Размещено на http://www.allbest.ru/

Специальность 06.01.04 - Агрохимия

Автореферат

диссертации на соискание ученой степени

доктора сельскохозяйственных наук

Использование природных агрохимических средств в качестве источников минерального питания полевых культур

Капранов Владимир Николаевич

Москва 2009

Работа выполнена во Всероссийском научно-исследовательском и проектно-технологическом институте химизации сельского хозяйства (ВНИПТИХИМ) и Научно-исследовательском институте сельского хозяйства Центральных районов Нечерноземной зоны (НИИСХ ЦРНЗ).

Научный консультант: доктор сельскохозяйственных наук, профессор

Сушеница Борис Алексеевич

Официальные оппоненты:

доктор сельскохозяйственных наук Кузьмич Михаил Александрович;

доктор сельскохозяйственных наук, профессор Жуков Юрий Петрович;

доктор сельскохозяйственных наук Курганов Алексей Александрович

Ведущая организация Всероссийский научно-исследовательский институт агрохимии имени Д.Н. Прянишникова

Защита состоится 27 октября 2009 года в 14 часов на заседании диссертационного совета Д 006.049.01 при Научно-исследовательском институте сельского хозяйства Центральных районов Нечерноземной зоны.

Адрес: 143026, Московская обл., Одинцовский район, пос. Немчиновка-1, ул. Калинина, дом 1.

С диссертацией можно ознакомиться в библиотеке института.

Ученый секретарь диссертационного совета А.С. Мерзликин

Общая характеристика работы

Актуальность проблемы. Важным направлением в современном земледелии является оптимизация и регулирование плодородия почв посредством удобрений и нетрадиционных источников питательных веществ - природных агроруд. В настоящее время особенно остро стоит проблема с обеспечением растений фосфором. Производство однокомпонентных фосфорных удобрений в нашей стране практически свернуто, 95% апатитового концентрата вывозится за границу, на внутренний рынок поступает 3-5 кг/га Р 2О 5, а высокие цены на сложные удобрения сделали их недоступными для большинства сельхозтоваропроизводителей. В сложившейся обстановке особое значение приобретает возобновление производства и применения малозатратных форм удобрений, содержащих фосфор, к которым в первую очередь относятся молотые фосфориты. Существенным резервом является освоение малых месторождений, которых на территории России разведано более 200, в том числе около 50 для первоочередного освоения с прогнозируемым запасом руды более 500 млн. т. Производимые в масштабе области (региона) фосфорсодержащие удобрения на основе переработки малых месторождений фосфоритов могут в несколько раз удешевить выпускаемую продукцию в сравнении с промышленными формами удобрений и ускорить решение проблемы фосфора в земледелии. Большое значение имеет улучшение агрономической ценности молотых фосфоритов, повышение в них содержания доступного фосфора посредством хемоактивации (частичного кислотного разложения) и грануляции.

К числу необходимых биофильных макроэлементов относится кремний. Его роль в жизни растений и плодородии почв недостаточно изучена. Имеются сведения о тесном взаимодействии фосфора и кремния в почвенной среде и растениях, участии их при энергетическом обмене на клеточном уровне. Кремний формирует скелетную часть растений, укрепляет стебель, изменяя его морфометрические параметры. Поскольку в нашей стране кремнийсодержащие удобрения не производятся, перспективным направлением является использование в качестве источника кремния природных образований - диатомитов и трепелов, балансовые запасы которых только на территории европейской части России составляют 50 млрд. м 3. плодородие фосфор удобрение

В связи с вышеизложенным изучение вопросов фосфорного и кремниевого питания культурных растений с использованием агрономических руд является актуальным в научном и прикладном плане.

Цель и задачи исследований. Цель исследований состояла в комплексном изучении агрохимической ценности природных фосфор - и кремнийсодержащих веществ и разработке научно-обоснованных приемов их эффективного использования при возделывании полевых культур.

В задачи исследований входило:

· изучить воздействие молотых фосфоритов на агрохимические свойства дерново-подзолистых почв и урожайность полевых культур;

· разработать способы повышения агрономической ценности молотых фосфоритов посредством хемоактивации и грануляции;

· изучить влияние почвенного внесения диатомита на мобилизацию фосфора в дерново-подзолистой почве;

· изучить эффективность диатомита в составе фосфорных удобрений на дерново-подзолистой почве;

· исследовать элементы морфометрических признаков изменения структуры стебля (высота, диаметр второго нижнего междоузлия) зерновых культур при внесении в почву диатомита;

· дать оценку устойчивости тритикале на излом стебля по данным биометрических измерений и содержанию аморфного диоксида кремния в соломе;

· изучить влияние почвенного внесения и инкрустации семян диатомитом на урожайность зерновых культур.

· дать экономическую оценку применению фосфоритов малых месторождений и диатомита.

Научная новизна. Обоснована целесообразность использования молотых фосфоритов малых месторождений для обеспечения растений фосфорным питанием и повышения фосфатного уровня почв. Установлена их высокая эффективность на разных культурах как в прямом действии, так и последействии. Предложены научно-обоснованные энерго - и ресурсосберегающие технологии получения новых форм фосфорных удобрений: гранулированных - с использованием молотых фосфоритов путем введения в состав концентрированного водного раствора на лигнинной основе (МиБАС); хемоактивированных (частично разложенных фосфоритов - ЧРФ) при помощи соляной кислоты малой концентрации. Изучены их основные технологические характеристики, агрономическая эффективность на зерновых культур.

В условиях Центрального Нечерноземья получены новые данные о позитивном воздействии кремнийсодержащего вещества диатомита на фосфатный уровень дерново-подзолистой почвы за счет мобилизации труднодоступных фосфатов, рост и развитие зерновых культур, повышение их урожайности. Оценена обеспеченность дерново-подзолистой почвы доступными формами кремния при разной удобренности диатомитом. Выявлено изменение морфометрических признаков структуры стебля: к концу вегетации его применение приводило к утолщению соломины второго нижнего междоузлия и укорачиванию стебля растения. Установлена линейная зависимость модуля упругости соломины (категории архитектоники растений) от содержания аморфного кремния в соломе, что является показателем устойчивости растений тритикале к стеблевому излому.

Предпосевная обработка семян (инкрустация) диатомитом, в том числе при комплексном применении с макро-и микроэлементами, обеспечивает защиту семенного материала от развития корневых и стеблевых гнилей, стимулирует рост и развитие растений, является эффективным приемом повышения урожайности зерновых культур.

Положения, выносимые на защиту:

1. Воздействие молотых фосфоритов на агрохимические показатели, и урожайность полевых культур.

2. Повышение агрономической ценности молотых фосфоритов посредством грануляции и хемоактивации.

3. Эффективность фосфорных удобрений в сочетании с диатомитом на дерново-подзолистой почве.

4. Действие и последействие диатомита на дерново-подзолистых почвах при возделывании зерновых культур.

5. Оценка устойчивости тритикале на излом по данным биометрических измерений и содержания аморфного диоксида кремния в соломе.

6. Инкрустация семян кремнийсодержащими веществами как эффективный и малозатратный прием снижения вредоносности от ряда грибковых болезней и повышении урожайности зерновых культур.

