Повышение плодородия черноземов южной зауральской степи с использованием природных агроруд


Источник: И.М.Габбасова, Р.Р.Сулейманов. Повышение плодородия черноземов южной зауральской степи с использованием природных агроруд // Доклады РАСХН.

Примечание: Публикуется с разрешения одного из авторов статьи на историко-краеведческом портале Ургаза.ру.


В трехлетнем полевом опыте на черноземе южном показано улучшение водно-физических, агрохимических свойств и продуктивности при внесении природных агроруд в ряду навоз – сапропель – сплавина = солома – цеолит – песок.

Черноземы южные в ряду черноземных почв Зауральской степной зоны выделяются самым низким потенциальным плодородием. Они характеризуются пониженной гумусированностью и обеспеченностью питательными элементами, особенно фосфором, повышенным сухим остатком и общей щелочностью подгумусовых горизонтов, солонцеватостью, что усугубляется развитием ветровой эрозии и общим недостатком влаги [1].

Длительное сельскохозяйственное использование привело к дальнейшему снижению их плодородия, что особенно сильно проявилось в условиях чрезвычайно низкого уровня внесения минеральных удобрений и почти полного отсутствия – органических. Этому способствовала деформация традиционной системы природопользования региона с животноводством, как главной отраслью хозяйства.

В этой связи важное значение имеет использование природного сырья, обладающего удобрительными и мелиорирующими свойствами: торфа, сапропелей, фосфоритов (в т.ч. болотных руд), известняков, доломитов, гипса, некоторых видов углей, цеолитов и др. Местные природные агрономические руды наряду с удобрительными свойствами обладают генетическим сродством к почвам региона и являются высоко экологичными [2].

Целью наших исследований явилось изучение возможности использования природных агрономических руд для повышения плодородия черноземов южных.

Методика. Опыт заложен весной 2005 г. на территории МУСП «Маканский» Хайбуллинского района Республики Башкортостан на черноземе южном глубокосолончаковато солонцеватом тяжелосуглинистом средне эродированном по следующей схеме: 1. контроль; 2. донник + структурообразователь «Дэман»; 3. сапропель (60 т/га + N 30); 4. сплавина (60 т/га + N 30); 5. солома (60 т/га + N 30); 6. навоз (60 т/га); 7. цеолит (150 т/га); 8. песок (150 т/га), в трех повторностях. Площадь делянок составила 60 м². Образцы отбирали методом конверта в мае и сентябре 2005-2007 гг.

Сапропель и сплавина взяты из озера Чебаркуль. Сапропель характеризуется следующими свойствами: С орг. – 5,88%; N общ. – 5076 мг/кг; N щелочногидролизуемый – 196 мг/кг; Р2О5 общ. – 120 мг/100 г; Р2О5 подв. – 17,4 мг/100 г; рН Н2О – 8,06, от 10% НСl вскипает бурно. Сплавина образуется при зарастании озера. Для развития рыбоводства необходимо очищать озеро от сплавины, которую целесообразно использовать в качестве органического удобрения. Содержание органического вещества в среднем образце составило 50-60% (С орг.); N общ. – 28020 мг/кг; N щелочногидролизуемого – 1493 мг/кг или 5,3% от общего; Р2О5 общ – 376,2 мг/100 г; Р2О5 подв. – 1,2 мг/100 г; рН Н2О – 6,72. Цеолит Тузбекского месторождения представлен ломонтитом и морденитом, катионообменная способность – 70 мг-экв/100 г породы, плотность – 2,2 г/см², химический состав: SiO2 – 60-67%, Al2O3 – 12-16%, Fe2O3 – 2,6%, CaO – 4-5%, MgO – 1-2%, Na2O – 2-3%, H2O – 10 %.

Водно-физические, физико-химические и химические свойства почвы определялись общепринятыми методами [3-5]. Перед заложением опыта был проведен статистический анализ свойств почвы опытного участка, который показал его достаточную однородность, коэффициент вариации изменялся в диапазоне 5-25%. Полученные результаты обрабатывались статистически, в таблицах приведены средние результаты [6].

