Размещено на http://www.allbest.ru/

Автореферат

диссертации на соискание ученой степени

кандидата биологических наук

Экологические аспекты применения нейтрализованного фосфогипса на лугово-черноземной почве в сельскохозяйственном производстве Краснодарского края

Локтионов Михаил Юрьевич

Специальность: 03.02.08 - Экология (биология)

Москва - 2013 год

Диссертационная работа выполнена в Государственном научном учреждении Всероссийском научно - исследовательском институте агрохимии имени Д.Н. Прянишникова Россельхозакадемии (ГНУ ВНИИА Россельхозакадемии)

Научный консультант : Сычёв Виктор Гаврилович

академик РАСХН, доктор сельскохозяйственных наук, профессор, директор ГНУ Всероссийского научно-исследовательского института агрохимии имени Д.Н. Прянишникова Россельхозакадемии

Официальные оппоненты : Яшин Иван Михайлович

доктор биологических наук, профессор кафедры экологии ФГБОУ ВПО «Российского государственного аграрного университета - МСХА имени К.А. Тимирязева»

Ермаков Антон Александрович

кандидат биологических наук, директор ФГБУ Государственного центра агрохимической службы «Московский»

Ведущая организация : Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего профессионального образования Российский университет дружбы народов (РУДН)

Защита состоится «11» декабря 2013 г. в 14.00 часов на заседании диссертационного совета Д. 220.043.03 при ФГБОУ ВПО «Российский государственный аграрный университет - МСХА имени К.А. Тимирязева» по адресу: 127550, г.Москва, ул. Прянишникова, д. 15 (тел/факс: 8(499) 976-24-92, dissovet@timacad.ru)

С диссертацией можно ознакомиться в научной библиотеке ЦНБ ФГБОУ ВПО «РГАУ-МСХА имени К.А. Тимирязева»

Автореферат разослан «_____»_____________________2013 года

Ученый секретарь

диссертационного Совета О.В. Селицкая

Общая характеристика работы

Актуальность темы. Стратегия устойчивого развития страны в агроэкологической сфере должна строиться на сохранении и восстановлении естественных экосистем, стабилизации и улучшения качества окружающей среды, организации переработки и применения побочных продуктов и отходов промышленности. Эффективное и экологически безопасное использование побочных продуктов производства минеральных удобрений справедливо связывают с проблемой рационального использования природных ресурсов. При этом решается комплекс важнейших задач: более полное использование сырьевых ресурсов, улучшение экологической обстановки в регионе, экономически и агрономически эффективное повышение плодородия почв. В ряду таких продуктов находится нейтрализованный фосфогипс (ФГ), использование которого в рисоводстве, может существенно улучшить физико-химические свойства почв, их водно-воздушный и пищевой режим, увеличить содержания обменного кальция в ППК. Однако, ФГ имеет ряд недостатков, главный из которых наличие в его составе фтора и стронция, как нежелательных примесей.

В связи с этим, одной из основных задач экологии является разработка научно-обоснованных норм и способов применения ФГ для получения экологически безопасной растениеводческой продукции. Однако исследований, проведенных в этом направлении, в зоне рисосеяния практически нет. Из всего вышеизложенного вытекает актуальность и необходимость проведения исследований по агроэкологической оценке влияния ФГ в условиях орошения на комплекс агрохимических, физико-химических показателей почвенного плодородия, урожай и качество зерна риса.

Целью исследований явилось изучение экологически обоснованных способов оптимизации плодородия лугово-чернозёмных почв рисовых систем Краснодарского края, разработка природоохранных и агромелиоративных мероприятий, методов рационального использования нейтрализованного фосфогипса и получения экологически чистой продукции растениеводства. Для выполнения этой цели решались следующие задачи:

? провести оценку химического состава фосфогипса в зависимости от состава фосфатного сырья и срока хранения ФГ в отвалах;

? исследовать влияние фосфогипса на кислотно-основные, физико-химические и агрохимические свойства лугово-чернозёмных почв;

? разработать оптимальные дозы фосфогипса для получения максимального урожая и улучшения качества зерна риса;

? выявить эффективность фосфогипса в посевах риса в качестве фосфорного удобрения;

? исследовать эффективность фосфогипса на различных фонах обеспеченности почвы элементами питания на формирование урожайности риса и показатели качества зерна;

? изучить влияние фосфогипса на накопление потенциально опасных примёсей стронция и фтора в почве, оросительной воде и растениях риса; фосфогипс почва урожай рис

? разработать экологически безопасные способы применения фосфогипса в рисовых севооборотах.

Новизна исследований состоит в разработке экологически безопасной дифференцированной системы удобрения риса в условиях орошения. Для районов рисосеяния Краснодарского края изучена направленность почвенных процессов в рисовых почвах и пути регулирования физико-химических и агрохимических свойств, водного и питательного режимов, установлено положительное действие ФГ на повышение эффективности минеральных удобрений и плодородие лугово-черноземных почв. Установлено, что внесение ФГ способствует уменьшению содержания обменного натрия и стабилизации кальциевого режима почв. Изучены экологические и почвозащитные аспекты применения ФГ, выявлены уровни накопления фтора и стронция в почвах, оросительных водах и растениях риса при внесении различных доз нейтрализованного фосфогипса.

Теоретическая и практическая значимость работы. Предложены пути решения проблемы рационального вовлечения ФГ в сельскохозяйственное производство. Разработана экологически обоснованная технология внесения минеральных удобрений и ФГ, обеспечивающая улучшение физико-химических, агрохимических свойств почвы, сохранение плодородия почв и повышение урожайности риса. Разработаны рекомендации по экологически безопасному и агроэкономически эффективному применению ФГ в сельскохозяйственном производстве. Установлено, что внесение с ФГ совместно с минеральными удобрениями не приводит к заметному накоплению ТМ и фтора в почве, поэтому его можно рекомендовать в качестве мелиоранта и минерального удобрения на рисовых почвах.

Производству предложены научно-обоснованные ресурсосберегающие высокоэффективные приемы сохранения почвенного плодородия и приемы снижения негативных почвенных процессов, возникающих при орошении. Это обеспечивает экологическую устойчивость свойств агросистемы и увеличение урожая риса на лугово-черноземной почве в среднем на 4-10 ц/га.

Полученный новый фактический материал и теоретические положения используются в курсах лекций: «Мелиорация почв», «Почвенная экология», «Экология», читаемых в Кубанском аграрном университете.

Исследования выполнены в соответствии с государственными научно-исследовательскими программами ГНУ ВНИИА им. Д. Н. Прянишникова и ГНУ ВНИИ риса Россельхозакадемии, научно-технического совета Краснодарского АПК.

Основные положения, выносимые на защиту.

? сравнительная оценка химического состава нейтрализованного фосфогипса в зависимости от состава фосфатного сырья и сроков хранения ФГ в отвалах;

? научное обоснование перспективных эколого-мелиоративных приемов регулирования плодородия орошаемых лугово-черноземных почв, снижения их деградации, оптимизации устойчивости почвенно-экологической ситуации и повышения урожайности риса;

? оценка почв, оросительных вод и растений риса по содержанию тяжелых металлов и фтора в последействии различных доз фосфогипса.

? рациональное использование нейтрализованного фосфогипса - это экономически целесообразное, социальное и экологически эффективное решение проблемы утилизации фосфогипса.