Практическая значимость результатов исследований. Для наиболее быстрого и экономически выгодного обеспечения земледелия страны фосфорными удобрениями сдует широко использовать фосфоритную муку, в том числе малых месторождений фосфоритов. В этом плане разработаны: рекомендации "Применение промышленной фосфоритной муки и местных сыромолотых фосфоритов" (М.: РАСХН, 2004); Технологические регламенты по производству и применению молотых фосфоритов в земледелии, вошедшие составной частью в монографию "Фосфориты России и ближнего Зарубежья" (М.: ВНИИА, 2005).

Получение на базе фосфоритов малых месторождений фосфорсодержащих удобрений путем хемоактивации (частичного кислотного разложения) позволяет повысить агрономическую ценность молотых фосфоритов для использования на почвах разных типов, в том числе на известкованных и насыщенных основаниями. Грануляция молотых фосфоритов и получение продукта с гранулометрическим составом 1-2 мм дает возможность при их внесении в почву под зяблевую вспашку использовать простые агрегаты центробежного типа, исключить пыление при разбрасывании, не снижая при этом агрохимической эффективности.

Применение кремнийсодержащих соединений, в частности природного вещества диатомита, позволит по-новому решить проблему улучшения фосфатного состояния дерново-подзолистых почв, обосновать оптимальные параметры её обеспечения как подвижными фосфатами, так и доступным кремнием, обеспечить повышение урожайности зерновых культур.

Предпосевная обработка семян (инкрустация) кремнийсодержащими веществами как элемент технологии возделывания зерновых культур может стать альтернативным направлением снижения пестицидной нагрузки на агроценозы.

Апробация работы. Результаты исследований доложены на симпозиуме "Совершенствование методологии исследований фосфатного режима почв, оптимизация фосфорного питания растений и баланс фосфора в агроэкосистемах" (М., 1999); Международном симпозиуме "Проблема фосфора и комплексное использование нетрадиционного минерального сырья в земледелии" (М., 2000); симпозиуме "Сорт, удобрение и защита растений в системе высокопродуктивных технологий возделывания зерновых культур" (М., 2002); Международной конференции "Роль почвы в формировании ландшафтов" (Казань, 2003); международной научно-практической конференции "Наука - сельскохозяйственному производству и образованию" (Смоленск, 2004); международной научно-практической конференции "Агроэкологическая эффективность применения средств химизации в современных технологиях возделывания сельскохозяйственных культур" (М., 2005); научно-методической конференции "Совершенствование организации и методологии агрохимических исследований в Географической сети опытов с удобрениями" (М., 2006); научно-практической конференции "Достижения и перспективы селекции и технологического обеспечения АПК в Нечерноземной зоне РФ" (М, 2006); международной научной конференции "Проблемы и перспективы развития аграрного производства" (Смоленск, 2007); международной научно-практической конференции "Агрохимия и экология: история и современность" (Н. Новгород, 2008); совещании Географической сети опытов с удобрениями "Экологические функции агрохимии в современном земледелии" (М., 2008); научно-практической конференции "Проблемы селекции и технологии возделывания зерновых культур" (М., 2008).

Публикации. По материалам диссертации опубликовано 35 печатных работ, в том числе 10 в журналах, рекомендуемых ВАК РФ, 4 книги.

Объем и структура работы. Диссертация изложена на 366 страницах машинописного текста, содержит 76 таблиц, 24 рисунка. Работа состоит их введения, обзора литературы, 8 глав экспериментальной части, выводов и предложений производству, списка использованной литературы, включающего 516 наименований, в т.ч. 48 иностранных авторов, 9 приложений.

Содержание работы

Условия и методика исследований

Работа является обобщением результатов исследований автора в 1991-2008 гг., проведенных во ВНИПТИХИМ и НИИСХ ЦРНЗ. Экспериментальная работа осуществлялась в соответствии с планом НИР и ОКР Россельхозакадемии по следующим заданиям: 03.Н.01.Н 1. "Провести комплексные агрохимические и токсикологические исследования и разработать технологии применения активированной фосфоритной муки и муки тонкого помола из руд местных месторождений"; 01.03."Изучить эффективность, дать агрохимическую оценку нетрадиционным агрорудам, отходам промышленного производства и разработать на этой основе эффективные экологически безопасные композиционные удобрений и регламенты их применения в системе земледелия на агроландшафтной основе"; 13.01.Н 5. "Изучить агрохимическую эффективность сыромолотых фосфоритов Камышинского месторождения при возделывании с.-х. культур на светло-каштановых почвах Волгоградской области"; "05.01.01. Разработать эффективные приемы улучшения фосфатного режима почв с использованием фосфорсодержащих биогенных веществ"; "02.03.02. Разработать экологически безопасные элементы технологий комплексного применения удобрений, мелиорантов, химических средств защиты, регуляторов роста и биопрепаратов в адаптивно-ландшафтном земледелии с целью увеличения продуктивности растений и повышения окупаемости удобрений".

Экспериментальная часть исследований выполнена на дерново-подзолистых почвах разного гранулометрического состава в Московской (ВНИПТИХИМ, НИИСХ ЦРНЗ), Калужской (совхоз-техникум "Детчинский), Смоленской (Опытная станция по удобрениям и агропочвоведению Смоленского НИИСХ), светло-каштановой почве в Волгоградской области (СХП "Абганеровское"). Агрохимическая характеристика почв до закладки опытов приведена в таблице 1.

Методика исследований включала проведение лабораторных, вегетационных и полевых опытов, схемы которых представлены в результатах исследований.

Закладку и проведение полевых опытов осуществляли согласно ОСТ 10 106-87 (М.: Госагропром СССР, 1988), вегетационных опытов - по методике с почвенными культурами (Журбицкий, 1968; Минеев, 2001).

Таблица 1 - Агрохимическая характеристика почв в опытах

Название эксперимента (метод)	Годы	Показатели
		гумус, %	рНсол.	Нг	S	V, %	Р 2О 5	К 2О
				мг-экв/100 г		мг/кг
Дерново-подзолистая среднесуглинистая
Эффективность гранулированных фосфоритов Обладжанского месторождения (вегетац., полевой опыты)	1991-1993	1,6	5,6	1,9	7,4	80	140	125
	1993-1995	2,4	5,1	2,09	9,4	82	120	74
Эффективность способов внесения в почву разных форм фосфорных удобрений (вегетац., полевой опыты)	1992-1994	1,4	5,1	2,07	8,5	80	35	90
Эффективность частично разложенных фосфоритов (ЧРФHCl) Егорьевского месторождения (вегетац. опыт)	1994-1998	2,4	5,1	2,09	9,4	82	120	74
Эффективность диатомита при сочетании с разными формами фосфорных удобрений (вегетац. опыт)	1998-2000	1,8	5,0	1,94	9,6	83	48	99
Влияние кремния диатомита на морфометрические показатели стебля и продуктивность ячменя при возрастающих дозах азота (вегетац. опыт)	2004-2006	2,2	4,2	5,1	7,2	59	34	80
Эффективность разового внесения диатомита в почву при разном азотном питании озимой тритикале (полевой опыт)	2005-2007	2,3	6,8	1,1	11,9	91	290	100
Эффективность инкрустации семян ячменя природными кремнийсодержащими веществами (вегетац. опыты)	2005-2006
Эффективность инкрустации семян зерновых культур диатомитом и в комплексе с ним макро-микроэлементами (полевые опыты)	2006-2008	2,4	5,9	1,7	8,8	84	248	92
Дерново-подзолистая легкосуглинистая
Эффективность молотых фосфоритов Сожского месторождения в зависимости от обеспеченности почвы доступным фосфором (полевой опыт)	2002-2007	2,0	5,0	3,3	18,7	85	75	65
Светло-каштановая солонцеватая
Эффективность молотых, частично разложенных (ЧРФHCl) фосфоритов Камышинского месторождения и органофосфоритных смесей (полевой опыт)	1995-1998	2,0	7,1 (рН вод.)	-	14,6	-	16	370

