Использование фосфогипса и фосфогипсосодержащих мелиорантов для мелиорации солонцовых почв в условиях орошения

Размещено на http://www.allbest.ru/

УДК 631.6:631.445.53:631.821.2

ФГБНУ «РосНИИПМ»)

Использование фосфогипса и фосфогипсосодержащих мелиорантов для мелиорации солонцовых почв в условиях орошения

Л.М. Докучаева

Наиболее распространенные неблагоприятные процессы на орошаемых землях - это щелочность и солонцеватость, связанные с выщелачиванием кальция и заменой его на натрий. Особенно эти явления усиливаются при поливах слабоминерализованной водой сульфатно-натриевого состава.

Для таких почв химическая мелиорация является основным способом их улучшения, а наилучшим мелиорантом - фосфогипс. Это наглядно доказывают проведенные нами исследования.

Первые опыты проводились в 1988-1990 гг. с целью определения эффективности использования фосфогипса - привозного мелиоранта в сравнении с местным мелиорантом гипсом. Объектом исследований являлись черноземы обыкновенные, деградированные в результате поливов слабоминерализованной водой сульфатно-натриевого состава (1,7-1,9 г/дм3). Исследования проводились в ООО «Приазовье» Неклиновского района Ростовской области.

Схема опыта:

1) контроль (без мелиорантов);

2) 6 т/га гипса (половинная расчетная доза);

3) 12 т/га гипса (полная расчетная доза);

4) 5 т/га фосфогипса (половинная расчетная доза);

5) 10 т/га фосфогипса (полная расчетная доза).

Повторность опытов трехкратная. Расчет доз мелиорантов проводился по формуле для малонатриевых солонцов [1]. Агротехника возделываемых культур общепринятая для Ростовской области. Режим орошения на всех вариантах одинаков. Влажность в почве поддерживалась не ниже 80 % НВ. Оросительные нормы составляли от 500 м3/га для озимой пшенице, до 2000 м3/га для сои. Образцы почв отбирались на постоянных площадках по всем вариантам опыта осенью каждого года по слоям 0-20, 20-40, 40-60, 60-80, 80-100 см. Грунтовые воды на участке располагались глубже 2,5 м и не оказывали влияния на почвообразовательные процессы.

Исследования показали, что по своему мелиорирующему воздействию фосфогипс гораздо эффективнее гипса. К третьему году последействия в черноземе обыкновенном, орошаемом водой плохого качества, солонцеватость на варианте с полной дозой гипса снизилась на 30 %, а фосфогипса - втрое (таблица 1). На варианте с полной дозой фосфогипса содержание кальция в почвенном поглощающем комплексе (ППК) возросло до оптимальных параметров, достигнув 85 %. При полной дозе гипса эта величина составила только 81 %, а на контроле всего 76 %.

Таблица 1 - Влияние фосфогипса и гипса на свойства чернозема обыкновенного деградированного (слой 0-40 см) (ООО «Приазовье» Ростовской области)

Об улучшении физико-химических свойств чернозема свидетельствуют показатели содоустойчивости. Почвы, не обладающие содоустойчивостью, при мелиорации полной дозой фосфогипса к третьему году последействия приобрели среднюю содоустойчивость, а на вариантах с гипсом - слабую.

С оптимизацией физико-химических свойств улучшились и физические свойства почвы (таблица 2). На варианте с полной дозой гипса водопрочность стала удовлетворительной, а фосфогипса - хорошей, в то время как на контроле она оставалась недостаточно удовлетворительной.

Таблица 2 - Изменение физических свойств чернозема обыкновенного при внесении гипса и фосфогипса (слой 0-50 см) (ООО «Приазовье» Ростовской области)

Порозность на варианте с полной дозой фосфогипса стала отличной. На вариантах с гипсом и половинной дозой фосфогипса - удовлетворительной для пахотного слоя, а на контроле - неудовлетворительной. Это подтверждают расчеты коэффициента дисперсности. Об улучшении физических свойств чернозема свидетельствуют также показатели плотности почв, которые на варианте с полной дозой фосфогипса характеризуют ее как уплотненную, на остальных вариантах - как сильно уплотненную, требующую рыхления. фосфогипс мелиорант чернозем урожайность

Урожайность возделываемых культур в среднем за три года на варианте с гипсом была на 28 % выше, а с фосфогипсом на 46 % выше, чем на контроле (таблица 3).