Достоверность и обоснованность научных положений, методических и практических рекомендаций, обобщенных результатов и выводов, представленных в диссертации, подтверждаются экспериментальными данными, полученными с применением комплекса широко апробированных стандартных методов анализов, статистической обработкой результатов эксперимента, проводимого по стандартной методике, высокой степенью сходимости результатов, положительными результатами апробации в производственных условиях.

Личный вклад автора заключается в постановке цели и задач исследования, выполнении основной части экспериментальных исследований, анализе и обобщении полученной информации, статистической обработке и систематизации полученных материалов, анализе литературы по теме диссертации, апробации основных положений. В диссертации использованы материалы, полученные лично автором и в процессе совместной работы с ГНУ ВНИИ риса и Федеральным государственным унитарным предприятием рисоводческий племенной завод «Красноармейский» им. А.И. Майстренко.

Апробация работы: Основные положения диссертационной работы обсуждались и получили положительную оценку на научных конференциях: кафедры агрохимии Кубанского государственного аграрного университета (2010-2012 г.), Международной научно-практической конференции «Устойчивое развитие АПК в современных условиях юга России» (Майкоп, 2011), научно-практических семинарах для работников АПК Ростовской области (2012) и Краснодарского края (2013).

Публикации. По теме диссертации опубликовано 15 печатных работ, из них 9 в журналах, рекомендованных ВАК.

Структура и объем диссертации. Диссертация состоит из введения, 6 глав, выводов, рекомендаций производству, списка использованной литературы и приложений. Основной материал изложен на 130 страницах машинописного текста. Работа включает 28 таблиц и 13 рисунков. Список литературы состоит из 202 работ (из них 24 работы зарубежных авторов).

Благодарности. Автор выражает глубокую признательность своему научному руководителю академику РАСХН Сычёву В.Г. за неоценимую помощь в проведении работы, ценные советы и рекомендации на всех этапах исследования. Особую благодарность автор выражает сотрудникам ГНУ ВНИИ риса Россельхозакадемии член- корреспонденту РАСХН, профессору Шеуджену А.Х, кандидату сельскохозяйственных наук Кизинку С.В. за полезные предложения, консультации и внимание к работе, а также Шумковой Н.М. за помощь в организации исследований и проведении анализов.

Объекты и методы исследований

В соответствии с задачами исследования были проведены полевые опыты в период 2009-2012 гг. на рисовой оросительной системе в ФГУП РПЗ «Красноармейский» имени Майстренко в центральной части Красноармейского района в древней дельте реки Кубань Краснодарского края. Район характеризуется умеренным увлажнением, по теплообеспеченности - умеренно жарким с суммой температур выше 10°С 3400-3800 и выше 15oС 2900-3000, гидротермический коэффициент составляет 0,9-1,3. Наиболее благоприятные температуры для прорастания риса - устойчивый переход через 15°С - наблюдаются с начала мая. Лето жаркое, среднемесячная температура июля 22-24°С, а максимальные - могут повышаться до 38-40°С; насчитывается до 90 дней со среднесуточной температурой более 20°С. По количеству выпадающих осадков характеризуемая территория относится к зоне недостаточного увлажнения.

Методики и объекты проведения исследований

Объектом исследования являются лугово-черноземные почвы, сформированы преимущественно на тяжелых аллювиальных отложениях. Почва, средне обеспеченная подвижными формами азота и фосфора; содержание обменного калия повышенное: содержание гумуса (по Тюрину) в пахотном слое - 2,85%, подвижного фосфора и обменного калия (по Мачигину) соответственно 54,8 мг/кг и 328,5 мг/кг, рНсол. 5,8, рН водн.6,2, количество обменного кальция - 34,6 мг-экв./100 г. почвы. Предшественник - многолетние травы. Содержание гумуса колеблется 3,5-3,7% и постепенно снижается вниз по профилю.

Исследования проводились на сорте риса Лиман, характеризующийся высокой урожайностью и хорошими технологическими качествами зерна. Исследования были проведены в двух полевых опытах:

Опыт 1. Оптимизация доз и способов внесения нейтрализованного ФГ в рисовых севооборотах. Схема опыта включала 5 вариантов (табл. 1). ФГ вносили перед посевом в дозах 0, 1,5, 3,0, 5,0 т/га поверхностно с дальнейшей заделкой в почву на глубину 10-15 см.

Опыт 2. Агроэкологическая оценка эффективности нейтрализованного ФГ в рисовых севооборотах как химического мелиоранта и фосфорного удобрения. Схема опыта включала 6 вариантов (табл. 1).

Опыты заложены в 4-х кратной повторности. В обоих опытах ФГ вносили перед посевом поверхностно с дальнейшей заделкой в почву на глубину 10-15 см. Азотные удобрения вносили дробно: 60% -- как основное удобрение и 40% - при подкормках в фазу кущения.

Таблица 1.- Схема опытов

Опыт 1	Опыт 2
1. Контроль (б/удоб);	1. Контроль (б/удоб);
2. N120P90К60-фон;	2. N120К60;
3. Фон+фосфогипс (ФГ), 1,5т/га;	3. N120P90К60;
4. Фон+ ФГ, 3 т/га;	4. Фосфогипс, 3 т/га (ФГ);
5. Фон + ФГ, 5т/га.	5. N120К60+ ФГ, 3т/га;
	6. N120P90К60+ ФГ, 3т/га

Фосфогипс нейтрализованный является многотоннажным отходом производства экстракционной фосфорной кислоты, в соответствии с техническими условиями ТУ 113-08-418-94, относящийся к. V классу опасности (СП 2.1.7.1386-03). Площадка с отвалами фосфогипса ОАО «ЕвроХим-БМУ» расположена в 8,5 км от г. Белореченск Краснодарского края на водоразделе ручьев Ганжа 2 и 3. Абсолютные отметки изменяются от 135,0 м до 125,5.

Возделывание риса в опытах проводили в соответствии с рекомендациями ВНИИ риса. Фенологические наблюдения за посевами и биометрический анализ растений проводили по общепринятой методике (Сметанин А.П. и др., 1972). Площадь листьев определяли методом высечек; чистую продуктивность фотосинтеза - по изменению прироста биомассы растений с 1 м2 листовой поверхности за сутки по Ничипоровичу (Ничипорович А.А. и др. 1961); содержание общего азота, фосфора и калия в растениях из одной навески по методике Куркаева (Куркаев В.Т., 1970) в модификации Щукина (Щукин М.М., 1985, 1985а), кальция - по методу А.Х. Бадагянц (Куркаев В.Т., Шеуджен А.Х., 2000).

В почвенных образцах определяли: Са2+ и Мg2+ - трилонометрически, обменный натрий в почвах по И.Н. Антипову-Каратаеву; рН - по ГОСТ 26483-85; подвижные соединения фосфора и обменного калия по методу Мачигина - ГОСТ 26205-91; органическое вещество (гумус) по методу Тюрина - ГОСТ 26213-91; Тяжелые металлы МУ МСХ РФ от 10.03.92 г.

В почвенных образцах полевую влажность определяли весовым методом, гранулометрический состав по методу Н.А. Качинского, плотность почвы методом режущего кольца, содержание микроагрегатов -агрегатным анализом согласно пособию «Теории и методы физики почв» под ред. Шеина Е.В. и др., 2007. Результаты исследований были обработаны статистическими методами обработки (Доспехов Б.А., 1985; Дзюба В.А., 2007).