Объектами исследований являлись:

- молотые фосфориты следующих месторождений и химическим составом (вал. %): Егорьевское (Р 2О 5 - 21,7; СаО - 33-36; Fe2O3+Al2O3 - 8-12; CO2 - 4-7; SiO2 - 17-20; MgO - 0,8-2; F - 2,6; SO3 - 1,0); Сожское (Р 2О 5 - 17; СаО - 30; Fe2O3 и Al2O3 - 1,5; SiO2 - 4,2; СО 2 - 20; MgO - 1,5; F - 2,5; Сl - 0,02); Обладжанское (Р 2О 5 - 27,2; SiO2 - 29,0; Al2O3+F2O3 - 28,0; СaO+MgO - 37,1; Na2O+K2O - 5,9; MnO2 - 1,7; CO2 - 8; TiO2 0,6-1,1); Камышинское (Р 2О 5 - 16,8-22,0; SiO2 - 28-40; Al2O3+TiO2 - 1,7-3,3; Fe2O3+FeO - 1,9-3,3; CaO - 26-34; MgO - 0,5-0,7; SO3 - 0,5-1,1);

- гранулированные обладжанские фосфориты, полученные смешиванием с водным концентрированным удобрением на лигнинной основе (МиБАС), хемоактивированные соляной кислотой (10-14%) - егорьевские и камышинские фосфориты;

- опал-кристабалитовая осадочная порода - диатомит Инзенского месторождения (вал.%: SiO2 - 82,5; Al2O3 - 7,88; Fe2O3 - 2,41; FeO - 0,12; MnO - 0,01; CaO - 0,28; MgO - 0,76; Na2O - 0,02; K2O - 1,06; P2O5 - 0,05; SO3 общ. - 0,21; SiO2 аморф. - 42).

Агрохимический контроль за плодородием почв осуществляли в соответствии с отраслевыми стандартами для каждой из зон РФ (ОСТ 10 294-2002 -ОСТ 10 297-2002). Отбор проб производили по ГОСТ 28168-89. Формы доступного кремния в почве определяли в водной и кислотной (0,1 н. НСl) вытяжках c окончательным определением спектрофотометрическим методом (ГОСТ 15848.12). Общий азот, фосфор и калий в растительной продукции определяли из одной навески мокрым озолением смесью H2SO4 и HСlO4 (Практикум по агрохимии. М., МГУ, 2001. Метод Къельдаля.). Определение общего кремния в растительной продукции выполняли атомно-абсорбционным методом (Обухов, Плеханова, 1991).

Морфометрические показатели стебля растений в опытах с диатомитом выполняли при сноповом анализе (Опытное дело в полеводстве, 1982). Высота растений по длине главного побега, замер диаметра второго нижнего междоузлия - с помощью штангельциркуля.

В полевых опытах уборку зерновых культур проводили поделяночно сплошным комбайнированием, с последующим пересчетом урожайности зерна на 100% чистоту и 14% влажность. Урожайность сена многолетних трав - на 16% влажность.

Результаты исследований обрабатывали методами дисперсионного и корреляционно-регрессионого анализов по Б.А. Доспехову (1979) с использованием компьютерной программы Mс Excel. Экономическую оценку применения агрохимических средств рассчитывали согласно методическим указаниям (ВНИЭСХ, 2001).

Результаты исследований эффективность применения молотых фосфоритов разных месторождений

В прошлом веке изучению эффективности фосфоритов разных месторождений посвятили свои исследования многие известные ученые (Лебедянцев, 1935; Щерба, 1936; Энгельгардт, 1959; Прянишников, 1963; Соколов, 1950; Базегский, 1968; Безуглая и др., 1976; Сдобникова и др., 1978; Сиротин, 1980; Янишевский и др., 1985; Чумаченко, 1986; Хлыстовский, Касицкий, 1995 и др.). На данном этапе состояния аграрного сектора экономики назрела необходимость обосновать целесообразность разработки, повышения агрономической ценности, использования промышленных и малых месторождений фосфоритов как малозатратных форм фосфорных удобрений.

Воздействие фосфоритов на агрохимические показатели дерново-подзолистых почв

В полевом опыте на дерново-подзолистой легкосуглинистой почве (Смоленская обл.) внесение разных доз сожских фосфоритов для создания фосфатных фонов обеспечило позитивное изменение агрохимических показателей: содержание гумуса увеличилось с 1,6 до 1,8%; слабо изменился показатель обменной кислотности рН - с 4,8 до 5,1 с внесением 1200 кг Р 2О 5/га; гидролитическая кислотность снизилась с 3,3 до 2,8 мг-экв/100 г; фосфатный уровень повысился с внесением 300 кг/га на 50, 600 - 116, 1200 - 250 мг/кг Р 2О 5 (табл. 2).

На дерново-подзолистой среднесуглинистой почве (Калужская обл.), характеризующейся низким содержанием подвижного фосфора (35 мг/кг) и средним - подвижного калия (90 мг/кг), применение фосфоритов Егорьевского месторождения в разовой дозе 450 кг Р 2О 5/га снизило кислотность почвы с 5,1 до 5,5 ед. рН, гидролитическую кислотность с 2,1 до 1,7 мг-экв/100 г почвы, способствовало повышению содержания подвижного фосфора на 65 мг/кг.

Таблица 2 - Изменение агрохимических показателей дерново-подзолистой легкосуглинистой почвы от применения сожских фосфоритов (ср. за 1993-2007 гг.)

Показатель	Доза фосфорита, кг Р 2О 5/га
	0	300	600	1200
Гумус, %	1,65	1,70	1,70	1,85
рНсол.	4,8	4,9	5,0	5,1
Нг, мг-экв/100 г почвы	3,3	3,0	2,9	2,8
V,%	64	65	72	78
Р 2О 5, мг/кг	72	122	188	310
К 2О, мг/кг	65	65	66	69
Степень подвижности фосфора, мг Р 2О 5/л	0,030	0,075	0,122	0,161
Прирост Р 2О 5 от дозы фосфорита	-	50	116	250

Фосфориты Егорьевского месторождения

Исследования в вегетационном опыте на низкообеспеченной доступным фосфором дерново-подзолистой среднесуглинистой почве (35 мг Р 2О 5/кг) показали (табл. 3), что внесение ежегодной дозы Р 2О 5 из расчета 90 кг/га в форме фосфорита и двойного суперфосфата обеспечило сопоставимый сбор сухой массы кукурузы в первый (33 и 34 г/сосуд) и третий год (49 и 50 г/сосуд). Во второй год фосфорит обеспечил прибавку сухой массы кукурузы на 10 г/сосуд больше, чем двойной суперфосфат. Позитивное действие разовой дозы фосфоритной муки (из расчета 450 кг Р 2О 5/га) сказалось в последействии. Если в год закладки опыта прибавка по сухой надземной массе получена в 3 раза меньше, чем от суперфосфата, во второй год - ниже на 20%, то на третий - по эффективности фосфорит ему не уступал.

