WWW.DISSERS.RU

БЕСПЛАТНАЯ ЭЛЕКТРОННАЯ БИБЛИОТЕКА

   Добро пожаловать!

 

На правах рукописи

КАПРАНОВ  Владимир  Николаевич

ИСПОЛЬЗОВАНИЕ ПРИРОДНЫХ АГРОХИМИЧЕСКИХ

СРЕДСТВ В КАЧЕСТВЕ ИСТОЧНИКОВ МИНЕРАЛЬНОГО

ПИТАНИЯ  ПОЛЕВЫХ  КУЛЬТУР

Специальность 06.01.04 – Агрохимия

АВТОРЕФЕРАТ

диссертации на соискание ученой степени

доктора сельскохозяйственных наук

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 сель-

ского  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.

Автореферат разослан «____» _____________ 2009 г.

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 Р2О5, 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. м3.

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.Н1. «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.Н5. «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, %

Р2О5

К2О

мг-экв/100 г

мг/кг

1

2

3

4

5

6

7

8

9

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

Продолжение таблицы 1

1

2

3

4

5

6

7

8

9

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 (Р2О5 – 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 (Р2О5 – 17; СаО – 30; Fe2O3 и Al2O3 – 1,5; SiO2 – 4,2; СО2 – 20; MgO – 1,5; F – 2,5; Сl – 0,02); Обладжанское (Р2О5 – 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 (Р2О5 – 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 МЕСТОРОЖДЕИЙ

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 Р2О5/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 Р2О5 (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 Р2О5/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 Р2О5/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

Р2О5, мг/кг

72

122

188

310

К2О, мг/кг

65

65

66

69

Степень подвижности фосфора, мг Р2О5/л

0,030

0,075

0,122

0,161

Прирост Р2О5 от дозы
фосфорита

50

116

250

Фосфориты Егорьевского месторождения

Исследования в вегетационном опыте на низкообеспеченной доступным фосфором дерново-подзолистой среднесуглинистой почве (35 мг Р2О5/кг) показали (табл. 3), что внесение ежегодной дозы Р2О5 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 Р2О5/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 Р2О5/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 Р2О5/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

при-бавка

всего

при-бавка

всего

прибавка

всего

прибавка

г/сосуд

%

NK - фон

30,9

50,3

48,2

43,1

Фон + Рсд90

34,3

3,4

65,4

15,3

49,6

1,4

49,8

6,7

15

Фон + Рсд450

47,4

16,5

97,6

47,3

51,5

3,3

64,4

21,3

49

Фон + Р90 (H3PO4)

40,5

9,6

86,7

35,4

51,2

3,0

59,5

16,4

38

Фон + Р450 (H3PO4)

51,1

20,2

87,6

36,4

53,2

5,0

64,0

20,9

48

Фон + Рф90

33,3

2,4

75,9

25,6

49,0

0,8

52,7

9,6

22

Фон + Рф450

36,0

5,1

79,5

29,2

50,5

2,3

55,3

12,2

28

НСР05, г/сосуд

2,2

14,0

0,8

Примечание: доза Р2О5 – 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 Р2О5/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 Р2О5). 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 Р2О5, 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+ Рс60

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+ Рф60

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

НСР05, 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 Р2О5/кг почвы) прибавка урожая в варианте Рф60 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 Р2О5 180-300 мг/кг достигла уровня в вариантах с фосфором первого фона (72 мг Р2О5/кг почвы).

Суммарная продуктивность звена севооборота на фоне содержания 72 мг Р2О5/кг почвы в варианте с суперфосфатом составила 101 ц/га з.е. с окупаемостью 1 кг Р2О5 – 14, с фосфоритом – 93 ц/га з.е. и 10 кг з.е (рис. 2). При высокой обеспеченности подвижным фосфором (180-300 мг Р2О5/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 Р2О5 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 Р2О5 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 Р2О5 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

НСР05, 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 Р2О5/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 Р2О5 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

НСР05, ц/га


12


11


15




Примечание: Доза Рсд и Рф – из расчета 90 и 450 кг Р205/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 Р2О5 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 Р2О5 (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 CaCl2 2H2O, Ca(H2PO4)2 H2O, CaHPO4 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 Р2О5. 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

НСР05, г/сосуд

2,9

2,6

5,0

3,2

3,5

Примечание: ежегодная доза Р2О5 –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 Р2О5 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 Р2О5 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

НСР05, ц/га

1,8

2,2

0,6

1,8

Исходя из суммарной продуктивности культур, оплата 1 кг Р2О5 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 Р2О5 в контроле), внесение двойного суперфосфата повысило содержание Р2О5 до 202, аммофоса – 232, молотого фосфорита – 208 мг/кг. Добавление диатомита к фосфорным удобрениям способствовало увеличению подвижного Р2О5 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 Р2О5/кг почвы. Существенное увеличение подвижного фосфора произошло от дозы диатомита 600 кг/га – на 50 мг Р2О5/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 Р2О5/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 (Д0).

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

Д0 (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

НСР05 (А) = 1,0 см

НСР05(В) = 1,2 см

Эффект от N

+7,7

+6,8

+4,7

НСР05 частных различий = 2,1 см

Диаметр второго нижнего междоузлия, мм

Д0 (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

  НСР05 (А) = 0,04 мм

НСР05 (В) = 0,05 мм

Эффект от N

+0,4

+0,4

+0,4

НСР05 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

Д0 (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

  НСР05 (А) = 0,4 см

НСР05(В) = 0,5 см

Эффект от N

+8

+7

+5

НСР05 частных различий = 0,8 см

Диаметр второго нижнего междоузлия, мм

Д0 (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

НСР05 (А) = 0,02 мм

НСР05 (В) = 0,02 мм

Эффект от N

+0,5

+0,5

+0,5

НСР05 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 (Д0). 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 (Д0) 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 Д0 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).

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 = Е0+ а·СSiO2, где Е0 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 10-4 МПа/см2 в контроле до 2,9 10-4 МПа/см2 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.