Содержание работы

Мониторинг применения фосфогипса в земледелии

Мировое производство фосфорных удобрений, составляет около 200 млн т в год. Сырьем для их производства служат апатиты или фосфориты, которые имеют высокое соотношение кальция к фосфору, что и обусловливает при методе их кислотной переработки образование огромных количеств фосфогипса. При получении 1 т фосфорной кислоты образуется 3,6 - 6,2 т ФГ. Мировой годовой выход ФГ составляет > 150 млн. тонн, на долю России приходится ~ 14 млн. т., и он практически весь направляется на хранение в отвалы.

Основу фосфогипса составляет > 94% CaS04. В составе ФГ в качестве примесей присутствуют остатки фосфатов, фосфорной кислоты (2-4%, в том числе до 1,5% водорастворимой), полуторных оксидов, соединений кремния, микропримесей редкоземельных элементов. ФГ может быть успешно применяться в земледелии страны, как химический мелиорант для устранения засоленности почвы. По сведениям МСХ РФ в Северокавказском экономическом районе выявлено 3272,6 тыс.га или 15% засоленных почв, в Дагестане - 1526,3 тыс. га, в Республике Адыгея - 2,1 тыс. га, Ставропольском крае - 1180,3 тыс. га. В Краснодарском крае выявлено более 110 тыс. га солонцовых и засоленных пахотных почв, что в основном связано с плохой дренированностью и близким уровнем залегания минерализованных вод (Кречко П.Я., 1956; Кириченко К.С. и др., 1965; Блажний Е.С., 1971).

На основании обобщения литературных и полученных в наших экспериментах данных по агроэкологической эффективности ФГ и анализа возможного решения проблемы внедрения энергосберегающих приемов повышения плодородия почв, мы разработали схему взаимосвязи факторов и направлений влияния ФГ при использовании его в сельскохозяйственном производстве (рис.1).

Рис. 1. Взаимодействие факторов при эффективном действии фосфогипса

На схеме отражено, что высокий экологический, экономический и агрономический эффект от внесения фосфогипса обеспечивается и прямым действием в улучшении физико-химических, агрохимических и биологических свойств почв, и созданием на длительный период благоприятных условий для пополнения в почве и усвоения растениями макро - и микроэлементов. В связи с этим, в одних случаях наиболее эффективным для улучшения экологического состояния агроценоза и повышения урожайности культур может оказаться совместное применение ФГ и минеральных удобрений, в других -систематическое применение мелиоранта в сочетании с агротехническими мероприятиями (вспашка, заделка на большую глубину и т.д.).

Использование фосфогипса и оценка его качества, как экологически безопасного мелиоранта в земледелии Краснодарского края

Краснодарский край является основным рисосеющим районом страны. Около 1/3 орошаемых земель на Северном Кавказе вследствие подтопления, переувлажнения, вторичного засоления, осолонцевания, стилизации, подкисления, утраты агрономически ценных агрегатов, снижения запасов гумуса, декальцинации почв, находятся в неудовлетворительном состоянии (Розанова Э.Ф. и др., 1973; 1986; Маслов Б.С., 1998; Лисконов А.Т. и др., 1989). В определенной степени решить проблему повышения плодородия почв, улучшения физико-химических свойств почв, оптимизации питания растений, повышения продуктивности и устойчивости земледелия, возможно при использовании ФГ, получаемого ОАО «ЕвроХим-БМУ». Запасы ФГ в Краснодарском крае составляют >4,5 млн. тонн, занимают обширную площадь и требуют значительных финансовых затрат на содержание. Имеющийся в практике опыт утилизации ФГ в сельском хозяйстве не нашёл широкого применения и использования по экономическим и технологическим соображениям (рис.2).



Рис. 2. Доля использования ФГ в сельском хозяйстве от общего количества, хранящегося в отвалах

В ходе исследования химического состава ФГ было определено валовое содержание ТМ и фтора. С этой целью в отвалах ФГ с различной глубины были отобраны пробы. Средние результаты анализов приведены в табл.2-3.

Таблица 2.- Химический состав фосфогипса ОАО «Еврохим-БМУ»

(в среднем из 40 проб, % воздушно-сухой массы)

Элемент	Содержание	Элемент	Содержание	Элемент	Содержание
MgO	0,025	Sr	0,46	Al2O3	0,070
SiO2	20,98	Ba	0,021	V	<0,001
CaO	37,12	Cr	<0,001	Y	0,0014
S общая	21,5	Mn	0,001	Zr	0,0075
K2O	<0,001	TiO2	0,007	La	0,02
Pобщ.(по P2O5)	3,2	Cu	0,0008	Cl общий	<0,001
Се (СеО2)	0,11			Углерод общ	0,41

Полученные данные свидетельствуют о том, что содержание ТМ по валовому содержанию, и концентрации подвижных форм элементов, колеблются в пределах 2-38%. Наибольшие колебания выявлены по содержанию цинка, наименьшие - по кадмию, более высокое содержание характерно для свинца, а наименьшее - для кадмия, образуя при этом следующий убывающий ряд: Pb >Cu >Mn >Zn > Ni > Co > Cr> Cd.

Таблица 3.- Содержание ТМ и фтора в пробах фосфогипса ОАО «Еврохим-БМУ» (в среднем из 40 проб)

Эле мент	Содержание, мг/кг
	2010 год	2012 год	среднее из 40 проб
	среднее из 20 проб
	валовое	подвижных форм	валовое	подвижных форм	валовое	подвижных форм
Pb	37,6±9,3	0,9±0,08	26,3±12,3	0,7±0,11	31,9±11,3	0,8±0,1
Cd	2,0±0,11	0,0005	2,7±0,09	0,0006	2,35±0,10	0,0005
Cu	27,9±1,23	1,15±0,12	25,0±2,74	1,25±0,14	26,5±1,98	1,20±0,13
Zn	16,8±2,41	1,24±0,11	7,2±2,31	1,45±0,22	12,0±2,36	1,35±0,17
Cr	4,2±0,25	1,52±0,21	2,6±0,56	1,26±0,23	3,4±0,41	1,39±0,22
Co	4,5±0,68	0,42±0,09	3,0±1,32	0,29±0,11	3,75±1,00	0,36±0,10
Ni	6,5±0,22	0,40±0,13	8,6±1,14	0,52±0,19	7,55±0,68	0,46±0,16
Mn	15,4±0,81	4,45±0,31	17,1±3,12	4,62±0,62	16,5±1,96	4,54±0,47
F	1900±93	290±23	2080±24	320±43	1990±52	305±33

Таблица 4. - Содержание ТМ в минеральных удобрениях в сравнении с природным фосфатным сырьем, %

Химический элемент в составе минеральных удобрений	Способ разложения фосфатного сырья
	сернокислотное	азотнокислотное
	апатитовые концентраты	фосфоритовые концентраты	апатитовые концентраты	фосфоритовые концентраты
	доля тяжелых металлов в сравнении с природным сырьем, %
Cd	60	50-80	70-80	60-80
Pb	20-30	10-20	60-80	-
Cu	40	60	60-80	70-90
Hg	20	10	60-80	70-90
As	80	70-90	70-90	70-90
Sr	3-5	90	60-80	70-90
Ni	75	50	60-80	70-90
Zn	30-35	50-85	60-80	70-90
Co	60	-	70-80	>80
Cr	80	90	>70	>80
Mn	90	-	-	-
V	30	-	-	-
F	55	40-80	10-20	-

Сравнивая состав отечественных и зарубежных фосфатов, можно заключить, что ковдорские фосфориты, характеризуются более низким содержанием токсичных примесей As, Cd, Pb, Ni, Zn, Cu, Hg, Cr, невысоким содержанием F (до 1,2%). При оценке возможного загрязнения окружающей среды в случае использовании ФГ необходимо учитывать, что большая часть ТМ, содержащихся в фосфатном сырье, при его переработке переходит в минеральные удобрения. Долевой состав ТМ в минеральных удобрениях в сравнении с природным сырьем при различных способах его разложения представлен в табл.4.