Мелиорирующее воздействие изучаемых мелиорантов на свойства почв, на наш взгляд, определяется реакцией среды (рН) фосфогипса и гипса. Фосфогипс, несмотря на то, что для сельского хозяйства он нейтрализуется, имеет более кислую реакцию, и быстрее вступает во взаимодействие с натрием ППК, а гипс, имея нейтральную реакцию, гораздо слабее по воздействию на ППК и считается медленнодействующим мелиорантом.

Таблица 3 - Урожайность сельскохозяйственных культур при внесении гипса и фосфогипса (ООО «Приазовье» Ростовской области)

Орошаемые почвы подвержены не только солонцеватости и щелочности, но и дегумификации, то есть потере гумуса, поэтому следующим этапом наших исследований являлось создание таких средств, которые одновременно бы обогащали почву кальцием, органикой и создавали бы условия для дальнейшей гумификации. Этими средствами стали удобрительно-мелиорирующие компосты (УМК), основным компонентом которых являлся фосфогипс.

Опыт был заложен в ГП «Батайское» Аксайского района Ростовской области в 2005-2010 гг. Исследовался также чернозем обыкновенный, деградированный в результате поливов слабоминерализованной водой сульфатно-натриевого состава (1,8-2,0 г/дм3).

Схема опыта:

1) контроль;

2) птичий помет (Пп) - 16 т/га;

3) фосфогипс (Ф) - 10 т/га;

4) глауконит (Гл.) - 13 т/га;

5) компост (Пп + Ф) - 19 т/га;

6) компост (Пп + Гл.) - 25 т/га;

7) компост (Пп + Ф + Гл.) - 17 т/га.

Оросительные нормы составляли от 2400 м3/га на картофеле до 4400 м3/га на капусте.

На основе фосфогипса, привозного кальцийсодержащего мелиоранта, глауконита - местной минеральной кальцийсодержащей залежи, птичьего помета приготовлены удобрительно-мелиорирующие компосты. Оптимальные соотношения этих компонентов определены в лабораторных опытах. Затем непосредственно в поле были приготовлены смеси и после трехмесячного компостирования внесены на делянки. Методика проведения исследований, как и в предыдущем опыте. Но в данном опыте вносились минеральные удобрения на планируемый урожай с учетом запасов питательных веществ в почве и внесенных вместе с мелиорантами и компостами.

Глауконитосодержащие компосты начали проявлять себя как мелиоранты только с третьего года последействия. К шестому году последействия значительного восстановления негативных свойств черноземов пока не произошло.

При проведении исследований было выявлено, что при применении фосфогипсосодержащих компостов уже в первый год в черноземе обыкновенном исчезала щелочность и солонцеватость и эти процессы уже не проявлялись в последующие годы (таблица 4).

Урожайность сельскохозяйственных культур с первых лет последействия УМК определялась их воздействием на негативные свойства почв (щелочность, солонцеватость, уплотнение и т.д.), поскольку питательный фон на всех вариантах был одинаков и рассчитан на получение планируемых урожаев возделываемых культур.

Таблица 4 - Влияние компостов на физико-химические свойства чернозема обыкновенного солонцеватого (полевой опыт) слой 0-40 см (ГП «Батайское» Ростовской области)

В связи с этим в первый год наибольшие урожаи картофеля были получены на вариантах с компостами из Пп + Ф и Пп + Ф + Гл. Прибавки соответственно составили 11,6 и 10,8 т/га (таблица 5). Это объясняется тем, что фосфогипсосодержащие компосты уже в первый год устранили щелочность, снизили солонцеватость, что сразу же сказалось на развитии растений.

На варианте с фосфогипсом урожай картофеля на 40-30 % меньше, чем с лучшими вариантами, несмотря на то, что минеральные удобрения вносились на планируемый урожай. Это видимо объясняется тем, что птичий помет, являющийся компонентом вышеназванных компостов, содержит дополнительно органические вещества и микроэлементы, которые благоприятно влияют как на развитие растений, так и на формирование урожая.