Таблица 12 – Влияние диатомита на прочность соломины тритикале

Фон

Содержание SiO2 в соломе, %

Высота растений (L), см

Радиус междоузлия (R), см

L/R

+/-

к контролю

Модуль упругости соломы (E)

Критическая сила давления на излом (Pкр), МПа/см2

Повышение устойчивости, %

МПа

отклонение от контроля, +/-

Д0 (контроль)

1,16

132

0,23

574

1028

1,6•10-4

Д 300 кг/га

1,33

131

0,24

546

- 28

1079

+51

2,0•10-4

26

Д 600 кг/га

1,55

130

0,25

520

-54

1145

+117

2,6•10-4

60

Д 1200 кг/га

2,12

130

0,25

520

-54

1316

+288

2,9•10-4

84

Установленные критерии устойчивости стебля озимой тритикале на излом являются элементами теории архитектоники растений, которая подразумевает реакцию данного органа на физико-механические нагрузки. Это следует принимать во внимание при решении проблемы полегаемости злаковых культур.

АГРОХИМИЧЕСКАЯ ЭФФЕКТИВНОСТЬ ПРИМЕНЕНИЯ ДИАТОМИТА

Исследования по использованию высококремнистой опал- кристабалитовой породы – диатомита в земледелии и растениеводстве проводятся сравнительно недавно. Сведения, подтверждающие его агрономическую ценность как агрохимического средства, появились в конце прошлого, начале нынешнего века (Барсукова, 1986; Швейкина, 1986; Лобода, Яковлева, 1999; Чумаченко и др., 1999; Куликова, Яшин и др., 2004; Куликова, 2008). Авторы связывают рост урожайности сельскохозяйственных культур под влиянием диатомита с улучшением физико-химического состояния почвы, с увеличением подвижности фосфат-ионов. Наши исследования были выполнены в 1998-2008 гг.

Диатомит в составе фосфорных удобрений

На дерново-подзолистой почве в вегетационном опыте изучали эффективность применения композиций удобрений, в состав которых включали в качестве источника фосфора – суперфосфат, аммофос и молотый фосфорит, кремния – диатомит.

Таблица 13 – Эффективность диатомита в составе фосфорных удобрений
на дерново-подзолистой почве, г/сосуд

Вариант

Сбор сухой массы
кукурузы на фоне NK

и прибавка от удобрений

Среднее

за 3
года

Прибавка
к фону

Эффект от диатомита

1998

1999

2000

г/сосуд

%

NK – фон

82,9

33,1

21,2

45,7

Фон + Рсд

22,6

27,4

36,4

74,5

28,8

63

Фон + Рсд + диатомит (SiO2 P2O5 = 14)

25,0

32,5

39,3

78,0

32,3

71

12

Фон + Рсд + диатомит (SiO2 P2O5 = 11)

21,1

27,0

33,6

73,0

27,3

60

Фон + Раф

22,5

33,6

37,0

76,8

31,1

68

Фон + Раф + диатомит (SiO2 P2O5 = 14)

26,9

36,0

40,0

80,0

34,3

75

10

Фон + Раф + диатомит (SiO2 P2O5 = 11

27,5

42,0

40,8

82,5

36,8

80

18

Фон + Рф егорьевская

15,8

21,7

11,2

62,0

16,3

38

Фон + Рф + диатомит (SiO2 P2O5 = 14)

19,9

26,7

20,8

68,2

22,5

49

38

Фон + Рф + диатомит
(SiO2 P2O5 = 11)

18,9

21,0

13,8

63,6

17,9

39

10

НСР05, г/сосуд

4,2

3,7

3,2

В результате исследований (табл. 13) установлена позитивная роль диатомита в комбинации с аммофосом в соотношении SiO2 : P2O5 = 1:1. В первый год прибавка сухой массы кукурузы составила 27, во второй и третий – 41-42 г/сосуд. В среднем эффективность данного вида удобрения повысилась на 18% в сравнении с аммофосом. Присутствие диатомита в составе суперфосфата в соотношении 1:4 обеспечило дополнительный сбор сухой массы по годам – 25, 32, 39 г/сосуд, фосфорита – 20, 27, 21 г/сосуд. Эффективность этих композиций повысилась соответственно на 12 и 38% в сравнении с одними фосфорными удобрениями.

Эффективность диатомита на дерново-подзолистой почве

Яровой ячмень. В вегетационных опытах (2004-2006 гг.) на сортах ячменя Зазерский 85 и Владимир изучена эффективность применения диатомита (1,5 и 3,0 г/кг почвы) при возрастающих дозах азота. Установлено (табл. 14), что при выращивании ячменя Зазерский 85 внесение диатомита в почву в количестве 1,5 г/кг лучший эффект дает при сочетании с дозой азота N120. В среднем за 3 года к варианту Д0N0 получено больше на 6,7 грамм зерна (64%). Прибавка только от диатомита в этих условиях составила 2,2 г/сосуд (15%).

Таблица 14 – Эффективность диатомита на ячмене при разных

дозах азотного удобрения (2004-2006 гг.), г/сосуд

Доза диатомита
(фактор А),
г/кг почвы

Доза N (фактор В), мг/кг

Средняя масса
зерна по фактору А

Прибавка от диатомита

0

120

240

360

Зазерский 85

Д0 (контроль)

10,5

15,0

14,6

13,7

13,6

Д 1,5

10,8

0,3

17,2

2,2

16,6

2,0

14,0

0,3

14,7

1,1

Д 3,0

10,8

0,3

17,6

2,6

17,4

2,8

16,0

2,3

15,5

1,9

Средняя масса
зерна по фактору В

10,7

16,5

16,2

14,6

  НСР05 (А) = 0,8 г/сосуд

НСР05 (В) =1,0 г/сосуд

Прибавка от N

5,8

5,5

3,9

НСР05 для частных различий – 1,2 г/сосуд

Владимир

Д0 (контроль)