Данные рисунка 1 показывают, что при выращивании озимой пшеницы в полевом опыте (1992-1993 гг.) на дерново-подзолистой почве в Калужской области (с-з техникум "Детчинский) молотый фосфорит при ежегодном внесении (90 кг Р 2О 5/кг почвы) обеспечил равноценную с водорастворимыми формами фосфорных удобрений прибавку зерна - 3 ц/га при урожайности в контроле (NK) 18 ц/га. От разового внесения фосфорита (450 кг Р 2О 5/кг) получено 4,7 ц/га дополнительного урожая зерна, двойного суперфосфата - 5,1 ц/га

Таблица 3 - Влияние доз и форм фосфорных удобрений на накопление сухой массы кукурузы, г/сосуд

Вариант	1992	1993	1994	В среднем
	всего	прибавка	всего	прибавка	всего	прибавка	всего	прибавка
								г/сосуд	%
NK - фон	30,9	-	50,3	-	48,2	-	43,1	-	-
Фон + Рсд 90	34,3	3,4	65,4	15,3	49,6	1,4	49,8	6,7	15
Фон + Рсд 450	47,4	16,5	97,6	47,3	51,5	3,3	64,4	21,3	49
Фон + Р 90 (H3PO4)	40,5	9,6	86,7	35,4	51,2	3,0	59,5	16,4	38
Фон + Р 450 (H3PO4)	51,1	20,2	87,6	36,4	53,2	5,0	64,0	20,9	48
Фон + Рф 90	33,3	2,4	75,9	25,6	49,0	0,8	52,7	9,6	22
Фон + Рф 450	36,0	5,1	79,5	29,2	50,5	2,3	55,3	12,2	28
НСР 05, г/сосуд		2,2		14,0		0,8

Примечание: доза Р 2О 5 - из расчета 90 кг/га ежегодно, 450 кг/га - разовое

По результатам исследований установлено, что суперфосфатный эквивалент егорьевского фосфорита при ежегодном внесении под кукурузу составил 106, озимую пшеницу - 100%; ортофосфорной кислоты соответственно 119 и 98%. Эффективность разового внесения егорьевского фосфорита относительно двойного суперфосфата на кукурузе в среднем составила 86, озимой пшенице - 98; ортофосфорной кислоты - 99 и 96%.

Фосфориты Сожского месторождения

В стационарном полевом опыте, заложенном в 1993 году на Опытной станции по удобрениям и агропочвоведению Смоленского НИИСХ, в звене второй ротации зернотравяного севооборота (2002-2007 гг.) на дерново-подзолистой легкосуглинистой почве проведены исследования по изучению эффективности суперфосфата и сожского молотого фосфорита при возделывании озимой ржи, овса на зеленую массу и многолетних трав на четырех фонах по содержанию фосфора: 72, 120, 180, 300 мг Р 2О 5/кг почвы.

Данные таблицы 4 свидетельствуют о том, что все культуры звена севооборота во второй ротации лучше отзывались на применение фосфорных удобрений на фоне средней и повышенной обеспеченности почвы подвижным фосфором (72-120 мг/кг Р 2О 5). Суперфосфат обеспечил прибавку урожая зерна озимой ржи к фону NK - 11-12, сожский фосфорит - 7-8 ц/га, зеленой массы овса - 17-21 и 11-13 ц/га, сена многолетних трав 1 г.п. - 8-15 и 6-12 ц/га, многолетних трав 2 г.п. -7-11 и 6-8 ц/га. В большей мере отзывчивыми на внесение молотого фосфорита являлись многолетние травы (Рф/Рс - 74-84%).

Таблица 4 - Эффективность фосфорных удобрений в звене зернотравяного севооборота в зависимости от обеспеченности почвы подвижными фосфатами, ц/га, 2002-2007 гг. (Сушеница, Капранов, Дышко, 2008)

Вариант	Урожайность на фоне NK и прибавка от Р - удобрений при содержании в почве Р 2О 5, мг/кг
	Озимая рожь (зерно)	Овес (зеленая масса)	Многолетние травы 1. г.п. (сено)	Многолетние травы 2 г.п. (сено)
	72	120	180	300	72	120	180	300	72	120	180	300	72	120	180	300
NK- фон*	13,8	18,4	24,8	27,6	88,8	95,5	127,0	134,7	58,2	69,8	83,4	89,2	43,6	51,9	59,8	63,6
Фон+ Рс 60	12,4	10,6	7,2	2,4	20,7	17,5	13,5	4,7	15,1	8,4	4,4	3,2	10,7	7,0	3,6	2,9
Фон+ Рф 60	8,4	6,9	2,8	0,9	13,3	11,5	5,8	1,3	11,8	6,2	2,3	1,5	8,4	5,9	1,9	1,4
НСР 05, ц/га	3,4	3,6	2,6	1,8	10,0	8,8	6,6	3,3	7,5	5,3	4,1	4,9	5,1	5,3	3,0	2,2

*-озимая рожь - N90K120; овес (з/м) -N60K120; мн. травы 1 г.п. - N30K120; мн. травы 2 г.п. - N45K120

С повышением обеспеченности почвы подвижными фосфатами до 180 мг почвы эффективность фосфорита при выращивании озимой ржи снизилась в 2.5, овса на зеленую массу - 2, многолетних трав - 3 раза. На высоких фонах (180-300 мг Р 2О 5/кг почвы) прибавка урожая в варианте Рф 60 либо отсутствовала, либо находилась за пределами ошибки опыта. Суперфосфатный эквивалент фосфорита (Рф/Рс) уменьшился до 40 на озимой ржи, 30-40 - овсе на зеленую массу, 50% - многолетних травах. Следует отметить, что урожайность в контроле (фон NK) при содержании в почве подвижного Р 2О 5 180-300 мг/кг достигла уровня в вариантах с фосфором первого фона (72 мг Р 2О 5/кг почвы).

Суммарная продуктивность звена севооборота на фоне содержания 72 мг Р 2О 5/кг почвы в варианте с суперфосфатом составила 101 ц/га з.е. с окупаемостью 1 кг Р 2О 5 - 14, с фосфоритом - 93 ц/га з.е. и 10 кг з.е (рис. 2). При высокой обеспеченности подвижным фосфором (180-300 мг Р 2О 5/кг почвы) - 122-123 и 115-120 ц/га з.е., т.е. дополнительно к первому фону получено на 20-25 ц/га з.е. продукции больше. На повышенном фоне (120 мг/кг) оплата 1 кг Р 2О 5 суперфосфата равнялась 11, фосфорита - 8 кг з.е. На более высоких фосфатных фонах данный показатель снизился по фосфориту до 2-3 кг з.е.