ФГ содержит ~ 0,47% общего фтора и 0,46% стабильного стронция. Содержание водорастворимых фторидов колеблется в широком интервале от очень малых величин - 0,0016-0,0,0042% до 0,02%. Эти данные были использованы при разработке рекомендаций по применению ФГ в сельском хозяйстве (Байбеков Р. Ф., Шильников И.А., Локтионов М.Ю., и др. 2012).

Уровень радиоактивности ФГ очень низкий, ниже естественного фонового уровня в районе проведения исследований. Эффективная удельная активность (Аэфф) природных радионуклидов составляет 60-90 Бк/кг, следовательно ФГ может быть использован без ограничений (табл. 5).

Таблица 5. - Содержание радиоактивных элементов в фосфогипсе

Показатели	Эффективная удельная активность, Бк/кг
	Ra-226	Th-232	K-40	Аэфф
Средне из 50 проб	48-52±8,0	12-15±7,0	83-89±21	60-90

Изменение кислотно-основных свойств лугово-чернозёмной почвы, как фактора экологической стабильности

Использование ФГ оказало влияние на качественный состав гумуса: за три года проведения опыта в пахотном слое увеличилась доля гуминовых кислот, а также содержание гуминовых кислот, связанных с кальцием. Прирост содержания гумуса в почве с внесением ФГ 3-5 т/га в среднем за 3 года составил 0,2%.

Таблица - 6. Влияние фосфогипса на кислотно-основные свойства почвы

Вариант опыта	Слой* почвы, см	Показатели
		рН	содержание, мг-экв/100 г почвы
			Са	Mg	Na
			в среднем за 3 года	%, ± к контролю
Контроль, б/удоб.	0-20	5,80	22,83	2,89	3,2	-
	20-40	5,95	19,13	3,15	3,6	-
N120P60K60 - фон	0-20	5,70	21,91	2,79	2,9	-10,0
	20-40	5,87	20,73	2,87	3,3
Фон+ ФГ, 1,5 т/га	0-20	6,03	23,58	2,45	2,1	-34,3
	20-40	6,21	21,37	2,61	4,1
Фон + ФГ, 3,0 т/га	0-20	6,06	24,97	1,95	1,8	-43,7
	20-40	6,50	22,05	2,15	4,3
Фон + ФГ, 5,0 т/га	0-20	6,02	27,10	1,74	1,3	-59,4
	20-40	6,41	23,54	1,99	4,8
НСР05		0,15	1,73	0,5	0,5

*отбор почвенных проб проводили после уборки урожая риса;

Выявлено, что ФГ уже в 1-ый год действия изменяет уровень кислотности среды (табл. 6). Вниз по профилю уровень реакции сдвигается в слабощелочную сторону, что вполне благоприятно для роста и развития растений риса.

Исследуемые почвы характеризуются высоким содержанием поглощенных оснований. В слое 0-20 см на контроле она достигает 25,7 мг-экв/100 г, на долю кальция приходится 79% в верхнем горизонте почвы. При внесении ФГ в дозе 3,0 т/га сумма оснований увеличивается до 28,72 мг-экв/100г почвы, а доля кальция возрастает до 87%. С увеличением дозы ФГ до 5,0 т/га эти показатели увеличиваются соответственно до 30,1 мг-экв/100 г почвы и 89,9%.

Максимальное содержание кальция обнаруживается в слое почвы 60-80 см, а магния на глубине 120-150 см. С увеличением дозы мелиоранта возрастают потери элементов: при дозе 5,0 т/га содержание магния в слое 120-150 см доходило до 7,23 мг-экв/100 г. Поступление в почву кальция с ФГ обеспечивает стабилизацию кальциевого режима.

Внесение ФГ оказало влияние на подвижность элементов. В подпахотном горизонте увеличивается содержание натрия, что обусловлено действием кальция мелиоранта. В слое почвы 20-40 см содержание обменного Na+ в зависимости от дозы ФГ в сравнении с верхним горизонтом увеличилось в 2,5-3,6 раза. Существенной разницы между действием дозы 5,0 т/га и 3,0 т/га не выявлено. Поэтому с учетом экономической составляющей, считаем, что наиболее эффективной была доза ФГ 3,0 т/га.

Таблица 7. - Изменение емкости поглощения в условиях применения нейтрализованного фосфогипса

Варианты опыта	Емкость поглощения
	мг-экв/100 г	+/- к контролю, %
	0-20 см	20-40 см	0-20см	20-40 см
Контроль (б/удоб)	30,9	35,8	-	-
N120P90К60-фон	31,9	37,0	3,2	3,4
Фон+ФГ, 1,5т/га	32,0	37,5	3,6	4,8
Фон+ ФГ, 3 т/га	32,7	38,9	5,8	8,7
Фон+ ФГ, 5т/га	32,9	38,2	6,5	6,7
НСР05	1,2	1,4

Применение ФГ как отдельно, так и в сочетании с минеральными удобрениями увеличивало емкость поглощения на 4,6-9,2%. Аналогичным образом, только с большей интенсивностью величина показателя изменялась в подпахотном горизонте 20-40 см (табл.7).

Влияние различных доз нейтрализованного фосфогипса на формирование продуктивности риса

Применение ФГ положительно повлияло на рост и развитие риса: отмечено увеличение высоты растений на 3,0-5,8 см, в среднем за 3 года с 89,7 см на контроле до 95,5 см на фоне дозы 3,0 т/га, количества корней на 11,0-14,0 шт./раст., увеличение кустистости и числа колосков в среднем на 162-206 шт./10 растений. Наибольшие величины показателей наблюдались в варианте с внесением ФГ в дозе 3,0 т/га, в том числе масса 1000 зерен увеличилась на 1,4 г- до 31,4 г, что обусловило повышение урожая зерна риса (табл. 8).

Таблица 8. - Влияние нейтрализованного фосфогипса на формирование структуры урожая риса (в среднем за 3 года)

Варианты опыта	Густота стояния, шт/м2	Выживаемость растений, %	Число продуктивных стеблей, шт/м2	Длина метёлки см	Пустозёрность, %
	всходы	перед уборкой
Контроль (б/удобр)	226	150	66,4	199	12,9	14,9
N120P90К60-фон	239	191	79,9	343	13,6	17,0
Фон + ФГ, 1,5т/га	238	183	77,0	361	13,5	16,4
Фон+ ФГ, 3 т/га	241	196	81,3	387	13,7	17,4
Фон+ ФГ, 5т/га	243	191	78,6	381	13,6	17,7
НСР05	9,0	13,0	7,3	21,0	0,3	1,1

Таблица 9. - Влияние фосфогипса на формирование урожайности риса

(в среднем за 3 года)

Варианты опыта	Масса, г	Урожай зерна, ц/га	Прибавка урожая
	зерна с гл. метёлки	1000 зерен		к контролю	от фосфогипса
			ц/га
Контроль (б/удоб)	2,9	30,4	41,3	-	-
N120P90К60-фон	3,2	31,5	58,4	17,1	-
Фон +ФГ, 1,5т/га	3,3	31,2	60,2	18,9	1,8
Фон+ ФГ, 3 т/га	3,5	31,4	63,4	22,1	5,0
Фон+ ФГ, 5т/га	3,4	31,4	63,2	21,9	4,8
НСР05	0,5	1,1	3,1

Применение ФГ обеспечило увеличение густоты стояния в фазе всходов на фоне различных доз ФГ на 5,3-7,5%, числа продуктивных стеблей на 81,4-94,5% (табл. 8), что обеспечило формирование большего урожая, который возрастал в среднем на 1,8-5,0 ц/га (табл. 9). Наибольший эффект достигался при внесении ФГ в дозе 3,0 т/га.