11,8

15,0

15,2

14,7

14,2

Д 1,5

12,2

0,4

16,0

1,0

16,1

0,9

14,5

14,7

0,5

Д 3,0

12,2

0,8

15,9

0,9

16,2

1,0

15,2

0,5

14,9

0,7

Средняя масса
зерна по фактору В

12,1

15,6

15,8

14,8

  НСР05 (А) = 0,3 г/сосуд

НСР05 (В) =0,4 г/сосуд

Прибавка от N

3,5

3,7

2,7

НСР05 для частных различий – 0,7 г/сосуд

Примечание: в числителе – масса зерна с сосуда, грамм;  в знаменателе – прибавка

Внесение диатомита в дозе 3,0 г/кг почвы можно сочетать с одинарной (N120) и двойной (N240) дозой азота. В этих случаях эффективность только диатомита отмечается равнозначной прибавкой зерна с сосуда – 2,6-2,8 грамм (16-20%), а его совместное действие на фоне указанных доз азотного питания – превышением на 7 грамм (67%) к варианту Д0N0. В одинаковой степени равноценной отмечается эффективность обеих доз диатомита в сочетании с дозами азота N120-240 на сорте Владимир. Прирост дополнительной массы зерна к варианту Д0N0 от их действия составляет
4 г/сосуд (36%), а доля диатомита в прибавке – 1 г/сосуд (6%).

Озимая тритикале. В полевом опыте на дерново-подзолистой почве изучали внесение в почву диатомита в дозах 300, 600 и 1200 кг/га на тритикале Антей при возрастающих дозах азота – 30, 60 и 90 кг/га на фоне Р60К60. Данные таблицы 15 показывают, что в 2005 году от свежевнесенных доз диатомита в среднем по всем фонам минерального питания достоверная прибавка урожая зерна тритикале составила 2,3-2,7 ц/га. Азотные удобрения повысили урожайность зерна на 9-13 ц/га. По всем дозам диатомита существенный прирост урожайности зерна (5 ц/га) получен при сочетании с азотным удобрением 90 кг N/га. При этом дополнительно к контролю (Д0N0) от совместного действия доз диатомита и N90 получено 16 ц/га зерна тритикале. Существенную прибавку обеспечил также диатомит в дозе 1200 кг/га к варианту Д0N60 – 3 ц/га, а в сочетании с этой дозой азота – 15 ц/га к контролю (Д0N0).

В последующие два года эффективность диатомита отмечена только в дозах 600 и 1200 кг/га. В 2006 году в среднем на всех азотных вариантах получено 7-9 ц/га дополнительного урожая зерна тритикале при урожайности 44-81 ц/га, 2007 году в условиях засушливой весны и лета – 0,9-1,7 ц/га и урожайности 26-36 ц/га. Возрастающие дозы азота увеличили урожайность тритикале в 2006 году на 13-29, 2007 – 2,5-7,6 ц/га.

Таблица 15 – Влияние диатомита на урожайность тритикале
при разных дозах азотного питания, ц/га

Доза диатомита (фактор А), кг/га

Доза N (фактор В), кг/га

Средний урожай по фактору А

Прибавка от диатомита


0

30

60

90

1

2

3

4

5

6

7

2005 год (действие)

Д0 (контроль)

27,8

38,0

39,7

38,9

36,1

Д 300

29,7

1,9

38,6

0,6

41,7

2,0

43,7

4,8

38,4

2,3

Д 600

29,8

2,0

38,9

0,9

41,1

1,4

43,9

5,0

38,4

2,3

Д 1200

30,6

2,8

38,6

0,6

42,8

3,1

43,7

4,8

38,9

2,7

Средний урожай по фактору В, ц/га

29,5

38,5

41,3

42,6

  НСР05 (А) = 1,0 ц/га

НСР05 (В) = 1,0 ц/га

Прибавка от N

9,0

11,8

13,1

НСР05 частных различий = 2,0 ц/га

Продолжение таблицы 15

1

2

3

4

5

6

7

2006 год (последействие)

Д0 (контроль)

42,4

50,8

62,1

66,7

55,5

Д 300

42,8

0,4

54,5

3,7

66,7

4,6

67,4

0,7

57,8

2,3

Д 600

43,6

1,2

60,2

9,4

68,6

6,5

78,4

11,7

62,7

7,2

Д 1200

46,6

4,2

62,1

11,3

68,9

6,8

80,7

14,0

64,6

9,1

Средний урожай по фактору В, ц/га

43,9

56,9

66,6

73,3

  НСР05 (А)= 3,8 ц/га

НСР05 (В)= 3,8 ц/га

Прибавка от N

13,1

22,7

29,5

НСР05 частных различий = 7,5 ц/га

2007 (последействие)

Д0 (контроль)

23,6

25,9

30,8

33,1

28,4

Д 300

23,9

0,3

26,4

0,5

30,9

0,1

33,3

0,2

28,6

0,2

Д 600

24,2

0,6

26,4

0,5

32,0

1,2

34,5

1,4

29,3

0,9

Д 1200

24,8

1,2

27,9

2,0

32,0

1,2

35,8

2,7

30,1

1,7

Средний урожай по фактору В, ц/га

24,1

26,6

31,3

34,2

  НСР05 (А) = 0,8 ц/га

НСР05 (В) = 0,8 ц/га

Прибавка от N

2,5

4,7

7,6

НСР05 частных различий = 1,7 ц/га

В среднем за 3 года

Д0 (контроль)

31,3

38,4

44,9

46,2

40,2

Д 300

32,1

0,8

39,9

1,5

45,8

2,4

48,1

1,9

41,5

1,3

Д 600

32,5

1,2

41,5

3,1

47,2

2,3

52,3

6,1

43,4

3,2

Д 1200

34,0

2,7

42,9

4,5

47,9

3,0

53,4

7,2

44,6

4,4

Средний урожай по фактору В, ц/га

32,5

40,7

46,5

50,0

НСР05 (А) = 2,9 ц/га

НСР05 (В) = 2,9 ц/га

Прибавка от N

8,2

14,0

17,5

НСР05 частных различий = 5,8 ц/га

Примечание: в числителе – масса зерна с сосуда, грамм;
в знаменателе – прибавка

Наибольшая урожайность зерна получена на фоне минерального питания N90P60K60 от применения 1200 кг/га диатомита: в 2005 году – 44 ц/га с прибавкой 5 ц/га, в 2006 – 81 и 14, в 2007 – 36 и 3 ц/га.