Качество сельскохозяйственной продукции также зависело от уровня обеспеченности почв подвижными фосфатами, который был создан за счет разового внесения доз сожского фосфорита. С повышением фосфатного уровня почвы в варианте NK количество общего фосфора в растениях всех культур звена севооборота возрастало. По азоту наблюдалась тенденция снижения от среднеобеспеченного фона Р 2О 5 к повышенному и высокому. Содержание калия в растениях на всех фонах было одинаковое. Увеличение доступности подвижных фосфатов в почве привело к росту урожайности возделываемых культур, что предопределило повышение выхода сырого протеина с гектара площади независимо от процентного содержания его в получаемой продукции. По озимой ржи на высокообеспеченном фосфатном фоне прирост составил 1.5; овсе (з/м) - 0,7; многолетних травах 1 г.п. - 1,7; травах 2.г.п. - 0,8 ц/га.

Повышение агрономической ценности фосфоритов

Гранулирование фосфоритов

В разработке способа грануляции уделяли внимание поиску композиционного состава, способного придать фосфориту не только улучшенные физико-механические свойства, но и осуществить позитивную активацию фосфорного компонента. Для исследований использованы молотые фосфориты Обладжанского месторождения, в качестве гранулирующего вещества - концентрированные водные композиции на лигнинной основе (МиБАС), содержащие NH4+ и Cu+2. Грануляцию осуществляли двумя дозами в соотношении к фосфориту 1:5 и 1:10. В слой фосфорита равномерно вносили связующий композиционный состав МиБАС, смесь тщательно перемешивали и гранулировали способом окатывания в течение 20 минут. Полученные фосфатные удобрения имели гранулометрический состав - 1-2 мм.

Данные рисунка 3 свидетельствуют, что гранулирование исходного молотого фосфорита обеспечило увеличение доступных для растений форм Р 2О 5 с 4,6 до 11,5%, т.е. в 2,5 раза.

Испытание опытных образцов в вегетационном опыте выявило преимущество грануляции фосфорита в соотношении к МиБАС 10:1 (табл. 5). В прямом действии внесение разового количества (450 мг/кг почвы) гранулированных фосфоритов, в состав которых включали ион аммония, обеспечило прибавку на фоне NK сухой надземной массы кукурузы - 17, с ионом меди - 13 г/сосуд. Эффективность гранулированных фосфоритов МиБАС с NH4+ на 47% превзошла суперфосфат, с Cu+2 - 15%. Прирост сухой надземной массы от внесения порошковидного фосфорита был незначительный (3 г/сосуд).

Таблица 5 - Эффективность гранулированных фосфоритов Обладжанского месторождения, г/сосуд

Вариант	Сбор сухой массы кукурузы на фоне NK и прибавка от Р - удобрений	В среднем	Прибавка	Рф Рс %	Рфг Рф
	1991 г. действие	1992 г.	1993 г.		к фону NK	к Рф (пыл.)
		последействие
NK - фон	71,9	57,8	58,7	62,8	-	-	-	-
Фон + Рф (пылев.)	3,2	4,3	15,4	70,4	7,6	-	49	-
Фон + Рсд	11,6	10,8	23,9	78,2	15,4	7,8	-	-
Фон + Рф + МиБАС с NH4+(10:1)-гранул.	17,1	12,0	13,8	77,1	14,3	6,7	93	1,9
Фон + Рф + МиБАС с NH4+(5:1) - -//-	16,2	8,4	13,4	75,5	12,7	5,1	65	1,7
Фон + Рф + МиБАС с Cu+2 (10:1) - -//-	13,4	14,5	18,1	78,1	15,3	7,7	99	2,0
Фон + Рф + МиБАС с Cu+2 (5:1) - -//-	7,4	5,8	16,3	72,6	9,8	2,2	28	1,3
НСР 05, г/сосуд	2,8	2,0	3,4

Примечание. Доза фосфорсодержащих удобрений: Рсд - ежегодно 150, Рф -450 мг/кг единовременно

В последействии стабильный прирост сухой массы получен от применения медьсодержащего гранулированного фосфорита (14-18 г/сосуд), аммонийсодержащий обеспечил прибавку - 12-14 г/сосуд. В вариантах, где применяли гранулированный фосфорит в соотношении к МиБАС 5:1, получены меньшие прибавки сухой массы. Причина тому - более высокая статическая прочность гранул фосфорита (6,5 МПа), что выше в 3 раза регламентируемого показателя, допускаемого для простых фосфорных удобрений. Прочность гранул фосфорита, полученного обработкой МИБАС в соотношении 10:1, составила 2,5 МПа.

В среднем фосфориты, гранулированные композициями МиБАС в соотношении 10:1, по эффективности не уступали суперфосфату (Рфг/Рс = 93-99%). Их эффективность в получении дополнительной продукции превысила действие пылевидной формы фосфорита в 2 раза. Удвоение нормы МиБАС при грануляции привело к увеличению агрономической ценности фосфорита в 1,3-1,7 раза.

В полевом опыте (табл. 6) на дерново-подзолистой почве гранулированная обладжанская Рф с МиБАС (Cu+2), внесенная в запас из расчета 450 кг Р 2О 5/га в первый год обеспечила урожай зеленой массы кукурузы 252 ц/га, что на 10 и 30 ц/га больше, чем двойной суперфосфат и фосфорит стандартного помола соответственно. По эффективности вторая форма гранулированного фосфорита (с МиБАС - NH4+) была равноценна пылевидной.

Таблица 6 - Влияние гранулированных фосфоритов Обладжанского месторождения на урожайность зеленой массы кукурузы, ц/га

Вариант	1993 г.	1994 г.	1995г.	В среднем	Оплата 1 кг Р 2О 5 прибавкой урожая, кг к.е.
	урожай	прибавка	урожай	прибавка	урожай	прибавка	урожай	прибавка
NК (фон)	163	-	282	-	309	-	251	-	-
Фон + Рсд. ежегодно	242	79	336	54	404	95	327	76	15
Фон+Рф (ст.помол) разовое	222	59	293	11	323	14	279	28	6
Фон+Рф + МиБАС c NH4+(10:1) гр. разовое	225	62	338	56	369	60	311	60	12
Фон+Рф+МиБАС с Сu+2 (10:1) гр. -разовое	252	89	346	64	374	65	324	73	15
НСР 05, ц/га		12		11		15

Примечание: Доза Рсд и Рф - из расчета 90 и 450 кг Р 205/га соответственно

На следующий год (в последействии) первая форма обеспечила дополнительно к фону NK 64 ц/га зеленой массы кукурузы с превышением на 10 ц/га урожай в варианте с суперфосфатом. Отмечается равнозначность действия суперфосфата и второй формы гранулированного фосфорита, где прибавки составили 56 и 54 ц/га соответственно. Эффект от обеих форм гранулированных фосфоритов в 5-6 раз превзошел действие пылевидной фосфоритной муки. На третий год эффективность суперфосфата превалировала над гранулированными формами фосфорита. Однако гранулированные формы и на третий год сохранили повышенную эффективность в сравнении с пылевидной Рф.

В среднем за 3 года в вариантах с гранулированными фосфоритами прибавка урожая кукурузы получена выше в 2.1-2,6 раза большая, чем от стандартной фосфоритной муки. Оплата 1 кг Р 2О 5 прибавкой урожая от гранулированных фосфоритов и суперфосфата по суммарной продуктивности была равноценной и составила 15 кг к.е.

По результатам исследований установлено, что эффективность гранулированного фосфорита, где в качестве связующего использовали композиционный состав МИБАС с ионами меди, сравнима с действием двойного суперфосфата на урожайность кукурузы (Рфг/Рс - 96%). Суперфосфатный эквивалент второй формы гранулированного фосфатного удобрения составил 80%, пылевидной Рф -37%.

