Бесплатный автореферат и диссертация по биологии на тему

АГРОЭКОЛОГИЧЕСКАЯ ЭФФЕКТИВНОСТЬ ПРИМЕНЕНИЯ ЦЕОЛИТОВЫХ ТУФОВ И ОТХОДОВ ПРОИЗВОДСТВА ПОД ЯЧМЕНЬ НА СВЕТЛО-СЕРЫХ ЛЕСНЫХ ПОЧВАХ СЕВЕРНОЙ ЛЕСОСТЕПИ ЦЕНТРАЛЬНО-ЧЕРНОЗЕМНОГО РЕГИОНА РФ

ВАК РФ 03.00.16, Экология

Автореферат диссертации по теме "АГРОЭКОЛОГИЧЕСКАЯ ЭФФЕКТИВНОСТЬ ПРИМЕНЕНИЯ ЦЕОЛИТОВЫХ ТУФОВ И ОТХОДОВ ПРОИЗВОДСТВА ПОД ЯЧМЕНЬ НА СВЕТЛО-СЕРЫХ ЛЕСНЫХ ПОЧВАХ СЕВЕРНОЙ ЛЕСОСТЕПИ ЦЕНТРАЛЬНО-ЧЕРНОЗЕМНОГО РЕГИОНА РФ"

А-мт

На правах рукописи

ЧЕРНЫЙ ЕВГЕНИЙ СЕРГЕЕВИЧ

АГРОЭКОЛОГИЧЕСКАЯ ЭФФЕКТИВНОСТЬ ПРИМЕНЕНИЯ ЦЕОЛИТОВЫХ ТУФОВ И ОТХОДОВ ПРОИЗВОДСТВА ПОД ЯЧМЕНЬ НА СВЕТЛО-СЕРЫХ ЛЕСНЫХ ПОЧВАХ СЕВЕРНОЙ ЛЕСОСТЕПИ ЦЕНТРАЛЬНО-ЧЕРНОЗЕМНОГО РЕГИОНА РФ

Специальность: 03.00.16 - Экология

АВТОРЕФЕРАТ

диссертации на соискание ученой степени кандидата сельскохозяйственных наук

Орел 2006

Диссертационная работа выполнена на кафедре земледелия ФГОУ ВПО "Орловский государственный аграрный университет".

Научный руководитель: доктор сельскохозяйственных наук, профес-

сор Степанова Лидия Павловна Официальные оппоненты: доктор сельскохозяйственных наук, профессор Наумкин Владимир Петрович кандидат сельскохозяйственных наук Хрнпковя Надежна Л.кксандровня

Ведущая организация; ФГОУ ВПО "Орловский государственный университет".

2006 г. в

М.

часов

Зашита диссертации состоится 1 на заседании диссертационного совета КМ. 220.052.01 Орловского государственного аграрного университета по адресу: г. Орел, ул. Генерала Родина, 69.

С диссертацией можно ознакомится в библиотеке ОрелГАУ по адресу: 302019, г. Орел, бульвар Победы, 19.

Просим Вас прислать свой отзыв в двух экземплярах, заверенный печатью, по адресу: 302019, г. Орел, ул. Генерала Родина, д. 69, ОрелГАУ.

Автореферат разослан

£006 г. сентября 2006 г.

Ученый секретарь диссертационного совета,

кандидат сельскохозяйственных наук ¿Д Т.Ф. Макеева

! АУ-МСХЛ -

"мениКА- Тимирязева ЦНБ имени Н-И. Железное*

Фонд научный литературы 5 -

ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫ

Актуальность темы. К важнейшим проблемам земледелия откосится обеспечение воспроизводства органического вещества и элементов питания в почвах, стабилизация их плодородия, получение устойчивых урожаев растениеводческой продукции при эффективном решении вопросов охраны окружающей среды,

В условиях острого дефицита минеральных и органических удобрений актуальна разработка перспективных и экологически безопасных приемов применения нетрадиционных удобрений, в том числе природных цеолитов и шлаковых отходов, накапливающихся в больших объемах вблизи промышленных районов.

Согласно зарубежному опыту, эффективным методом применения цеолитов является их сочетание с различными наполнителями, в первую очередь, с навозом, торфом, шлаками, позволяющие получать удобрительные формы высокого качества. Вопросы экологически безопасного использования мелиорантов и удобрительных форм на основе отходов производства и природных цеолитов, действие и последействие этих форм в системе почва-растение в условиях России, разработаны недостаточно. Поэтому возникает необходим осп. изучения агроэкологияеской эффективности применения таких мелиора1пов в аг-роцежшх зерновых культур, транслокации в них тяжелых металлов, устойчивости культур в условиях техногенной нагрузки на светло-серую лесную почву.