Таблица 5 - Урожайность сельскохозяйственных культур при мелиорации черноземов обыкновенных (ГП «Батайское»), т/га

Это наглядно видно на варианте с птичьим пометом, где негативные свойства чернозема практически сохранились, а за счет улучшения аэрации и питательного режима урожайность картофеля по сравнению с контролем увеличилась на 19 %. Глауконитосодержащие компосты и глауконит в первый год последействия в малой степени повлияли на основные свойств почв, поэтому прибавки урожая картофеля были незначительными - от 18 % на варианте с глауконитом до 23 % на варианте с компостом Пп + Гл. по сравнению с контролем.

В последующие годы эффективность мелиорантов и УМК возрастала. С третьего года последействия уже стали проявлять свое мелиорирующее воздействие глауконит и глауконитосодержащий компост. Прибавки урожая капусты на этих вариантах уже составляли соответственно 30 и 38 % вместо 18-23 % в первый год.

К пятому году исследований, когда свойства почвы по всем мелиорированным вариантам практически сравнялись, разница в урожае подсолнечника практически не просматривалась, но это, видимо, связано еще и с тем, что подсолнечник является соле- и солонцеустойчивой культурой.

К концу исследований значимые прибавки урожая картофеля оставались на вариантах с компостами Пп + Ф, Пп + Гл., Пп + Ф + Гл. Они составили соответственно 40, 40 и 48 %, но достичь планируемого урожая картофеля - 40 т/га так и не удалось.

Если рассматривать прибавки урожая возделываемых культур в среднем за шесть лет, то наибольшие по сравнению с контролем были получены на варианте с компостом Пп + Ф - 43 % и на варианте с компостом Пп + Ф + Гл. - 44 %, а на варианте Пп + Гл. прибавка составила только 36 %.

Экономическая эффективность применения мелиорантов в чистом виде и УМК определялась расчетом годового экономического эффекта по формуле [2]:

,

где - годовой экономический эффект в расчете на 1 га, тыс. руб./га;

- стоимость дополнительной продукции, тыс. руб./га;

- нормативный коэффициент, равный 0,15, обратный сроку окупаемости;

- капитальные затраты, руб.

В таблице 6 представлены затраты на химическую мелиорацию черноземов обыкновенных, деградированных, относящиеся к капитальным.

Таблица 6 - Затраты на химическую мелиорацию, руб.

Расчеты свидетельствуют о том, что большая доля затрат приходилась на стоимость мелиоранта, а главное на его доставку. Фосфогипс для опытных делянок в Ростовскую область завозился из г. Белореченска Краснодарского края, а глауконит - местная минеральная залежь. Этим объясняется существенная разница в стоимости средств с доставкой на вариантах с фосфогипсосодержащим компостом (например, Пп + Ф = 17,7 тыс. руб.) и глауконитосодержащим (7,0 тыс. руб.).

Затраты на приготовление и внесение средств определялись их дозами. В целом из таблицы 6 видно, что наибольшие общие затраты на химическую мелиорацию пришлись на вариант, где применялся фосфогипс.

Расчеты экономической эффективности применения УМК для химической мелиорации проведены по выше представленной формуле (1) и представлены в таблице 7. Стоимость продукции возделываемых культур взята на сайте Аgroru.com на 2011 г.

Из таблицы 7 видно, что в среднем за шесть лет наибольшая стоимость дополнительной продукции была на вариантах с компостами Пп + Ф + Гл. (72,4 тыс. руб./га) и Пп + Ф (68,4 тыс. руб./га). На этих вариантах соответственно и больший экономический эффект - 70 и 65,3 тыс. руб./га, несмотря на то, что затраты при внесении компоста Пп + Ф составляют 20,52 тыс. руб./га, а Пп + Ф + Гл. - 15,89 тыс. руб./га.

Окупаемость капитальных затрат определялась набором сельскохозяйственных культур в севообороте. При наличии 2-3 высокопродуктивных культур, как в нашем полевом опыте - картофеля и капусты, окупаемость не превышала 0,5 года, при наличии зерновых культур и многолетних трав - увеличивалась до 3-4-х лет [3].

Таким образом, внесение фосфогипса как в чистом виде, так и в составе удобрительно-мелиорирующих компостов, благоприятно сказывалось на оптимизации свойств чернозема обыкновенного деградированного и увеличении урожайности сельскохозяйственных культур.