Хемоактивация фосфоритов соляной кислотой

Важным направлением в разработке приемов повышения агрономической ценности фосфоритов является получение фосфорных удобрений, сочетающих в своем составе как водорастворимую и цитраторастворимую форму Р 2О 5 (моно- и дикалицийфосфат), так и трикальцийфосфат за счет снижения нормы кислоты. Высокая агрохимическая эффективность частично разложенных фосфоритов установлена на разных культурах в исследованиях А.Н. Кулюкина и др. (1976), Ю.М. Безуглой и др. (1986), А.И. Останина и др. (1990), Ф.В. Янишевского и др. (1994). В разработке этого приема была использована меньшая норма ортофосфорной и серной кислот. Хемоактивация фосфоритов соляной кислотой происходит с образованием равновесных твердых фаз - Ca(H2PO4)2 Ч CaCl2 Ч 2H2O, Ca(H2PO4)2 Ч H2O, CaHPO4 Ч 2H2O.

Частично разложенные НСl фосфориты (ЧРФHCl) Егорьевского месторождения. Кислотную обработку осуществили 14%-ным раствором соляной кислоты в количестве 50% от стехиометрической нормы. Соотношение Рф: НCl = 1:1,3. Высушенный частично разложенный фосфорит имел гранулометрический состав 0,10-0,25 мм. Этот продукт подвергли грануляции медьсодержащим лигниносульфонатным комплексом (МиБАС). Гранулированное фосфорсодержащее удобрение на основе молотого фосфорита и частичного солянокислотного разложения представляло собой крупку размером 1-2 мм.

Результаты хемоактивации показали (рис. 4), что доля доступного фосфора в продукте увеличилась в сравнении с исходным фосфоритом в 2 раза. Повышение произошло преимущественно за счет цитраторастворимой формы Р 2О 5. Грануляция хемоактивированного фосфорита сместила фосфатное равновесие в сторону увеличения доли водорастворимого фосфора за счет трансформации дикальцийфосфата в монокальцийфосфат.

Данные таблицы 7 свидетельствуют, что по годам исследований прослеживается более высокая эффективность гранулированного частично разложенного фосфорита, внесенного в почву в разовой дозе, чем его порошковидного вида. Прирост сухой массы кукурузы по среднегодовому сбору в варианте с гранулированным ЧРФНСl составил 35% к фону NК, порошковидным - 28%. Прибавка от последнего при ежегодном применении и в разовой дозе была одинаковой - 14 г/сосуд.

Таблица 7 - Влияние хемоактивации фосфоритов Егорьевского месторождения на накопление сухой надземной массы кукурузы, г/сосуд

Вариант	Сбор сухой массы и прибавка от Р - удобрений к фону NK	В среднем за 5 лет	Прибавка
	1994	1995	1996	1997	1998		г/сос.	%
NK - фон	50,1	49,8	55,2	47,9	49,9	50,6	-	-
Фон + Рс ежегодно	7,0	5,2	26,2	27,7	27,9	69,4	20,8	37
Фон + ЧРФНСl ежегодно	7,2	3,4	24,3	13,8	21,6	64,6	14,0	28
Фон + Рф ст. разовое на 5 лет	9,5	7,5	9,1	13,0	19,0	62,2	11,6	23
Фон+Рф гр. МИБАС c Cu, разовое на 5 лет	12,1	4,8	9,0	20,4	21,7	64,2	13,6	27
Фон + ЧРФНСl. разовое на 5 лет	8,1	6,1	20,0	15,5	20,7	65,0	14,4	28
Фон+ ЧРФНСl. гр. МИБАС c Сu, разовое на 5 лет	9,7	13,5	24,8	16,9	24,5	68,1	17,5	35
НСР 05, г/сосуд	2,9	2,6	5,0	3,2	3,5

Примечание: ежегодная доза Р 2О 5 -150; разовая - 750 мг/кг

Отзывчивость кукурузы на внесение гранулированных ЧРФHCl повысилась в сравнении с молотым фосфоритом стандартного помола на 50%, порошковидного ЧРФHCl - 24%, гранулированного фосфорита - 20%.

ЧРФHCl Камышинского месторождения. На светло-каштановой почве Волгоградской области с нейтральной реакцией среды (рН 7,1) для повышения агрономической ценности молотых фосфоритов целесообразна их предварительная активация, т.е. частичный перевод фосфорного компонента в более доступные для растений формы посредством кислотного воздействия. В данном случае использовали 12%-ную соляную кислоту, являющуюся аналогом раствора, образующегося при гидролизе природного минерала бишофита.

Данные таблицы 8 свидетельствуют, что использование камышинских фосфоритов тонкого помола как фосфорного удобрения при ежегодном внесении 90 кг Р 2О 5 на 1 га под озимую пшеницу обеспечило урожайность наравне с суперфосфатом 32, яровую пшеницу - 21 ц/га зерна. Прибавка урожая зерна от применения хемоактивированных фосфоритов (ЧРФHCl) составила 6 и 3 ц/га по озимой и яровой пшенице соответственно.

Таблица 8 - Эффективность фосфорных удобрений на светло-каштановой почве, ц/га (в среднем за 1995-1998 гг.)

Вариант	Урожайность на фоне NK и прибавка от P-удобрений	Продуктивность, ц/га з.е.	Оплата 1 кг Р 2О 5 прибавкой зерна, кг з.е.
	озимая пшеница	яровая пшеница	общая	прибавка
	1995 г.	1997 г.	в среднем	1996 г	1998 г	в среднем
NK - фон	28,8	27,6	28,2	20,5	17,3	18,9	47,1	-	-
Фон + Рс 90	4,6	3,0	3,8	0,9	4,3	2,6	53,5	6,4	3,5
Фон + Рф 90	2,5	4,3	3,4	0,4	4,4	2,4	52,9	5,8	3,2
Фон + ЧРФHCl90	5,4	6,8	6,1	0,5	5,9	3,2	56,4	9,3	5,2
НСР 05, ц/га	1,8	2,2		0,6	1,8

Исходя из суммарной продуктивности культур, оплата 1 кг Р 2О 5 оценена прибавкой в 3,5 кг з.е. по суперфосфату, 3 кг з.е. - молотому фосфориту, 5 кг з.е - хемоактивированному фосфориту (ЧРФHCl). Эффективность молотых камышинских фосфоритов относительно суперфосфата (Рф/Рс) по обеим культурам составила 90%. Эффективность ЧРФHCl по отношению к суперфосфату увеличилась до 103-107%.

Взаимосвязь фосфор и кремнийсодержащих соединений в почвенной среде

Среди возможных путей мобилизации труднодоступного для растений почвенного фосфора представляет интерес применение кремнийсодержащих соединений. Отечественная туковая промышленность в настоящее время выпускает только комплексные фосфорсодержащие удобрения, в которых не присутствует биофильный кремний. Поэтому была поставлена цель, изучить влияние кремния диатомита при добавлении его к фосфорным удобрениям на подвижность фосфора в почвенной среде.