Цели и задачи исследований. Целью нашего исследования было: изучить удобрительные свойства солевых отсевов алюминиевого шлака и цео-литсодержащих трепелов Сосховского и Хотынецкого месторождений Орловской области, эффективность внесения под ячмень и установить сравнительную эффективность различных удобрительных форм на их основе для воспроизводства плодородия деградированных светло-серых лесных почв. Для решения поставленной цели были определены следующие задачи;

- установить сравнительную эффективность внесения в почву как мелиоранта цеолитов Сосховского и Хотынецкого месторождений и сорбцион-ных и мелиоративных свойств цеолитов на свойства светло-серых лесных почв, как в чистом виде, так и в сочетании с органическими удобрениями;

— доказать эффективность удобрительных свойств солевых шлаковых отсевов и возможность их применения на ячмене и установить экологическую целесообразность сочетания удобрительных свойств шлаковых отходов с цеолитами для изменения свойств светло-серых лесных почв и получения экологически чистой продукции;

- установить экологическую эффективность применения биологически активных веществ в условиях деградированных светло-серых лесных почв;

— определить влияние цеолитов и шлаков на содержание валовых и подвижных форм тяжелых металлов, на численность и видовой состав микроорганизмов в светло-серых лесных почвах;

- показать действие цеолитов и шлаков на качество и элементный состав зерна ячменя;

— установить экологически безопасные способы утилизации отходов производства и использования их удобрительных и мелиоративных свойств

для воспротводст&а плодородия светло-серых лесных почв и повышения посевных качеств семян и продуктивности ячменя;

- определить эколого-экономическую эффективность использования цеолитов и шлаков на ячмене в условиях светло-серых лесных почв.

Научная новизна работы. В условиях северной части лесостепи Центральночерноземного региона на основе комплексного подхода всесторонне изучено влияние удобрительных и мелиоративных свойств солевых отсевов алюминиевого шлака, цеолитов различных месторождений, и способов применения нетрадиционных удобрительных форм на урожайность и качество зерна ячменя, а также изменение свойств светло-серых лесных почв. Научно доказано, что применение цеолитовых туфов, солевых отсевов алюминиевого шлака, как в чистом виде, так и совместно является эффективным приемом в получении высокого н качественного урожая зерна ячменя. Установлены экологически безопасные способы утилизации отходов производства и использования их удобрительных и мелиоративных свойств для воспроизводства плодородия светло-серых лесных почв и повышения посевных качеств семян и продуктивности ячменя.

Практическая значимость. Доказано, что в разных экологических условиях качество посевного материала ячменя можно повышать применением таких факторов как низкочастотное облучение, обработка семян шлаком и цеолитом сухим н полувлажным способами, что позволяет их отнести к регуляторам роста и развития растений. Использование цеолитов Сосковского месторождения Орловской области в дозе 10 т/га и его сочетаний с 5 т/га навоза и 1 т/га шлака обеспечивает улучшение агрофизических и физико-химических свойств светло-серых лесных почв, способствует лучшему усвоению растениями макро- и микроэлементов, образованию биологически активных веществ, благоприятно влияющих на всхожесть, рост и физиологическое состояние растений ячменя и обеспечивает создание экологически устойчивого arpo ландшафта. Использование удобрительных и мелиоративных свойств цеолитов Сосковского месторождения Орловской области и солевых алюминиевых шлаковых отсевов на светло-серых лесных почвах центральных районов России является экономически выгодным и экологически безопасным агротехническим приемом повышения плодородия почв и экологической устойчивости как почв, так и растений ячменя к экстремальным погодным условиям и в зонах экологического риска.

Реализация работы. Изученные удобрительные формы, а также способы их применения прошли производственную проверку в ОАО "Агрофирма-Сосково", структурных подразделениях "Сосковское", "Россия" Сосковского района Орловской области и подтвердили выводы, изложенные в диссертационной работе. Они предложены для внедрения и в других сельскохозяйственных предприятиях Орловской области и региона в целом, с целью создания приемов воспроизводства плодородия деградированных светло-серых лесных почв, а также получения высокого и качественного урожая зерна с использованием местных природных минералов и отходов производства.

Апробация работы. Основные положения диссертации докладывались и получили положительную оценку на международной научной конференции г. Москва {2005 г.), научно-практических конференциях Орел ГАУ (2004,2005 гг.)

Публикации. По материалам диссертации опубликованы 5 работ. Приоритетность научных изысканий подтверждена двумя патентами.