Таблица 7 - Экономическая эффективность применения удобрительно-мелиорирующих компостов для химической мелиорации чернозема обыкновенного

Список использованных источников

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

2 Кулик, Г. В. Справочник по планированию и экономике сельскохозяйственного производства / Г. В. Кулик, Н. А. Окунь, Ю. М. Пехтерев. - 2-е изд., перераб. и доп. - М.: Россельхозиздат, 1987. - 512 с.

3 Мелиорация солонцовых почв в условиях орошения / Н. С. Скуратов [и др.]; под ред. Н. С. Скуратова. - Новочеркасск, 2005. - 180 с.

Аннотация

Целью исследований являлось изучение влияния фосфогипса и фосфогипсосодержащих мелиорантов на свойства чернозема обыкновенного, деградированного в результате полива минерализованными оросительными водами (1,7-2,0 г/дм3), и урожайность сельскохозяйственных культур. Установлено снижение солонцеватости почвы при внесении полной расчетной дозы фосфогипса (10 т/га) на 50 %, увеличение содержания кальция в почвенном поглощающем комплексе до оптимальных параметров (85 %), достижение хорошей водопрочности. Внесение гипса полной расчетной дозой 12 т/га в тех же условиях обеспечило снижение солонцеватости на 30 % и увеличение содержания кальция до 81 %. Отмечено значительное улучшение физических свойств почвы под воздействием фосфогипса: порозность увеличилась от 47 (удовлетворительная) до 56 % (отличная), процент водопрочных агрегатов увеличился от 30 до 50 (водопрочность изменилась от удовлетворительной до хорошей), плотность сложения почвы снизилась от 1,46 до 1,16 т/м3 (почва из сильно уплотненной перешла в разряд уплотненной). Применение фосфогипса обеспечило повышение урожайности сельскохозяйственных культур в среднем на 46 %, в том числе озимой пшеницы - на 54 %, кормовой свеклы - на 31 %, сои на зерно - 52 %. Доказана высокая эффективность удобрительно-мелиорирующих компостов с использованием фосфогипса - уже на следующий год после внесения прибавка урожая картофеля составила 10,6-11,8 т/га; за шесть лет прибавки урожая составили в среднем 36-44 %. Глауконитосодержащие компосты, для сравнения, проявили мелиорирующий эффект только на третий год последействия. В среднем за шесть лет последействия фосфогипсосодержащих мелиорантов стоимость дополнительной продукции составила от 68,4 до 72,4 тыс. руб./га, экономический эффект - 65,3-70,0 тыс. руб./га.

Ключевые слова: фосфогипс, гипс, глауконит, дозы мелиорантов, чернозем обыкновенный, удобрительно-мелиорирующие компосты, свойства почв.

The objective of the research was the study of the impact of phosphogypsum and phosphogypsum-containig amendments on the properties of ordinary chernozem degraded due to irrigation with mineralized water (1.7-2.0 g/dm3) as well as on the crop yield. It was established the decreasing of soil sodicity by 50 % upon applying the total calculated dose of phosphogypsum (10 t/ha), the increasing of calcium content in soil exchangeable complex up to optimal parameters (85 %), the achieving of good water-stability of soil. Applying the total calculated dose of gypsum (12 t/ha) in the same conditions ensured the decreasing of soil sodicity by 30 % and the increasing of calcium content in soil exchangeable complex up to 81 %. It was noted the significant improvement of physical soil properties under the impact of phosphogypsum: porosity increased from 47 (satisfactory) to 56 % (excellent), the percentage of water-stable aggregates increased from 30 to 50 % (water-stability changed from satisfactory to good), the soil density decreased from 1.46 to 1.16 t/m3 (the soil changed the category from strongly hardened to hardened). The phosphogypsum applying increased crop yields on an average by 46 % including winter wheat - by 54 %, fodder beet - by 31 %, soybean - 52 %. High efficiency of applying the fertilizing-ameliorative composts with phosphogypsum was proved. The potato yield increased by 10.6-11.8 t/ha next year after phosphogypsum applying and over a period of six years the average yield increasing was 36-44 %. For comparison composts containing glauconite showed the ameliorative effect only in the third year. The average supplementary production value was from 68.4 to 72.4 thousand rubles per hectare, economic effect - 65.3-70.0 thousand rubles per hectare over the six years after applying of phosphogypsum-containig amendment.

Keywords: phosphogypsum, gypsum, glauconite, ameliorative dose, ordinary chernozem, fertilizing-ameliorative composts, soil properties.

Размещено на Allbest.ru