Данные таблицы 16 показывают, что окупаемость 1 кг аморфного SiO2 в диатомите прибавкой зерна по суммарной продуктивности в варианте с азотным удобрением N90 составила 4-7 кг з.е.

Таблица 16 – Эффективность диатомита при почвенном внесении

Доза диатомита (SiO2амоф.), кг/га

Общая продуктивность, ц/га з.е

Оплата 1 кг SiO2аморф. прибавкой урожая, кг з.е.

всего

прибавка

0

139

300 (125)

144

5

4

600 (250)

157

18

7

1200 (500)

161

22

4

Результаты анализа на содержание элементов питания в зерне тритикале свидетельствуют, что накопление общего азота в варианте РК по всем фонам диатомита было близким и составило в среднем 1,7%; фосфора – 0,87-0,89%, калия – 0,61-0,66%. Содержание азота в зерне с повышением дозы азотного удобрения возросло с 1,75 до 2,07% и не зависело от количества внесенного диатомита. По разным фонам диатомита содержание в зерне фосфора и калия не изменилось. Можно лишь говорить о слабой тенденции к снижению потребления этих элементов зерном при внесении в почву 600 и 1200 кг/га диатомита. Накопление белка в зерне также определяла доза азотного удобрения. В вариантах с диатомитом его содержание повысилось с 10,0 до 11,7%.

Инкрустации семян зерновых культур диатомитом

Важной задачей при разработке технологии инкрустации является поиск оптимальных параметров при нанесении этих пород в виде порошка (частицы 0,1-0,2 мм). Это осуществлялось полувлажным способом с применением пленкообразующего соединения, способного закрепить порошок на поверхности семян. Для этого использовали водорастворимый органический прилипатель – 4% -ный раствор полиэфира крахмала.

Отработку технологии инкрустации порошком диатомита провели на семенах ячменя. Необходимым условием было получение инкрустированных семян с небольшим укрупнением поверхностного слоя исходного посевного материала, чтобы в полевых условиях при посеве типовыми сеялками они сохраняли бы свою текучесть и не занижали норму высева. В качестве модели-адаптера технологического процесса использовали принцип вращательного движения семенного материала с последовательным и послойным нанесением порошка диатомита и прилипателя. Для получения устойчивой к механическим воздействиям оболочки, опытные образцы инкрустированных семян просушивались в течение 2 суток при температуре 20-25С.

Исследования на рулонной культуре показали, что при обработке семян диатомитом на 90% снижается распространение колоний грибковых патагенов вокруг семян по отношению к варианту без обработки. В лабораторно-вегетационных опытах выявлено оптимальное количество диатомита при послойном нанесении на семена, позитивно воздействующее на рост и развитие растений, которое составило 10 масс. %. На проростках установлено ростактивирующее действие его при инкрустации семян, увеличивающим на 60-70 мм высоту растения в сравнении с контролем. Прирост сухой массы проростков составил 25%. В вегетационных опытах данный прием инкрустации обеспечил рост сбора зерна на 30%.

Изучение эффективности инкрустации семян диатомитом продолжили в полевых опытах (2006-2008 гг.) на посевах ярового ячменя Владимир и озимой пшеницы Московская 56. В опытах с ячменем в контроле, вариантах с протравливанием и инкрустацией семян диатомитом полевая всхожесть семян составила 95-97%. При анализе фитосанитарного состояния растений ячменя в фазе колошения отмечено снижение развития корневых и стеблевых гнилей на 80% в сравнении с вариантом без обработки.

Данные таблицы 17 показывают, что инкрустация семян диатомитом в среднем за 2 года обеспечила прибавку урожая зерна ячменя 5 ц/га (14%), с дополнительным включением в состав оболочки макро, и микроэлементов в виде жидких удобрений – 7 ц/га (18%) к контролю.

Таблица 17 – Эффективность предпосевной обработки семян
(инкрустации) зерновых культур диатомитом

Вариант

Ячмень сорт Владимир (2006-2007 гг.)

Оплата
1 кг SiO2 аморф. прибавкой, кг з.е.

Озимая пшеница
Московская 56 (2008 г.)

Оплата
1 кг SiO2 аморф. прибавкой, кг з.е.

урожай

прибавка

урожай

прибавка

ц/га

%

ц/га

%

Контроль
(без обработки)

38,9

49,0

Протравитель –
Дивиденд Стар, к.с.

40,4

1,5

4

49,3

0,3

0,6

Диатомит,10 масс. %

44,2

5,3

14

13

52,2

3,2

7

8

Диатомит,10 масс.% + ЖКУ + ЖУСС-3

45,8

6,9

18

57,1

8,1

17

НСР05, ц/га

1,4

2,5

В опыте с озимой пшеницей Московская 56 урожайность в контроле составила 49 ц/га. Традиционная технология протравливания семян химическим протравителем Дивиденд Стар не обеспечила роста урожайности. При инкрустации семян диатомитом она составила 52 ц/га зерна с прибавкой 3 ц/га к контролю, при послойном включении в слой диатомита жидких комплексных удобрений (ЖКУ и ЖУСС) дополнительно получено 8 ц/га.

Окупаемость 1 кг аморфного SiO2 диатомита при инкрустации
(42 кг/т) прибавкой зерна ячменя составила 13, озимой пшеницы – 8 кг з.е.

Инкрустация семян ячменя диатомитом способствовало увеличению содержания элементов питания в зерне ячменя и озимой пшеницы, в большей мере в варианте с послойным нанесением породы и жидких макро-, микроудобрений. Количество белка в зерне ячменя увеличилось с 11,4% в контроле до 11,6-12,0% в вариантах с инкрустацией, в зерне озимой пшеницы – на 0,3-0,5%.