Результаты и обсуждение. Водно-физические свойства. Внесение агроруд способствовало улучшению водного режима почвы. Осенью первого года максимальные запасы влаги в пахотном слое наблюдались на вариантах с внесением органических мелиорантов: навоза, соломы и сплавины. На следующий год проявилась роль сапропеля, влажность почвы при его внесении была самой высокой по всему профилю. Очевидно, это обусловлено тем, что, обладая высокой водоудерживающей способностью, он способствовал сохранению весенних запасов влаги до конца вегетационного периода. В несколько меньшей степени этот процесс наблюдался при внесении навоза и сплавины.

На третий год при меньших общих запасах влаги первенство осталось также за этими вариантами, но их водоудерживающая способность существенно снизилась, а на варианте с навозом была близка к контрольному варианту, что связано с минерализацией органического вещества.

Как известно, внесение высокодисперсных цеолитов в почвы образно называют «сухим поливом». В наших исследованиях эффективность внесения цеолита была более выражена в осенние сроки, но и тогда была ниже, чем на вариантах с органическими мелиорантами. По всей видимости, для существенного повышения водоудерживающей способности чернозема южного необходимы более высокие дозы, чем 150т/га.

Динамика влажности в почвах опыта соответствовала изменившимся под влиянием агроруд водно-физическим свойствам. Плотность пахотного слоя на контрольном варианте осенью третьего года исследований составила 1,21-1,29г/см³, что характеризует ее как повышенную. Наиболее выраженное уменьшение плотности пахотного слоя произошло при внесении соломы и сплавины, где она снизилась в слое 0-10см на 0,14г/см³, а – навоза и цеолита на 0,11-0,09 г/см³.

Следствием внесения агроруд явилось также изменение пористости, капиллярных свойств почвы, определяющих ее почвенно-гидрологические константы. Существенно увеличилась наименьшая влагоемкость почвы, что имеет особенно важное значение для почв сухостепной зоны с недостатком влаги. Максимальное увеличение наименьшей влагоемкости наблюдалось при внесении сплавины (почти на 10%). Соответственно возросли капиллярная и полная влагоемкости, увеличился диапазон активной влаги.

Эффективность использованных агроруд можно расположить в следующий убывающий ряд: сплавина – навоз – солома – цеолит – сапропель – песок.

В структурно-агрегатном составе почвы опыта выявлено преобладание глыбистых отдельностей (>10мм). Содержание агрономически наиболее ценных фракций (5-0,25мм) не превышало 30%, что характеризует структуру как неудовлетворительную. Следует отметить, что в пахотном горизонте было много очень плотных практически не разбиваемых глыб размером от нескольких до десятков сантиметров. Существенное улучшение структуры произошло на вариантах с навозом, цеолитом и структурообразователем «Дэман», в которых коэффициент структурности увеличился в 2,4-2,7 раза.

Водопрочность агрегатов по всем вариантам опыта характеризовалась как «хорошая», использование всех мелиорантов способствовало некоторому возрастанию коэффициента водопрочности, но при внесении «Дэмана» структура стала «избыточно высокой».

Определение механической прочности комков почвенной структуры показало, что самое большое усилие, необходимое для раздавливания комков почвы крупнее 10мм отмечалось на контроле, а самое низкое – при внесении навоза и песка (на 2,2-2,4 кг). Внесение других мелиорантов также способствовало снижению этого показателя (на 1-1,5 кг).

Агрохимические свойства. Чернозем южный глубокосолончаковато солонцеватый содержит повышенные концентрации солей в подпахотных горизонтах (0,55% в слое 20-40 см и 1,16% в слое 40-60 см), что создает опасность увеличения их концентрации в пахотном слое. Изучение динамики количества водорастворимых солей показало, что за три года исследований не произошло их существенного накопления. Вместе с тем этот показатель достаточно динамичный и в отдельные периоды на всех вариантах вплотную приближался к «слабому» уровню засоления.

