.

7 Балакай, Г. Т. Соя на орошаемых землях / Г. Т. Балакай. - М.: ЦНТИ «Мелиоводинформ», 1999. - 200 с.

Шалашова Ольга Юрьевна - кандидат сельскохозяйственных наук, доцент, Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение Высшего профессионального образования «Новочеркасская государственная мелиоративная академия», доцент.

Контактный телефон: 8(8635) 25-83-99. E-mail: rosniipm@yandex.ru

Shalashova Olga Yuryevna - Candidate of Agricultural Sciences, Associate Professor, Federal State Budget Educational Establishment of Higher Professional Education “Novocherkassk State Meliorative Academy”, Associate Professor.

Contact telephone number: 8(8635) 25-83-99. E-mail: rosniipm@yandex.ru