В вегетационном опыте установлен синергизм взаимодействия фосфора и кремния в почве при позитивном изменении доступности подвижного фосфора под влиянием диатомита (рис. 5). При средней обеспеченности почвы подвижным фосфором (70 мг/кг Р 2О 5 в контроле), внесение двойного суперфосфата повысило содержание Р 2О 5 до 202, аммофоса - 232, молотого фосфорита - 208 мг/кг. Добавление диатомита к фосфорным удобрениям способствовало увеличению подвижного Р 2О 5 в почве на 30-50 мг/кг. Все это говорит о том, что присутствие активного кремния в фосфорных удобрениях снижает ретроградацию свежевнесенного фосфора, повышая его подвижность.

В полевом опыте выявлено позитивное влияние диатомита при внесении в дерново-подзолистую почву в дозах 300, 600, 1200 кг/га в физическом весе на повышение обеспеченности почвы доступными формами фосфора и кремния (табл. 9). Значительное повышение фосфатного уровня произошло от дозы диатомита 1200 кг/га. Прирост составил 90 мг Р 2О 5/кг почвы. Существенное увеличение подвижного фосфора произошло от дозы диатомита 600 кг/га - на 50 мг Р 2О 5/кг.

Содержание водорастворимого и потенциально доступного кремния, согласно градации В.В. Матыченкова (2007) соответствовало группе дефицита этим элементом и составило по первой форме 17, по второй - 130 мг/кг почвы. В результате обеспеченность почвы подвижными формами кремния характеризовалась дефицитной величиной активного кремнезема - 302 мг/кг почвы. Внесение диатомита сместило обеспеченность почвы по водорастворимой форме кремния в группу низкого дефицита (24-31 мг/кг). Превышение над контролем составило по дозе 300 кг/га - 6,5 (38%), 600 - 10,2 (59%), 1200 - 14,3 мг/кг (83%). Повышение потенциально доступного Si по изучаемым дозам диатомита составило 25-87%. Только внесение 1200 кг/га диатомита обеспечило позитивное смещение по содержанию активного кремнезема в почве в группе низкого дефицита - 558 мг/кг. При этом прирост относительно контроля составил 85%.

Таблица 9. - Изменение содержания подвижных форм кремния и фосфора в дерново-подзолистой почве под влиянием диатомита, мг/кг

Доза диатомита, кг/га	Si актуальный (водорастворимый)	Si потенциальный (0,1 н. HCl)	Si активный (10Siактуальный+Siпотенциальный	P2O5 по Кирсанову
0 (контроль)	17,2	130,2	302,2	295
Д 300	23,7 6,5*/38**	162,6 32,4/25	399,6 97,4/32	300 5*/2**
Д 600	27,4 10,2/59	185,7 55,5/43	459,7 157,5/52	344 49/17
Д 1200	31,5 14,3/83	243,5 113,3/87	558,5 256,3/85	386 91/31

Примечание: в числители - содержание доступных форм кремния и фосфора в почве; в знаменателе - * прирост в мг/кг, ** в %.

Изменение содержания подвижного фосфора (у, мг/кг) от доз диатомита (х, кг/га) описывается уравнением параболы с высоким коэффициентом корреляции R=0,98 (рис. 6). Из приведенного уравнения следует, что внесение в дерново-подзолистую почву каждых 100 кг кремнийсодержащего вещества - диатомита повышает ее фосфатный уровень на 7 мг Р 2О 5/кг.

Данные рисунка 7 свидетельствуют, что вариабельность содержания в почве водорастворимого и общего активного кремнезема описывается уравнениями параболической зависимости, потенциально доступного - линейной. В каждом из уравнений: х - доза диатомита в пределах эмпирического ряда 0-1,2 т/га, у - содержание доступной для растений формы кремния.

Исходя из полученных связей, внесение 100 кг диатомита в почву способствует повышению содержание Siвод. в почвенном растворе на 2, потенциально доступного - 10, общего активного кремнезема - 30 мг/кг.



Кремний как строительный материал в приспособительных функциях растений

Роль фактора, способного оказать сильное воздействие на растущее растение, отдельный его орган может принадлежать различным химическим соединениям. В наших исследованиях таким химическим фактором, обеспечивающим механическую прочность стеблей растений, являлся кремний диатомита.

Влияние диатомита на морфометрические показатели стебля ярового ячменя Зазерский 85 и Владимир

Фенологические наблюдения и морфометрические замеры по каждому сорту не выявили существенных различий по высоте и диаметру второго нижнего междоузлия стебля на ранних стадиях развития (кущение, выход в трубку) при сравнении этих показателей на фонах с дозами диатомита. Визуальные различия по высоте стебля при сравнении сортов были связаны с их генотипом, который определял наступление фаз развития, следовательно, изменение морфометрических показателей стебля.

Изменчивость морфометрических показателей стебля выявлена в фазе молочно-восковой зрелости зерна. В опыте с сортом ячменя Зазерский 85 в варианте N0 почвенное внесение диатомита в количестве 1,5 г/кг укоротило высоту стебля на 1.6, 3 г/кг - > 6 см (табл. 10). Применение N120 ускорило вегетативный рост растений, увеличив высоту стебля с 85 до 94 см, диаметр второго нижнего междоузлия - на 0,5 мм. В вариантах с диатомитом растения были ниже на 5-8 см, с диаметром как в контроле. Повышенные дозы азота замедлили рост растений. Сдерживающего эффекта по высоте от диатомита в дозе 1,5 г/кг почвы в этих вариантах по азоту не получено. Однако утолщение стебля второго нижнего междоузлия составило 0,3-0,4 мм относительно растений не получившими азот (N0), одного порядка с вариантом N120 и на 0,1-0,2 мм больше, чем в контроле (Д 0).

Таблица 10 - Морфометрические показатели стебля ячменя Зазерский 85 (фаза молочно-восковой спелости)

Доза диатомита (фактор А), кг/га	Доза азота (фактор В), мг/кг	Среднее по фактору А	Эффект от диатомита
	0	120	240	360
Высота растений, см
Д 0 (контроль)	85,3	94,5	91,8	87,4	89,4	-
Д 1,5 г/кг	83,7 -1,6	89,7 -4,8	92,2 +0,4	88,7 +1,3	89,0	- 0,4
Д 3,0 г/кг	78,9 -6,4	86,8 -7,7	84,1 -7,7	85,8 -1,6	83,9	- 5,5
Среднее по фактору В	82,6	90,3	89,4	87,3	НСР 05 (А) = 1,0 см НСР 05(В) = 1,2 см
Эффект от N	-	+7,7	+6,8	+4,7
НСР 05 частных различий = 2,1 см
Диаметр второго нижнего междоузлия, мм
Д 0 (контроль)	3,0	3,5	3,4	3,4	3,3	-
Д 1,5 г/кг	3,2 +0,2	3,4 -0,1	3,6 +0,2	3,5 +0,1	3,4	+0,1
Д 3,0 г/кг	3,2 +0,2	3,6 +0,1	3,6 +0,2	3,7 +0,3	3,5	+0,2
Среднее по фактору В	3,1	3,5	3,5	3,5	НСР 05 (А) = 0,04 мм НСР 05 (В) = 0,05 мм
Эффект от N	-	+0,4	+0,4	+0,4
НСР 05 частных различий = 0,08 мм

Примечание: в числители - морфометрический показатель стебля;в знаменателе - изменение показателя от дозы диатомита, +\-

В среднем по фону внесения 3,0 г/кг почвы диатомита эффект укорачивания стебля составил 5,5 см, утолщения второго нижнего междоузлия - 0,2 мм. Наибольший сдерживающий эффект по высоте от кремния диатомита отмечается в вариантах N120 и N240 - укорачивание на 7,7 см.