Влияние фосфогипса в сочетании с минеральными удобрениями на физико-химические свойства почвы

Исследования показали, что объемная масса лугово-чернозёмной почвы пахотного горизонта составляла 1,19-1,27 г/см3. С глубиной величина показателя возрастала, и в слое почвенного профиля на глубине 60-80 см составляла 1,38-1,46 г/см3, плотность почвы повысилась от рыхлой и уплотнённой в верхних горизонтах до плотной в нижней части профиля.

При анализе полевой влажности почвы было определено, что при внесении ФГ влажность почвенной пробы была достоверно выше в сравнении с контролем и фоновым вариантом в среднем на 5,7-6,5%. Этот факт свидетельствуют о том, что ФГ способствует увеличению агрегированности почвы и более длительному удержанию влаги.

Проведенные исследования показывают, что преобладающей фракцией почвы является физическая глина (частицы <0.01 мм), содержание которой в пределах профиля колеблется от 32 до 50%. Усредненные данные по гранулометрическому составу почвы приведены в таблице 10. Выявлено достоверное увеличение содержания мелкодисперсной фракции (<0,005 мм) почвы, способствующей образованию макро- и микроагрегатов в варианте «N120P90К60 + ФГ, 3 т/га» в сравнении с контролем на 11%.

Этот факт заслуживает внимания, так как фракция <0,005 мм отличается активной коагуляцией, высокой поглотительной способностью и значительным содержанием гумусовых веществ и элементов питания (Тюлин А.Ф., 1958; Шеин Е.В., Карпачевский Л.О., 2007).

Отмечено изменение отношения почвенных фракций <0,005 мм к фракции >0,005 мм: при внесении ФГ этот показатель увеличивается в слое 0-20 см с 0,47 на контрольном варианте до 0,56 в варианте «Фон + ФГ, 3 т/га.

Исследование гранулометрического состава ФГ (совместно с Белюченко И.С., Добрыдневым Е.П., Муравьевым Е.И.) показало, что на долю частиц <0,25 мм приходится 64-75%, <0,1 мм - 30-36%. При внесении ФГ, характеризующеегося удельной поверхностью 3100-3600 см2/г и способствующей образованию в почве агрегатов размером <2 мм, образуются с мелкодисперсными частицами достаточно прочные микроагрегаты, что обусловливает уменьшение плотности, улучшение аэрации почвы, увеличение порозности, влагоудержания и более экономный расход почвенной влаги.

В исходной почве перед закладкой опыта количество подвижных фосфатов по вариантам опыта колебалось в пределах 59,4-60,8 мг/кг почвы (табл. 15). Под влиянием исследуемых факторов в опыте наметилась устойчивая тенденция увеличения количества подвижных фосфатов к началу кущения. В эту фазу развития растений концентрация фосфатов в вариантах без внесения ФГ составляла 64,5- 65,6 мг/кг на контроле и варианте NK и 73,5 мг/кг на фоне полного минерального удобрения. В фазу кущения отмечается некоторое снижение количества фосфатов в почве на этих вариантах, что может быть следствием активного роста растений и поглощения ими фосфора (табл. 11).

В фазе выметывания отмечается вновь подъем концентрации фосфатов в почве, что обусловлено, возможным резким снижением поглощения фосфора растениями. В фазе полной спелости зерна снижение содержания подвижных форм фосфатов на вариантах без внесения ФГ отмечено до 62,0 - 62,8 мг/кг на контроле и варианте NK и до 67,0 мг/кг на фоне полного минерального удобрения, что обусловлено сменой восстановительных условий в почве на окислительные. Внесение ФГ в почву в дозе 3,0 т/га не повлияло на выявленную закономерность динамики подвижных фосфатов по фазам развития растений. Однако величины показателя на всех вариантах были в сравнении с исходными средними значениями выше.

Таблица 10. - Влияние фосфогипса на гранулометрический состав лугово-черноземной почвы

Варианты опыта, слой почвы	Содержание фракций, % (на абсол. сухую почву)
	Фракции почвыё мм	Сумма фракций	Отношение фракций <0,005 мм к фракции >0,005 мм
	1-0,25	0,25-0,05	0,05-0,01	0,01-0,005	0,005-0,001	<0.001	<0,005 мм	>0,005 мм
Контроль (без/удобрений)
0-20 см	3,9	39,91	23,38	1,23	11,28	20,90	32,18	67,82	0,47
20-40 см	6,1	37,59	24,44	2,34	9,82	19,71	29,51	70,49	0,42
40-70 см	6,2	32,64	31,76	3,87	8,56	16,97	25,53	74,47	0,34
Фон (NPK) + фосфогипс в дозе 3 т/га
0-20 см	2,8	36,89	23,23	1,19	14,85	21,04	35,89	64,11	0,56
20-40 см	5,4	25,45	29,38	2,97	11,52	25,28	36,8	63,2	0,58
40-70 см	6,1	33,71	26,84	3,12	10,15	20,08	30,23	69,77	0,43

Таблица - 11. Содержание подвижных фосфатов в почве по фазам развития растений риса при внесении фосфогипса

Варианты опыта	Фаза развития растений
	до посева	всходы	кущение	выметывание	полная спелость
	содержание подвижного фосфора, мг/кг
Контроль (б/удоб)	60,5	63,0	61,2	67,0	62,1
N120К60	60,3	64,5	61,3	69,0	62,8
N120P90К60	60,8	73,5	69,9	74,5	67,0
ФГ, 3 т/га	59,4	63,9	62,2	71,5	65,0
N120К60+ ФГ, 3т/га	60,3	65,4	65,2	73,7	65,9
N120P90К60+ ФГ, 3т/га	59,6	69,9	75,0	74,9	73,6
НСР05		2,1	1,8	3,2	2,4

Таким образом, применение фосфогипса в качестве фосфорного удобрения эффективно и достоверно увеличивает содержание подвижных фосфатов в лугово-черноземных почвах рисовых севооборотов.

Эколого-агрохимическая эффективность фосфогипса, как мелиоранта и фосфорного удобрения в посевах риса

Результаты исследований свидетельствуют о положительном влиянии ФГ на рост растений, начиная с фазы всходов и до завершения вегетации. Внесение только ФГ обусловило увеличение высоты растений на 3-5%, а при сочетании ФГ с минеральными удобрениями в фазе полной спелости - на 25%. Применение азотных и калийных удобрений на фоне ФГ было практически равноценным по сравнению с сочетанием мелиоранта с полным минеральным удобрением, что доказывает эффективность ФГ, как фосфорного удобрения.