Таким образом, инкрустация семян ячменя и озимой пшеницы диатомитом является эффективным приемом повышения их урожайности, улучшения качества зерна и этот прием можно считать элементом ресурсосберегающей технологии возделывания зерновых культур.

Экономическая оценка применения фосфор-и кремнийсодержащих
агрохимических средств

Расчет экономической эффективности проводили по сопоставимой цене зерна 5000 руб./т. На дерново-подзолистой легкосуглинистой почве внесение 240 кг Р2О5/га сожского фосфорита под культуры звена зернотравяного севооборота на разных фонах по обеспеченности подвижным фосфором (72, 120 и 180 мг Р2О5/кг почвы) обходится суммарными затратами 1300-1400 руб./га. На трех фосфатных фонах от применения фосфорита дополнительно получено 18, 14 и 6 ц/га з.е., стоимостью – 9000, 7000 и 3000 руб./га. Это обеспечило условно-чистый доход по фосфатным фонам соответственно 7600, 5630, 1690 руб./га. Окупаемость 1 руб. затрат дополнительным урожаем на первых двух фонах составила 5-6 руб., третьем – 2 руб.

На светло-каштановой почве стоимость прибавки урожая зерна озимой (3,4 ц/га) и яровой пшеницы (2,4 ц/га) от применения камышинских молотых фосфоритов составила 1700 и 1200 руб./га. Внесение хемоактивированных фосфоритов обеспечило дополнительный урожай зерна озимой пшеницы 6,1 ц/га стоимостью 3050 руб., яровой пшеницы – 3,2 ц/га и 1600 руб. Затраты на применение молотого фосфорита на получение дополнительного зерна озимой и яровой пшеницы составили 212 руб./га, хемоактивированного – 372 руб./га. На яровой пшенице условно чистый доход от внесения в почву молотого фосфорита получен в размере 988 руб./га, озимой пшенице – 1488 руб./га, хемоактивированного фосфорита соответственно 1228 и 2678 руб./га. Оплата 1 руб. затрат на получение дополнительного урожая зерна озимой пшеницы составила 8, яровой пшеницы 4-6 руб.

Расчет экономической эффективности применения диатомита показал, что при средней урожайности тритикале 52-53 ц/га его внесение в почву в среднегодовых дозах (200-400 кг/га) на фоне минерального питания обеспечило дополнительный урожай зерна 6-7 ц/га стоимостью 3000-3500 руб./га. Затраты на получение этих прибавок составили 600-1200 руб./га. Условно-чистый доход от применения диатомита получен в размере 2300-2400 руб./га, с окупаемостью 1 руб. затрат 3-5 руб. дополнительного урожая.

От инкрустации семян диатомитом при минимальных затратах (150 руб./га) дополнительно получено 5 ц/га зерна ячменя Владимир стоимостью 2500 руб./га с условно-чистым доходом – 3350 руб./га и окупаемостью 1 руб. затрат 23 руб. дополнительного урожая. На озимой пшенице Московская 56 условно-чистый доход от инкрустации семян диатомитом, полученный в прибавке (3 ц/га), составил 1950 руб./га с окупаемостью
1 руб. затрат 14 руб.