Структур» работы. Диссертационная работа состоит из введения, 3 разделов, включающих литературный обзор, описание объектов и методов, экспериментальной части, выводов, списка литературы 188 наименования, в том числе 11 иностранных источников и 34 приложений. Полный объем работы, включая ] 8 рисунков и 27 таблиц, составляет 135 страниц печатного текста.

ВРЕМЯ, МЕСТО, УСЛОВИЯ, ОБЪЕКТЫ II МЕТОДЫ ПРОВЕДЕНИЯ ИССЛЕДОВАНИЙ

Исследования проводили в полевых и лабораторных опытах в 20022005 гг. В полевых условиях было заложено два стационарных опыта на светло-серых лесных почвах, являющихся подтипом серых лесных почв — преобладающего типа почв территории Орловской области, относящейся к лесостепной почвенно-географической зоне. Исходные значения показателей свойств светло-серой лесной почвы; рН 4,3-5,0, содержание подвижных форм фосфора — 8,9 мг/100г почвы, подвижного калия К20 — 8,0 мг/100г, содержание гумуса в пахотном слое - 2,5-3,2%, емкость поглощения -19,8 мг-экв/100 г, степень насыщенности основаниями 72-76%, содержание физической глины - 30,5-33,0%, мощность гумусового слоя 24-35 см.

Опыт 1. Изучение влияния удобрительных форм на основе цеолитов и отходов производства, стимулятора роста "Никфал" на свойства светло-серых лесных почв, урожайность и качество ячменя, а также сравнение эффективности действия цеолитов Хотынецкого (X) и Сосковского (С) месторождений.

Схемой опытов были предусмотрены следующие варианты:

Варианты опыта: 1. Контроль. 2. Цеолит 10 т/га (X) 3. Цеолит 10 т/га (X) + торф 5 т/га, 4. Цеолит 10 т/га (X) + навоз 5т/га, 5. Цеолит 10 т/га (С), 6. Цеолит 10 т/га (С) + торф 5 т/га. 7. Цеолит J0 т/га (С) + навоз Зт/га. 8. Шлак 1 т/га. 9. Шлак 1 т/га+ 10 т/га цеолита. 10. Шлак 1 т/га + 1/3 цеолита. 10. Обработка семян и растений "Никфаном".

Расположение вариантов по делянкам опытов систематическое, двухъярусное. Повторность полевых опытов в пространстве четырехкратная, размер учетных делянок 12,5x4 м.

Опыт 2. Влияние различных способов предпосевной обработки семян ячменя солевыми шлаковыми отсевами и цеолитом на их посевные качества.

Варианты опыта: 1, Контроль. 2, Облучение семян низкочастотными импульсами в течение 0,5 ч. 3. Облучение семян низкочастотными импульсами в течение t ч. 4. Сухое опудривание семян шлаком 50 кг на 1 т семян. 5. Сухое опудривание семян цеолитом 50 кг на I т семян, б. Полувлажный способ обработки семян шлаком. 7. Полувлажный способ обработки семян цеолитом.

Эффективность применения шлаковых отходов и цеолитов на семенах ячменя оценивали по энергии прорастания, всхожести, биометрическим показателям проростков, коэффициенту надежности.

Определение лабораторной всхожести проводили в соответствии с ГОСТ 12038-84.

Полевые исследования проводили по методике Госсортинслекции. После появления всходов подсчктывалось количество ростков на 1 м\

В опытах исследовали различные удобрительные формы со следующими характеристиками:

— цеолиговые туфы Холынецкого и Сосковского месторождений Орловской области. Характеристика цеолитов Хотынецкого (X) и Сосковского (С) месторождений, минеральный состав, %: клиноптнлолит - 35-37 (X), 1338 (С); крисгобалнт - 12-38 (X), 32-45 (С); кварц - 22 (X), 18 (С); монтмориллонит -5-14 (X), 5-20 (С); кальцит - 3 (X), 10 (С); плотность, г/см1 - 2,2 (С), 2,53 (X); объемная масса, г/см*- 1,28 (X), 0,7-1,0 (С); общая пористость, % - 61 (X), 70-75 (С); катионнообмеиная способность, мг-экв/100 г -34,2 (X), 40-42 (С); химический состав, %: 5Ю2 - 62,6 (X), 65,4 (С); АЬОз - 19,6 (X), 8,45 (С); СаО - 8,17 (X), 13,53 (С); М$0 - 2,2 (X), 1,65 (С); Ыа20 - 1,5 (X), 0,22 (С); КгО - 1,82 (X), 1,78 (С); токсичные элементы, мг/кп свинец -23 (X), 27,7 (С); кадмий - 1,2 (X), 0,5 (С); мышьяк - 1,3 (X), 1,2 (С);