Полученные данные свидетельствуют о том, что выявленные закономерности по влиянию изучаемых факторов на рост растений были аналогичны и при формировании листовой поверхности растений (табл. 12). Различия по вариантам сохраняются до конца вегетации риса, наибольшие значения показателя отмечены на при сочетании минеральных удобрений и ФГ -146,9 см2/растение, что в сравнении с контролем больше на 106% или более чем в 2 раза.

Таблица 12. - Влияние ФГ на формирование ассимиляционной поверхности риса

Варианты опыта	Площадь ассимиляционной поверхности, см2/раст.
	Фазы развития растений риса
	всходы	кущение	трубкование	вымётывание
Контроль (б/удоб)	3,9	31,6	54,6	71,3
N120К60	6,6	93,2	123,7	137,9
N120P90К60	6,7	95,7	129,9	145,5
ФГ, 3 т/га	4,2	35,9	55,2	78,8
N120К60+ ФГ, 3т/га	6,7	95,1	131,0	146,9
N120P90К60+ ФГ, 3т/га	6,9	96,1	129,7	146,8
НСР05 фактор А	0,3	8,7	9,7	6,9
НСР05 фактор Б	0,7	17,5	19,9	12,9
НСР05 фактор АБ	1,1	26,3	31,0	20,3

Исследование динамики накопления массы растений риса показало, что прирост сухой массы находится в тесной зависимости от применяемых в опыте агрохимических средств. Наименьшие различия отмечены в фазу всходов: разница по массе 10 растений по вариантам не достоверна, однако начиная с фазы кущения, отчетливо проявилось действие факторов: применение ФГ в сочетании как с азотно-калийными, так и полным минеральным удобрением обеспечило получение практически равноценного эффекта.

Снижение интенсивности роста растений на неудобренном варианте тесно связано с недостатком питания в среде, содержание азота в надземной массе растений в этом варианте в течение вегетации падало (табл. 13). Максимальное количество азота в листьях в начальные фазы развития риса в зависимости от применяемых удобрений составляло от 3,28 до 4,19%. Внесение ФГ в сочетании с минеральными удобрениями обеспечило повышение содержания азота на 28-30,5%. Начиная с фазы вымётывания и трубкования содержание элемента снижается до 1,39 -1,75%. Максимальное количество азота во все фазы развития растений выявлено в варианте с применением ФГ в сочетании с минеральными удобрениями, причем разница по вариантам с NK и NPK недостоверна, что указывает на эффективность ФГ, как минерального удобрения. Увеличение азота в зерне на 6,5-9,3% при внесении ФГ положительно сказалось на сборе белка (табл. 13).

Содержание фосфора в растениях по фазам их развития в сравнении с количеством азота значительно ниже, наибольшие величины показателя определяются в начальный период вегетации - 0,81-1,31%, прослеживается зависимость концентрации фосфора в биомассе от применяемых удобрений (табл.14).

Таблица 13. - Динамика содержания азота в надземной части растений риса

Варианты опыта	Содержание азота, %
	Фазы развития растений риса
	всходы	кущение	трубкование	вымётывание	полная спелость
					зерно	солома
Контроль (б/удоб)	3,22	2,11	1,69	1,31	1,29	0,69
N120К60	4,12	2,74	1,88	1,71	1,34	0,79
N120P90К60	4,16	2,85	1,91	1,75	1,38	0,81
ФГ, 3 т/га	3,28	2,13	1,73	1,39	1,31	0,71
N120К60+ ФГ, 3т/га	4,14	2,65	1,86	1,73	1,37	0,81
N120P90К60+ ФГ, 3т/га	4,19	2,73	1,91	1,75	1,41	0,84
НСР05 фактор А	0,07	0,04	0,02	0,03	0,02	0,02
НСР05 фактор Б	0,14	0,06	0,03	0,05	0,04	0,03
НСР05 фактор АБ	0,21	0,09	0,04	0,07	0,06	0,04

Таблица 14. - Динамика содержания фосфора в растениях риса

Варианты опыта	Содержание фосфора, %
	всходы	кущение	трубкование	вымётывание	полная спелость
					зерно	солома
Контроль (б/удоб)	0,81	0,69	0,63	0,56	0,70	0,29
N120К60	1,12	0,91	0,76	0,61	0,73	0,31
N120P90К60	0,25	1,02	0,79	0,64	0,76	0,33
ФГ, 3 т/га	0,90	0,79	0,68	0,60	0,72	0,30
N120К60+ ФГ, 3т/га	1,21	1,02	0,79	0,65	0,75	0,33
N120P90К60+ ФГ, 3т/га	1,31	1,10	0,81	0,69	0,77	0,35
НСР05 фактор А	0,05	0,03	0,02	0,02	0,02	0,02
НСР05 фактор Б	0,07	0,07	0,03	0,03	0,02	0,02
НСР05 фактор АБ	0,14	0,1	0,06	0,04	0,03	0,01

Применение ФГ с полным минеральным удобрением обусловило увеличение содержания фосфора на 61,7%, а с азотно-калийными на 49,4%. Динамика фосфора характеризуется плавным убыванием к фазе вымётывания до 0,56-0,69%. Содержание фосфора в зерне риса характеризуется незначительным колебанием по вариантам опыта 0,7-0,77%, различия находятся на пределе достоверности, однако лучшие показатели выявлены в варианте с внесением фосфогипса и полного минерального удобрения.

Величины содержания калия в надземной части растений в сравнении с азотом и фосфором были более высокие, однако, выявленные закономерности по динамике содержания элемента аналогичны двум вышерассмотренным.

Таблица 15. - Динамика содержания калия в надземной части растений риса

Варианты опыта	Содержание калия, %
	всходы	кущение	трубкование	вымётывание	полная спелость
					зерно	солома
Контроль (б/удоб)	3,18	2,83	2,41	2,01	0,30	1,71
N120К60	4,15	3,96	3,17	2,63	0,33	2,31
N120P90К60	4,19	4,05	3,25	2,79	0,35	2,33
ФГ, 3 т/га	3,34	2,96	2,57	2,12	0,31	1,79
N120К60+ ФГ, 3т/га	4,24	4,01	3,20	2,70	0,34	2,33
N120P90К60+ФГ, 3т/га	4,31	4,11	3,33	2,81	0,37	2,40
НСР05 фактор А	0,07	0,07	0,08	0,05	0,01	0,06
НСР05 фактор Б	0,13	0,15	0,14	0,09	0,02	0,11
НСР05 фактор АБ	0,21	0,22	0,24	0,17	0,02	0,19

Наибольшая концентрация калия определяется в начальные периоды развития - 3,18-4,31%. Применение ФГ в сочетании с N120К60 и N120P90К60 обусловило увеличение содержания калия в растениях на 33,3 и 35,5% соответственно. К фазе выметывание содержание калия снижается, на фоне лучших вариантов на 37,2 и 34,8% соответственно, что связано с реутилизацией. Содержание калия в зерне риса практически не изменялось, мало зависело от различных сочетаний удобрений и составляло 0,3-0,37%, однако верхний предел концентрации элемента определяется в вариантах с внесением ФГ и NPK (табл. 15)

Таблица 16. - Влияние фосфогипса на формирование структуры урожая риса

Варианты опыта	Густота стояния,шт/м2	Выживаемость растений, %	Коэффициент кущения	Число продуктивных стеблей, шт/м2
	всходы	перед уборкой
Контроль (б/удоб)	226	150	66,4	1,3	199
N120К60	233	180	77,3	1,8	322
N120P90К60	239	191	79,9	1,8	343
ФГ, 3 т/га	248	176	71,0	1,5	229
N120К60+ ФГ, 3т/га	245	198	80,8	2,2	397
N120P90К60+ ФГ, 3т/га	241	196	81,3	2,0	387
НСР05	9,0	13,0	7,3		21,0

Динамика содержания кальция в растениях характеризуется практически неизменяемыми величинами по фазам развития: 0,20-0,29% на контроле и 0,27-0,43% при сочетании ФГ+NPK. Концентрация кальция в соломе (0,29-0,41% в зависимости от варианта опыта) значительно выше, чем в зерне (0,07-0,11%), в зависимости от применяемых агрохимических средств ~ в 3,5-4,3 раза. Различий в динамике содержания элемента между одноименными вариантами на фоне внесения ФГ и без него не обнаружено.