ВЫВОДЫ

  1. Многолетние исследования с молотыми фосфоритами конкреционного типа на дерново-подзолистой легкосуглинистой почве выявили общие закономерности их влияния на плодородие почв и урожайность сельскохозяйственных культур. Они позитивно воздействовали на агрохимические и физико-химические показатели почвы. В полевом опыте с сожскими фосфоритами от разовых доз 300-1200 кг Р2О5/га установлено снижение обменной кислотности – с 4,8 до 5,1 ед. рН, гидролитической кислотности – с 3,3 до 2,8 мг-экв/100 г, повышение степени насыщенности основаниями – с 65 до 78%, увеличение содержания подвижного фосфора в почве на 50-250 мг/кг.
  2. По эффективности фосфориты Егорьевского месторождения при ежегодном внесении (90 кг Р2О5/га) на дерново-подзолистой среднесуглинистой почве с недостаточным содержанием подвижного фосфора (35 мг Р2О5/кг почвы) не уступают суперфосфату. Прибавка зерна озимой пшеницы к контролю (фон NK) по указанным фосфорным удобрениям составила 3 ц/га. При разовом внесении (450 кг Р2О5/га) от суперфосфата получено дополнительно 5.1, фосфорита – 4,7 ц/га зерна озимой пшеницы.
  3. Эффективность сожских фосфоритов в большей степени проявляется на почвах с недостаточной обеспеченностью подвижным фосфором (менее 100 мг/кг почвы). В полевом опыте в звене второй ротации севооборота на фоне 72 мг Р2О5 на кг почвы прибавка урожая зерна озимой ржи в среднем составила 61%, на повышенном фоне (120 мг/кг почвы) – 38%, при высоком содержании – 3-11% к фону NK. На овсе (з/м) соответственно 15, 12, 5%, многолетних травах 1 и 2 года пользования по фосфорным фонам соответственно получено 20, 10, 3 и 2% дополнительного урожая сена. Действие сожских фосфоритов в звене зернотравяного севооборота второй ротации на среднем и повышенном фонах по обеспеченности доступным фосфором на озимой ржи уступает суперфосфату – на 35%, овсе (з/м) – 20-50%, многолетних травах – 20%.
  4. Хемоактивация молотых фосфоритов с последующей грануляцией является эффективным приемом повышения их агрономической ценности. Фосфориты Обладжанского месторождения, обработанные водным концентрированным раствором МиБАС при возделывании кукурузы на зеленую массу по эффективности были эквиваленты водорастворимым фосфорным удобрениям. Грануляция хемоактивированных фосфоритов улучшает физические свойства, устраняет пыление, что позволяет использовать агрегаты центробежного типа для внесения в почву этих удобрений.
  5. Эффективным средством хемоактивации молотых фосфоритов является их частичное разложение низкопроцентной соляной кислотой (ЧРФHCl – 12-14%) вместо дорогостоящих серной и фосфорной кислот. Использование для этой цели фосфоритов Егорьевского и Камышинского месторождений позволило увеличить в 2-3 раза содержание в них водо- и цитраторастворимой форм фосфора.
  6. Внесение в дерново-подзолистую почву хемоактивированного частично разложенного егорьевского фосфорита – ЧРФHCl оказало равноценное с суперфосфатом действие на урожайность кукурузы. Его эффективность составила 92% при ежегодном и 97% – разовом внесении на
    5 лет к действию суперфосфата. На светло-каштановой почве в богарных условиях хемоактивированные соляной кислотой камышинские фосфориты при ежегодной дозе 90 кг/га Р2О5 обеспечили дополнительный выход зерна озимой пшеницы – 6.1, яровой пшеницы – 3.2 ц/га, а от применения суперфосфата прибавка составила 3.8 и 2.6 ц/га этих культур
  7. Эффективным способом мобилизации почвенного фосфора является внесение кремнийсодержащих соединений, которые вытесняют фосфат-анион из почвенно-поглошающего комплекса, снижают сорбцию свежевнесенных фосфорных удобрений. Применение диатомита в дозах 600-1200 кг/га в полевом опыте существенно улучшило обеспеченность дерново-подзолистой почвы доступными формами кремния и фосфора. Содержание активного кремнезема увеличилось на 30, подвижного фосфора –50-90 мг/кг.
  8. Применение диатомита в составе фосфорных удобрений (суперфосфата, аммофоса, молотого фосфорита) при внесении в дерново-подзолистую почву ускоряло рост и развитие растений, увеличило сбор сухой массы кукурузы на 50-80%. Добавление диатомита к аммофосу обеспечило дополнительно – 18, к суперфосфату – 12, молотому фосфориту –38% сухой массы в сравнении с их отдельным внесением.
  9. Под влиянием диатомита, внесенного в почву, отмечено существенное увеличение диаметра стебля в районе второго нижнего междоузлия (D) и укорачивание высоты растений (L) ярового ячменя и озимой тритикале. Применение повышенных доз азота в сочетании с диатомитом не снижает величину диаметра междоузлия растений изучаемых зерновых культур. Интегральным показателем, характеризующим устойчивость растений, является отношение L/D. Чем меньше величина этого отношения, тем растение более устойчиво к стрессовым факторам. С внесением в почву 300 кг/га диатомита, данный показатель снижается на 12-14, 600 кг/га – 20-24, 1200 кг/га – 26  единиц.
  10. Установлено существенное увеличение содержания кремния в соломе тритикале под влиянием разных доз диатомита (с 1,16 в контроле до 2,12% – на фоне 1200 кг/га диатомита), что является критерием повышения её прочности и сопротивляемости на излом (30-80%). Величина модуля упругости соломины возрастает относительно контроля на 288 МПа (30%)при дозе диатомита 1200 кг/га, что обеспечивает устойчивость посевов к стеблевому излому.
  11. Диатомит является эффективным агрохимическим средством повышения урожайности зерновых культур в прямом действии и последействии. При выращивании ярового ячменя на дерново-подзолистой почве прибавка зерна по сорту Зазерский 85 по дозам диатомита составила 7-14%, сорту Владимир – 5%. От применения диатомита в дозах 600-1200 кг/га на фоне минерального питания N90P60K60 в прямом действии дополнительно получено 5 ц/га (12%) зерна тритикале, в последействии – 12-14 ц/га (17-20%). В сумме за 3 года от разового внесения диатомита в дозах 600-1200 кг/га дополнительно получено 18-22 ц/га урожая зерна тритикале.
  12. Инкрустация семян зерновых культур диатомитом является эффективным приемом повышения их урожайности. От обработки семян этим кремнийсодержащим веществом прибавка урожая зерна ячменя сорта Владимир составила более 5 ц/га к контролю. Инкрустация семян озимой пшеницы Московская 56 диатомитом обеспечила дополнительно к контролю 3 ц/га зерна. Послойное нанесение на семена ячменя и озимой пшеницы диатомита с макро- и микроэлементами повысило их урожайность соответственно на 7 и 8 ц/га.
  13. Экономические расчеты показали, что сожские фосфориты в дозе 60 кг Р2О5/га на фоне 72 мг Р2О5/кг почвы обеспечили условно-чистый доход 7600, 120 мг Р2О5/кг – 5630, 180 мг Р2О5/кг – 1690 руб./га с окупаемостью 1 рубля затрат на первых двух 5-6 руб., на третьем – 2 руб. Условно-чистый доход от внесения в почву молотого и хемоактивированного камышинского фосфорита составил на озимой пшенице соответственно 1488 и 2678 руб./га, яровой пшенице – 988 и 1228 руб./га с окупаемостью 1 руб. затрат соответственно 8 и 4-6 руб.

От применения диатомита (почвенное внесение) условно-чистый доход получен в размере 2300-2400 руб./га с окупаемостью 1 руб. затрат 3-5 руб. дополнительного урожая тритикале. От инкрустации семян озимой пшеницы и ярового ячменя диатомитом при минимальных затратах получено условно-чистого дохода 1950 и 3350 руб./га с окупаемостью 1 руб. затрат 14 и 23 руб.