Почва опыта характеризуется низким содержанием гумуса (2,7±0,07%). При внесении навоза и сапропеля к осени первого года его количество увеличилось в среднем на 0,3%, а грубого органического материала в виде сплавины и соломы – на 0,2%, но при этом на третий год в первом случае оно уменьшилось, а во втором – возросло. По всей видимости, уменьшение количества гумуса в первом случае обусловлено преобладанием процессов минерализации навоза и сапропеля, а возрастание во втором – гумификации соломы и сплавины.

Реакция среды почвы опыта слабощелочная (рНН2О=7,85±0,10) и по всем его вариантам существенных изменений не произошло. Внесение агроруд способствовало повышению емкости катионного обмена (ЕКО) почвы опыта, наиболее существенное увеличение наблюдалось при внесении навоза, цеолита и сапропеля (на 3-4 мг-экв/100 г почвы), несколько меньшее – соломы и сплавины.

Слабая гумусированность почвы опыта определяет ее неудовлетворительный питательный режим, характеризующийся низким содержанием доступных растениям азота (88,2±4,4 мг/кг) и фосфора (1,6±0,1 мг/100 г). При внесении агроруд обеспеченность этими элементами увеличилась. На вариантах с внесением навоза и сапропеля содержание щелочногидролизуемого азота характеризовалось как «высокое», а соломы и сплавины – «среднее». «Высокая» обеспеченность подвижным фосфором наблюдалась только при внесении навоза. Со временем его количество постепенно уменьшалось, но и на третий год было в полтора раза выше, чем на контроле.

Урожайность. Почва опытного участка засевалась культурами в рамках севооборота хозяйства. В первые два года опыта поле было засеяно подсолнечником. В 2005 г. растения были единичными. В 2006 г. ситуация несколько изменилась и хотя урожай был чрезвычайно низким, его учет показал заметную разницу по вариантам. Если на контроле фитомасса подсолнечника составила 0,1 ц/га, то при внесении агроруд она возрастала в ряду: сплавина – навоз – солома – сапропель (от 0,23 до 0,64 ц/га). В связи с чрезвычайно низкой продуктивностью всего поля на третий год (2007 г.) оно было выведено из севооборота и не засевалось. Поэтому учет проводился по общей фитомассе сорных растений, и выявленная тенденция сохранилась.

Таким образом, внесение природных агроруд способствует улучшению комплекса свойств чернозема южного: уменьшается плотность сложения, возрастает водоудерживающая способность и влагоемкость, улучшается структурно-агрегатный состав, уменьшается механическая прочность агрегатов, повышается содержание гумуса и обеспеченность питательными элементами.

По эффективности воздействия на свойства почвы, используемые агроруды можно расположить в следующий возрастающий ряд: песок – цеолит – слома = сплавина – сапропель – навоз, причем со временем влияние навоза и сапропеля уменьшается, а сплавины и соломы – возрастает.

 

Литература:

1. Хазиев Ф.Х., Кольцова Г.А., Рамазанов Р.Я., Мукатанов А.Х., Габбасова И.М., Хамидуллин М.М., Хабиров И.К. Почвы Башкортостана. Т.2: Воспроизводство плодородия: зонально-экологические аспекты; Под редакцией Ф.Х. Хазиева.  Уфа: Гилем, 1997.  328 с.

2. Батанов Б.Н., Габбасова И.М., Сулейманов Р.Р. Сырьевые ресурсы агрономических руд республики Башкортостан и их использование для мелиорации и рекультивации почв // Вестник Саратовского госагроуниверситета им. Н.И. Вавилова.  2006.  №3.  С.51-57.

3. Агрохимические методы исследования почв.  М.: Наука, 1976.  656 с.

4. Аринушкина Е.В. Руководство по химическому анализу почв.  М.: Изд-во Моск. ун-та, 1970. 488 с.

5. Вадюнина А.Ф., Корчагина З.А. Методы исследования физических свойств почв и грунтов.  М.: Высшая школа, 1973.  398 с.

6. Доспехов Б.А. Методика полевого опыта.   М.: Колос, 1979.  416 с.