Внесение ФГ способствовало увеличению на 9,7% густоты стояния растений, которое в этом варианте составила 248 шт/м2. В сочетании с минеральными удобрениями внесение ФГ обеспечило образование в 1,2 раза большей продуктивной кустистости- 387-397 шт/м2. В сочетании с NK или NPK внесение ФГ обеспечило увеличение массы зерна с одной метёлки на 36,8% (табл. 16).Внесение ФГ отдельно и в сочетании с минеральными удобрениями обеспечивало устойчивую прибавку урожая зерна риса, которая составляла в среднем за три года 4,2-22,1 ц/га, при этом на фоне минеральных удобрений в сравнении с контролем 53,5% (табл.17). От применения ФГ получено дополнительной продукции не менее 4,2 ц/га. Оптимальным вариантом для получения максимальной прибавки урожая зерна риса был «N120К60+ ФГ, 3т/га». Применение фосфорных удобрений на фоне ФГ заметной эффективности не оказало, однако без внесения ФГ их действие довольно четко проявилось.

Таблица 17.- Зависимость урожая риса от условий применения фосфогипса

Варианты опыта	Урожай, ц/га	Прибавка	Показатели качества зерна
		% к контролю	от фосфогипса, ц/га	содержание белка	трещиноватость, %	выход крупы
						целого ядра	дроблёнки
Контроль (б/удоб)	41,3	-	-	7,1	28	75,3	24,7
N120К60	56,4	36,5	-	7,4	24	76,0	24,0
N120P90К60	58,4	41,4	-	7,5	20	79,0	21,0
ФГ, 3 т/га	45,5	10,2	4,2	7,1	25	75,8	24,2
N120К60+ ФГ, 3т/га	63,4	53,5	7,0	7,2	25	76,8	23,2
N120P90К60+ ФГ, 3т/га	63,4	53,5	5,0	7,3	26	79,9	20,1
НСР05	1,6			0,15	2,0	2,0

Применение ФГ в сочетании минеральными удобрениями обеспечило достоверное увеличение белковости зерна с 7,1 до 7,3%. При внесении азотных и калийных удобрений величина трещиноватости снизилась с 28 до 20%, при внесении ФГ как одного, так и в сочетании с минеральными удобрениями до 25%. Общий выход крупы по вариантам варьировал от 70,8 до 71,5%, однако на выход целого ядра и дроблёнки факторы существенно повлияли: в контроле выход целого ядра 75,3%, при сочетании полного минерального удобрения и фосфогипса - 79,9%, соответственно меньше доля дроблёнки - 20,1%.

Экологический прогноз возможности загрязнения окружающей среды в условиях применения фосфогипса

Валовое содержание фтора в изучаемых почвах колеблется от 115 до 148 мг/кг. При внесении 3,0 т/га фосфогипса не выявлено повышения содержания подвижного фтора в почве, в верхнем горизонте его содержание практически не отличалось от контрольного варианта и фонового содержания в почвах района и составляло 0,73 -0,87 мг/кг почвы (при НСР05=0,27), что не превышает уровня допустимых пределов ПДК.

Анализ распределения водорастворимого фтора по профилю почв свидетельствует о том, что фтор практически не мигрировал. На третий год исследования происходило снижение концентрации F до 0,5-0,6 мг/кг, что означает его прочное связывание.

Наблюдения на рисовых чеках, где ФГ был внесен в дозах 3,0-5,0 т/га, за содержанием соединений фтора в системе мелиорируемые почвы - воды сбросного канала показали, что загрязнения не выявлено, содержание фторид-иона варьирует от 0,3 до 0,5 мг/л, что значительно ниже нормы (ПДК 1,5 мг/л). В сравнении укажем, что в природных водах некоторых рек региона наиболее часто встречаются концентрации фтора 0,4-0,8 мг/л.

Исследование качества зерна показало, что в зерне были обнаружены либо «следовые количества» фтора, либо на уровне 0,01 мг/кг, достоверной разницы по вариантам опыта не обнаружено, различия укладываются в ошибку определений. В соломе риса содержание фтора существенно выше - на уровне 1,68- 1,75 мг/кг, но различия и в этом случае значимых пределов не достигли.

Исследования показали, что в почве рисовых севооборотов содержание ТМ находилось в пределах естественного фона, достоверного увеличения их концентрации при внесении 3,0 т/га ФГ не выявлено, что вполне укладывается в экологический регламент (табл. 18). Содержание и доля подвижных форм ТМ после внесения ФГ не превышает значений ПДК, следовательно, не представляет угрозы для растений.

Анализ зерна риса также не выявил достоверного увеличения тяжелых металлов, качество зерна соответствовало санитарно-гигиеническим требованиям СанПин 2.3.3.1078-01 (табл. 19).

Таблица 18.- Влияние фосфогипса на содержание тяжелых металлов в лугово-черноземной почве

Варианты опыта	Содержание тяжёлых металлов в почве, мг/кг*
	Zn	Cd	Pb	Hg	Cu	Co	Ni	Mn
Валовое содержание, мг/кг
Контроль (б/удоб)	68,0±2,1	0,18±0,05	16,2±0,2	0,09±0,009	18,0±2,4	11,1±2,4	38,0±2,3	492±22,0
Фосфогипс, 3 т/га	67,0±2,4	0,16±0,07	15,5±0,3	0,07±0,023	20,0±1,6	10,3±3,0	36,0±3,3	484±31,0
N120P90К60+ ФГ, 3т/га	70,2±4,3	0,16±0,09	16,2±0,2	0,08±0,011	20,4±2,0	12,1±1,9	39,0±1,9	496±18,9
нср05	11,5	0,04	1,51	0,032	3,4	1,5	4,2	44,2
ПДК	100	3,0	32,0	2,1	55,0	50	85,0	1500
Содержание подвижных форм ТМ, мг/кг
Контроль (б/удоб)	1,49	0,06	0,7	0,0034	1,45	0,26	2,66	42,0
Фосфогипс, 3 т/га	1,61	0,05	1,1	0,0045	0,95	0,19	2,13	36,5
N120P90К60+ ФГ, 3т/га	1,55	0,07	0,9	0,0037	1,28	0,31	2,74	39,8
нср05	0,92	0,04	0,8	0,002	0,24	0,37	0,92	6,76
ПДК	23,0	1,0	6,0	0,1	3,0	5,0	4,0	400

Таблица 27. - Содержание элементов в зерне риса, мг/кг

Варианты опыта	Содержание, мг/кг	соотноше
	Ni	Мn	Cu	Zn	Pb	Cd	Co	Са	Sr	ние Са/Sr
Контроль, б/удобр.	0.06	19.3	4,7	28.7	0.33	0.036	0,06	561	3,2	175
N120P90К60	0,07	21.3	4,9	27,9	0,41	0,029	0,06	571	3,2	178
ФГ, 3т/га	0,05	20.4	5,0	29,2	0,36	0,032	0,07	592	3,3	179
N120P90К60+ ФГ, 3т/га	0,06	22.0	5,1	29,1	0,34	0,038	0,07	588	3,3	178
НСР05, мг/кг	0,05	3,2	0,61	2,3	0,2	0,017	0,03	59,0	0,54

Соотношение кальция к стронцию в фосфогипсе 75-85, что свидетельствует о его экологической безопасности. Содержание стронция в почве колеблется 0,2-0,4 мг/кг. Соотношение кальция к стронцию в почвах опыта после внесения ФГ составляло 137-129:1 и не было выявлено достоверной разницы в сравнении с контрольным вариантом. Поэтому загрязнение почв стронцием при внесении 3,0 т/га фосфогипса маловероятно.