ПРЕДЛОЖЕНИЯ ПРОИЗВОДСТВУ

  1. Для улучшения фосфатного режима и обеспечения культурных растений в фосфорном питании следует возобновить промышленное производство фосфоритной муки и расширить разработку малых месторождений, расположенных во всех субъектах Российской Федерации. Их эффективность может достичь уровня стандартных водорастворимых фосфорных удобрений посредством использования приемов хемоактивации и грануляции, в том числе частичного разложения солянокислыми продуктами (12-14 %-ной соляной кислотой в соотношении Рф : HCl = 1:1,3, другими кислотосодержащими веществами, в частности природным минералом – бишофитом, при гидролизе которого образуется соляная кислота аналогичной концентрации).
  2. Для повышения устойчивости зерновых культур к стрессовым факторам и получения высококачественной продукции целесообразно проводить мероприятия по почвенному внесению кремнийсодержащего вещества – диатомита с размером гранул 0,25-1,0 мм из расчета 1,5-2,0 т/га единовременно на 3-5 лет.
  3. Эффективным способом снижения заболеваемости растений корневыми и стеблевыми гнилями, возбудителями которых являются патогены рода Fusarium и повышения урожайности зерновых культур является инкрустация семян порошком диатомита c пленкообразующим клеевым составом на основе модифицированного крахмала из расчета 100 кг диатомита и 60 л клеящего вещества на 1 т семян. Процесс послойного нанесения диатомита и клеящего состава на семена может быть осуществлен по упрощенному варианту с применением механических средств барабанного типа, принцип работы которых основан на вращательном движении семенного материала. Допосевная обработка проводится за 4-7 суток до посева с обязательным использованием калориферной пушки для просушивания инкрустированных семян с температурой воздушного потока 50-60oC в течение 10-15 мин. Норму высева следует повышать на 30 % в сравнении с необработанными семенами.

Список работ, опубликованных по теме диссертации

Монографии, научно-методические пособия, рекомендации

  1. Капранов В.Н. Плодородие, удобрение, сорт и качество продукции зерновых культур в Нечерноземной зоне России./ Н.В. Войтович, Б.И. Сандухадзе, И.Н. Чумаченко, В.Н. Капранов // М.: ЦИНАО.- 2002. - 196 с.
  2. Капранов В.Н. Агрохимическая оценка состояния плодородия черноземных почв и эффективность применения удобрений в Среднем Заволжье. / И.Н.Чумаченко, В.Н.Капранов, В.Я.Обущенко, С.В.Обущенко // Самара: ОАО «СамВен-Кинель». - 2002. - 197 с.
  3. Капранов В.Н. Применение макро - и микроудобрений в современных технологиях возделывания зерновых культур. / Н.В.Войтович, И.Н.Чумаченко, Б.А.Сушеница, В.Н.апранов// Научно.-методич. пособие. М.: ЦИНАО. - 2003. - 92 с.
  4. Капранов В.Н. Агрохимическое минеральное сырье: Словарь-справочник. / И.Н. Чумаченко, Б.А.Сушеница, В.Н.Капранов, А.С.Цыгуткин // М.: РАСХН. - 2003. - 33 с.
  5. Капранов В.Н. Применение промышленной фосфоритной муки и местных сыромолотых фосфоритов. / Н.В.Войтович, Б.А.Сушеница, В.Н.Капранов, В.Н.Дышко // Рекомендации. М.: РАСХН. - 2004. - 22 с.
  6. Капранов В.Н. Фосфориты России и ближнего Зарубежья. / Н.В.Войтович, Б.А.Сушеница, В.Н.Капранов // М.: ВНИИА. - 2005. - 448 с.
  7. Капранов В.Н. Агрохимические средства в адаптивно-ландшафтном земледелии Центрального района Нечерноземной зоны России. /Л.М.Державин, Н.В.Войтович, Б.А.Сушеница, В.Н.Капранов и др. //М.: РАСХН. - 2006. - 268 с.

Статьи в изданиях, рекомендуемых ВАК для публикации

основных  результатов  диссертации

  1. Капранов В.Н. Технология производства и применения местных фосфоритов в земледелии./ Б.А. Сушеница, В.Н. Капранов, Ш.А. Алиев, В.Н. Дышко // Плодородие. - 2005.- № 1. - С. 20-21.
  2. Диатомит как кремнийсодержащее удобрение./А.В.Камский, В.Н. Капранов // Плодородие. - 2006.- № 4. - С. 12-13.
  3. Капранов В.Н. Природные источники фосфора для питания растений. /Б.А.Сушеница, В.Н.Капранов // Агрохимический вестник. - 2006. -№ 3. - С. 14-17.
  4. Капранов В.Н. Фосфор в системе мирового и отечественного производства. / Б.А.Сушеница, С.Н.Адрианов, В.Н.Капранов // Плодородие. -2006.
    -№ 5. - С. 29-31.
  5. Капранов В.Н. Повышение эффективности молотых фосфоритов.
    / Б.А.Сушеница, В.Н.Капранов // Агрохимический вестник. - 2007.-№ 6. - С. 14-16.
  6. Капранов В.Н. Эффективность и технология производства хемоактивированной фосфоритной муки. // С.Н.Адрианов, Б.А.Сушеница, В.Н.Капранов // Плодородие. –2007.-№ 6. - С. 11-12.
  7. Капранов В.Н. Влияние кремния на структуру, прочность стебля и урожайность тритикале. /В.Н.Капранов // Агрохимический вестник. - 2008. -№ 2.
    - С. 32-34.
  8. Капранов В.Н. Дифференцированное внесение фосфорных удобрений на многолетних травах. / Б.А.Сушеница, В.Н.Капранов, В.Н.Дышко // Агрохимический вестник. -2008. -№ 4. - С. 27-29
  9. Капранов В.Н. Инкрустация семян кремнийсодержащими веществами. /В.Н.Капранов, Б.А.Сушеница // Плодородие. –2009. -№ 3. - С. 15-17.
  10. Капранов В.Н. Влияние диатомита и минеральных удобрений на фенотипические признаки растений и урожайность зерновых культур. /В.Н.Капранов // Агрохимия. -2009. -№ 5. - С. 1-11.