Реакция на внесение диатомита с разными дозах азота на изменение высоты стебля растений сорта ячменя Владимир менее выражена. Данные таблицы 11 показывают, что, независимо от дозы диатомита, показатели высоты стебля растений и диаметра второго нижнего междоузлия этого генотипа в варианте N0 не отличались, составив 92 см и 3,1 мм.

Таблица 11 - Морфометрические показатели стебля ячменя Владимир (фаза молочно-восковой спелости)

Доза диатомита (фактор А), кг/га	Доза азота (фактор В), мг/кг	Среднее по фактору А	Эффект от диатомита
	0	120	240	360
Высота растений, см
Д 0 (контроль)	92	101	100	98	98	-
Д 1,5 г/кг	92 0	99 -2	100 0	99 +1	97	-1,0
Д 3,0 г/кг	92 0	99 -2	98 -2	96 -2	96	-2,0
Среднее по фактору В	92	100	99	97	НСР 05 (А) = 0,4 см НСР 05(В) = 0,5 см
Эффект от N	-	+8	+7	+5
НСР 05 частных различий = 0,8 см
Диаметр второго нижнего междоузлия, мм
Д 0 (контроль)	3,1	3,6	3,6	3,5	3,3	-
Д 1,5 г/кг	3,1 0	3,6 0	3,6 0	3,7 +0,2	3,4	+0,1
Д 3,0 г/кг	3,1 0	3,7 +0,1	3,7 +0,1	3,7 +0,2	3,5	+0,2
Среднее по фактору В	3,1	3,6	3,6	3,6	НСР 05 (А) = 0,02 мм НСР 05 (В) = 0,02 мм
Эффект от N	-	+0,5	+0,5	+0,5
НСР 05 частных различий = 0,04 см

Примечание: в числители - морфометрический показатель стебля; в знаменателе - изменение показателя от дозы диатомита, +\-

Внесение азота 120 мг N/кг почвы повысило высоту стебля до 101 см и диаметр второго нижнего междоузлия - 0,5 мм на фоне контроля (Д 0). Эффект укорачивания в вариантах с диатомитом составил 2 см, оставаясь на этом уровне с повышенными дозами азота при внесении 3 г/кг диатомита. Пределы колебания диаметра второго нижнего междоузлия составили 3,6-3,7 мм. Совместное воздействие азота и кремния диатомита обеспечило утолщение стебля в сравнении с вариантом N0 на 0,5-0,6 мм. Внесение в почву 1,5-3,0 г диатомита в среднем обеспечило укорачивание стебля на 1-2 см, увеличение диаметра - 0,1-0,2 мм. В последующие 2 года получены сходные результаты.

Влияние диатомита на морфометрические показатели стебля тритикале Антей

Данные рисунка 8 показывают, что в контроле (Д 0) с отсутствием азотного питания высота стебля растений в среднем составляла 105 см, по дозам азота - повышалась до 111-112 см. Внесение диатомита в разных дозах укорачивало стеблестой посевов на 3 см в варианте N0, 6-8 см - с внесением N30, 7 см - N60, 6 см - N90, т.е. наблюдалось сдерживание роста растений тритикале в высоту под влиянием диатомита при возрастающих дозах азотного удобрения. При этом общее увеличение диаметра второго нижнего междоузлия от совместного действия азота и диатомита составило 0,8 мм. Доза N30 на фоне Д 0 увеличивала его на 0.4, N60 и N90 - 0.6 мм относительно варианта N0.

С внесением диатомита в дозе 300 кг/га в варианте N0 диаметр второго нижнего междоузлия растений повысился на 0.2, 600 кг/га - 0.4, 1200 кг/га - 0.8 мм. В варианте N30 дополнительное увеличение данного показателя от диатомита составило 0.1-0,4 мм, N60-N90 - 0,1-0,2 мм. Максимальное утолщение отмечается по дозе 1200 кг диатомита на гектар, которое составило 4,9 мм и не зависело от уровня азотного питания. В последействии (2006 г.) изменение морфометрических показателей стебля растений озимой тритикале в большей мере зависело от азотного питания. Эффект укорачивания выявлен на фоне внесения в почву в дозах 600-1200 кг/га, который составил 2 см, при утолщении стебля второго нижнего междоузлия - 0,4 мм. Выявленные изменения морфометрических параметров стеблей ячменя и тритикале, происходящие под действием кремния диатомита, имеют важное значение при рассмотрении строительно-механических принципов архитектоники растений.

Влияние кремния диатомита на прочность стебля тритикале

Стебель играет в жизни растений двоякую роль: служит не только механизмом передвижения питательных веществ, но и опорой для листьев и колоса. Он оказывают сопротивление не только статическим факторам - силе тяжести и постоянным воздушным течениям, но и динамическим воздействиям - порывам ветра, вплоть до шквалистого, ударам капель ливневого дождя. В соответствии с этим понять механические приспособительные функции растений возможно только с помощью теоретических основ механики и сопротивления материалов.

В наших исследованиях устойчивость стебля на излом оценивали по содержанию кремния в соломе, учитывая соотношение высоты стебля и диаметра второго нижнего междоузлия. Расчет проводили по формуле Эйлера (Беляев, 1949).

где, Е - модуль упругости, МПа; R - радиус междоузлия, см L - высота стебля, см

Оценку проводили по результатам морфометрических определений 2006 года и варианту N90. Данные таблицы 12 показывают, что при содержании SiO2 в соломе контроля - 1,16%, применение диатомита в дозе 300 кг/га обеспечило увеличение до 1,33; 600 кг/га - 1,55; 1200 кг/га - 2,12%. Интегральный показатель - отношение высоты стебля к диаметру (радиусу) второго нижнего междоузлия в вариантах с диатомитом, по абсолютной величине был существенно ниже контроля (28-54 ед.), что указывает на позитивные изменения структуры стебля в сторону его устойчивости к стрессовым погодным факторам.

Используя для расчета модуля упругости формулу Д.Л. Голованова (1998):

Е = Е 0+ а·СSiO2,

где Е 0 представляет собой среднеарифметический показатель упругости для соломы зерновых культур равный 680 МПа; а = 30 МПа при содержании SiO2 в соломе 0,1%, установили, что внесение в почву кремния в форме диатомита обеспечивает повышение величины модуля упругости стебля относительно контрольного фона на 51-288 МПа с максимальным эффектом при дозе 1200 кг/га. Связь модуля упругости с величиной критической внешней силы обуславливает рост сопротивляемости стебля растений к излому. Как показывают расчетные данные - с 1,6 Ч 10-4 МПа/см 2 в контроле до 2,9 Ч 10-4 МПа/см 2 при максимальной дозе диатомита, сопротивляемость стебля возрастает на фоне диатомита 300 кг/га - 26, 600 кг/га - 60, 1200 кг/га - 84% в сравнении с контролем. Результаты свидетельствуют, что растения тритикале на фоне внесения 1200 кг/га диатомита могут испытывать при неблагоприятных погодных условиях в 2 раза большие механические нагрузки, при этом сохраняя устойчивость к излому.