Результаты анализа оросительных вод с опытного чека в сравнении с полями, где ФГ не вносили, показывают, что кислотность определяется в интервале рН = 6,7-7,0, характеризуется, как гидрокарбонатно-кальциевая (натриевая), из металлов преобладают ионы натрия Na+- 29-35 мг/л и кальция Ca2+- 41-59 мг/л, загрязнения вод ТМ выше допустимых пределов не выявлено, хотя проблема загрязнения с рисовых полей в отсутствии очистных сооружений, безусловно, имеется. Прослеживается некоторая тенденция к увеличению содержания марганца и цинка. Содержание стронция определялось на уровне 0,27-0,36 мг/л, соотношение Са/Sr, играющего основную роль при оценке токсического действия стронция, находится в диапазоне 156-215:1.Среди анионов в химическом составе воды р. Кубани преобладает сульфат-ион 54-67 мг/л, в небольших количествах присутствует хлорид-ион 5,6-8,2 мг/л, содержание фосфат-иона (0,94-1,13 мг/л), нитритов (0,27-0,39 мг/л) и нитратов (1,68-2,78 мг/л) не превышает ПДКкульт-быт. назначения. Таким образом, не выявлено загрязнения превышающего пределы допустимых концентраций, по своему химическому составу вода отвечала требованиям пригодности для орошения рисовых севооборотов.

Величина соотношение Са и Sr от внесения ФГ в сельскохозяйственной продукции находится на безопасном уровне: 178-179 :1 в зерне и 304-306 в соломе (табл. 19).

Разработка экологически безопасных и технологически рациональных способов внесения фосфогипса

В настоящее время остается не решенным вопрос об экологически безопасном способе внесения ФГ. Использование устаревших разбрасывателей удобрений не рассчитаны на большие нормы внесения удобрений, что приводит к большой неравномерности, а значит, нарушению экологически безопасных норм внесения мелиоранта.

В сравнительном эксперименте была опробована новая машина для внесения ФГ - прицепной распределитель BOMAG итальянского производства. Машина позволяет компактно вносить как малые (до 3 т/га), так и высокие (20-40 т/га) дозы мелиоранта. Однако исследования показали, что для его внедрения в сельскохозяйственное производство Краснодарского края необходимо доведение влажности ФГ до 10-13%, без соблюдения этого условия использование машины нерационально.

Таким образом, один из перспективных путей реализации концепции «фосфатное сырьё - побочный продукт - химический мелиорант и/или минеральное удобрение - почва ? растение ? урожай» позволит решить крупную народно-хозяйственную задачу, заключающуюся в создании безотходного производства с высоким КПД использования сырьевых ресурсов и обеспечения высокого КПД питательных веществ.

Выводы

1. Применение на лугово-черноземных почвах фосфогипса способствует решению важной экологической проблемы Краснодарского края, так как разработаны пути и условия утилизации отхода, представляющего реальную экологическую угрозу краевого масштаба.

2. Усовершенствована система удобрений в рисовом севообороте, повышающая урожайность и качество зерна риса, включающая внесение фософгипса в дозе 3т/га и минеральных удобрений, обеспечивающая снижение затрат на применение удобрений и охрану окружающей среды от загрязнения.

3. Развитие процессов переувлажнения и затопления почв приводит к потере ими кальция, увеличению в их почвенно-поглощающем комплексе доли магния и натрия, потере почвенной структуры. Для химической мелиорации рисовых почв возможно применение нейтрализованного фосфогипса, который способствует улучшению водно-физических свойств этих почв. Наиболее эффективной была дозы 3,0 т/га.

4. При внесении фосфогипса изменяется состав поглощенных оснований лугово-черноземной почвы: в пахотном горизонте в зависимости от дозы фосфогипса снижается в 1,5-2,5 раза. Внесение фосфогипса в дозе 3,0 т /га способствует увеличению суммы оснований с 25,7 до 28,7 мг-экв/100 г почвы, доли кальция с 79%до 87%. С увеличением дозы мелиоранта до 5,0 т/га эти показатели увеличиваются соответственно до 30,1 мг-экв/100 г почвы и 89,9%.

5. Внесение фосфогипса улучшает физико-химические, агрофизические и агрохимические свойства, играя почвозащитную роль - препятствует развитию деградационных процессов - потере лугово-черноземными почвами плодородия; повышает содержание питательных элементов, снижает потери кальция и фосфора, тем самым выполняет экологическую функцию. При внесении фосфогипса увеличивается содержание мелкодисперсной фракции (<0,005 мм) почвы, способствующей образованию макро- и микроагрегатов, на фоне дозы 3 т/га отношение почвенных фракций <0,005 мм к фракции >0,005 мм увеличивается с 0,47 до 0,56. Установлено положительное влияние по удержанию влаги в почве, показатель влажности почвы на фоне внесения фосфогипса выше в среднем на 5,7-6,5%;

6. Внесение фосфогипса в рисовом севообороте обеспечивает улучшение условий прорастания семян, роста и развития растений риса: увеличивается количество корней на 11,0-14,0 шт./раст., продуктивная кустистость, число колосков в среднем на 162-206 шт./10 растений, масса 1000 зерен на 1,4 г. Наибольшие величины показателей получены при внесении фосфогипса в дозе 3,0 т/га, что обусловило повышение урожая зерна риса на 5-7 ц/га.

7. Фосфогипс нейтрализованный является эффективным мелиорантом и минеральным удобрением на лугово-черноземных почвах рисовых систем Кубани, выявлено положительное действие его как фосфорного удобрения. При внесении фосфогипса дозы фосфорных удобрений могут быть в последующие 2.3 года снижены не менее чем на 20%.

8. Применение фосфогипса, как фосфорного удобрения, способствовало получению устойчивой прибавки урожая зерна риса 4,2-22,1 ц/га, что составило на фоне полного минерального удобрения в сравнении с контролем 53,5%.

9. Применение фосфогипса, как фосфорного удобрения и химического мелиоранта способствует увеличению белковости зерна на 0,3%, снижению трещиноватости, по стекловидности и плёнчатости различий между вариантами не выявлено.

10. Высокая агроэкономическая эффективность применения фосфогипса обусловлена содержанием в его составе 2-4% Р2О5 в усвояемой форме, до 21% серы, что в значительной степени возмещает затраты сельского хозяйства на его транспортирование и внесение в почву.

11. Применение рекомендованных фосфогипса нейтрализованного под рис не приведут к превышению ПДК содержания ТМ и фтора в почве, в оросительных водах и зерне риса.