Статьи в научных бюллетенях, материалах конференций, симпозиумов

  1. Капранов В.Н. Комплексное агрохимическое окультуривание полей (КАХОП) – эффективный путь оптимизации фосфатного и микроэлементного питания сельскохозяйственных растений и повышения плодородия почв. /И.Н.Чумаченко, В.Н.Капранов и др.// Материалы симпозиума «Совершенствование методологии исследований фосфатного режима почв, оптимизация фосфорного питания растений и баланс фосфора в агроэкосистемах». М.: РАСХН. -1999.
    - С. 167-179.
  2. Капранов В.Н. Агрохимические руды и минеральное сырье. /П.Д.Попов, И.Н.Чумаченко, В.Н.Капранов и др.// Материалы Международного симпозиума «Проблема фосфора и комплексное использование нетрадиционного минерального сырья в земледелии». М.: РАСХН. -2000. - С. 323-346.
  3. Капранов В.Н. Современное состояние земледелия в Российской Федерации и проблемы обеспечения минеральными удобрениями. /И.Н.Чумаченко, Б.А.Сушеница, А.С.Мерзликин, В.Н.Капранов // В сб. трудов 70 лет НИИСХ ЦРНЗ. Москва-Немчиновка. -2001. - С. 372-382.
  4. Капранов В.Н. Влияние комплексного применения высоких доз органических и минеральных удобрений пролонгированного действия на урожайность сельскохозяйственных культур. /В.Н.Капранов, В.Я.Обущенко //Бюллетень ВИУА «60 лет Географической сети опытов с удобрениями».
    -2001. - № 114. - С. 100-101.
  5. Капранов В.Н. Применение фосфоритной муки Камышинского месторождения в хозяйствах Волгоградской области. Технологические регламенты. /И.Н.Чумаченко, В.Н.Капранов, Т.А.Королева // Тр. ВНИПТИХИМ, Т.3. М.: РАСХН. -2002. -С. 191-204.
  6. Капранов В.Н. Агрохимические аспекты реакции сортов зерновых культур на уровни минерального питания и плодородие почв. /Н.В.Войтович, И.Н.Чумаченко, Я.В.Костин, В.Н.Капранов // Материалы Всероссийского симпозиума «Сорт, удобрение и защита растений в системе высокопродуктивных технологий возделывания зерновых культур». М.: РИЦ МГИУ. -2002.- С. 104-119.
  7. Капранов В.Н. Влияние биогенных веществ на плодородие почв и продуктивность растений. /И.Н.Чумаченко, Б.А.Сушеница, В.Н.Капранов и др.// Труды Международной конференции «Роль почвы в формировании ландшафтов». Казань: Изд-во «ФЭН». -2003. - С. 472-478.
  8. Капранов В.Н. Роль кремния диатомита при возделывании зерновых культур. /В.Н.Капранов, А.В.Камский // Материалы Международной научно-практической конференции, Т.2, часть I. Смоленск: Смоленский СХИ. -2004.
    - С. 153-161.
  9. Капранов В.Н. Роль диатомита при выращивании ячменя.
    /А.В.Камский, В.Н.Капранов // Материалы Международной научной конференции «Агроэкологическая эффективность применения средств химизации в современных технологиях возделывания сельскохозяйственных культур». М.: ВНИИА. - 2005. - С. 106-108.
  10. Капранов В.Н.. Влияние диатомита как кремнийсодержащего удобрения на продуктивность зерновых культур. /А.В.Камский, В.Н.Капранов, Б.А.Сушеница // Материалы научно-практической конференции «Достижения и перспективы селекции и технологического обеспечения АПК в Нечерноземной зоне РФ». М.: РАСХН. -2006. - С. 403-418.
  11. Капранов В.Н.. Оптимизация фосфатного режима почв и фосфорного питания растений с использованием молотых фосфоритов. /Б.А.Сушеница, В.Н.Капранов, В.Н.Дышко // Материалы Всеросс. научно-методической конференции Геогр. сети опытов с удобр. М.: ВНИИА. - 2006. - С. 24-26.
  12. Капранов В.Н. Фосфор и фосфорные удобрения. /В.Г.Сычев, Б.А.Сушеница, С.Н.Адрианов, В.Н.Капранов и др. // Бюллетень Географической сети опытов с удобрениями, вып. 2. М.: ВНИИА. - 2006. - 40 с.
  13. Капранов В.Н. Эффективность молотых фосфоритов с макро- микроэлементами. /Б.А.Сушеница, В.Н.Капранов, П.В.Прудников // Материалы Международной научной конференции «Проблемы и перспективы развития аграрного производства». Смоленск: Смоленская ГСХА. - 2007. - С. 34-38.
  14. Капранов В.Н. Разработать регламенты производства и применения фосфоритов малых месторождений на почвах с нейтральной реакцией среды Европейской части России. /С.Н.Адрианов, Б.А.Сушеница, В.Н.Капранов //Научно-технический бюллетень. М.: ВНИИА. - 2007. - С. 58-60.
  15. Капранов В.Н. Фосфориты малых месторождений в решении проблемы фосфора в земледелии. /Б.А.Сушеница, В.Н.Капранов // Материалы Международной научно-практической конференции «Агрохимия и экология: история и современность», т. 1. Н. Новгород: Нижегородская ГСХА. - 2008. - С. 67-71.
  16. Капранов В.Н. Роль фосфоритов в решении агрохимических и экологических проблем. /Б.А.Сушеница, В.Н.Капранов // Проблемы агрохимии и экологии. – 2008. -№ 1. - С. 22-25.
  17. Капранов В.Н. Значение местных ресурсов агрохимического сырья в решении экологических проблем в земледелии. /Б.А.Сушеница, В.Н.Капранов // Материалы Всероссийского совещания Географической сети опытов с удобрениями «Экологические функции агрохимии в современном земледелии». М.: ВНИИА. - 2008. - С. 192-197.
  18. Капранов В.Н. Эффективность диатомита при возделывании тритикале Антей. /В.Н.Капранов, А.В.Камский, Б.А.Сушеница, В.А.Минеева // Материалы научно-практической конференции «Проблемы селекции и технологии возделывания зерновых культур». М.: РАСХН. -2008. - С. 374-381.



© 2011 www.dissers.ru - «Бесплатная электронная библиотека»

Материалы этого сайта размещены для ознакомления, все права принадлежат их авторам.
Если Вы не согласны с тем, что Ваш материал размещён на этом сайте, пожалуйста, напишите нам, мы в течении 1-2 рабочих дней удалим его.