— алюмннийсодержащнй шлак АООТ ЦМиС, расположенного в п. Дум-чино Мценского района Орловской области, имеющий следующий химический состав: А!2Оэ - 16,26%; Э! - 4,90%; Мя - 1,74%; Ре - 1,70%; 2п - 0,64е/.; Са- 0,2%; Иг - 2,42%; К - 3,74%; СГ - 2,00%; Т1 - 0,085%; Мп - 0,15%;Си -0,66%; Сё - 0,004%; Эп - 0,018%; 50<~ - 0,28%;

— навоз - использовался подстилочный навоз, содержащий 21% сухого вещества, 0,5% азота, 0,25% фосфора и 0,6% калия, 0,31% кальция, 0,15% магния, 0,10% серы.

— торф — низинный, влажность - 60%, содержит 1,05% азота, 0,14% фосфора, 0,07% калия и 0,14% кальция.

В опытах изучали эффективность действия ростового препарата "Ник-фан", изготовленного на основе синтезированных эндофитами активных гормональных веществ, которые выделяются из корней облепихи.

В опытах возделывали сорт ячменя Визит. Метеорологические условия в годы проведения исследований 2003-2005 гг. характеризовались неравномерным распределением осадков и температуры воздуха, имели отклонения от среднемноголетних данных, что позволило сделать объективный анализ полученных экспериментальных данных.

Отобранные образцы почв анализировали по общепринятым методикам:

— общую численность колониеобразующих единиц (КОЕ) основных физиологических групп микроорганизмов учитывали классическими методами посева на твердые питательные среды:

— МПА (мясо-пегггонный агар) — использующие органические формы азота (аммоннфи кагоры);

— КАА (крахмал о-амм иачный агар) - использующие минеральные формы азота, в том числе актиномицеты;

— среда Чапека с добавлением молочной кислоты — микроскопические грибы;

— среда Гетчинсона с фильтровальной бумагой — целлюлозоразлагаю-щие микроорганизмы, в том числе бактерии, грибы, актиномицеты (Теппер и

др., 1993). Анализ выполняли в 3-х повториостях;

— содержание валовых и подвижных форм тяжелых металлов — атомно-абсорбционным методом (ИСО 82S8);

— механический анализ почвы — методом H.A. Качинского. Агрегатный анализ—методом Н.И. Саввинова (И.С. Кауричев, 1986);

— определение гумуса — по метолу И И. Тюрина в модификации В.Н. Симакова (ГОСТ 26213-84);

— определение подвижных форм фосфора и обменного калия в почве -методом Кирсанова (ГОСТ 26207-91);

— определение суммы обменных оснований, гидролитической кислотности—методом Каппена-Гильковица (ГОСТ 26212-84);

— определение кислотности почвы (pH) — потенциометрическим методом (И.С. Кауричев, 1986) (ГОСТ 26483-85);

— биологическую активность почвы определяли по интенсивности разложению целлюлозы в почве по методу E.H. Мищустина и А.Н. Петровой;

— содержание тяжелых металлов в зерне ячменя проводили в лаборатории ФГУ "ФГТ СгаЗР в Орловской области" по ГОСТ 26932-86; ГОСТ 26933-86; ГОСТ 26930-86; ГОСТ 26927-86;

— определение лабораторной всхожести проводили в соответствии с ГОСТ 12038-84;

— фенологические наблюдения (А.П. Горин, 1986);

—физиологические исследования проводились общепринятыми методами;

—учет урожая проводили методом пробного снопа;

— математическая обработка данных проведена статистическим методом по следующим критериям: коэффициент вариации (V%), средняя ошибка опыта (SO, среднее кваар&тическое отклонение (m), предельная ошибка опыта (tj,i) (Доспехов Б.А., 1983);

— сырой протеин - метод Къельдаля ( ГОСТ Р 51417-99 ИСО 5983-97);

— сырая клетчатка - методы определения сырой клетчатки (ГОСТ 134962);

— сырая зола - методы определения золы (ГОСТ 26226);

— сырой жир - методы определения сырого жира (ГОСТ 1349615);

— кальций - методы определения кальция (ГОСТ 26570);

— калий - плаэменно-фотометрический метод (ГОСТ 30504);

— нитраты—методы определения нитратов, нитритов (ГОСТ 13496);

— тяжелые металлы (цинк, свинец, медь, кадмий) - атомно-адсорбционный метод (ГОСТ 30178).

ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНАЯ ЧАСТЬ

Эффективность различны* способов предпосевной обработки семян ячменя.

Увеличение количества и качества продукции растениеводства — главная задача в развитии сельскохозяйственного комплекса. Центральное звено в решении этой проблемы - семеноводство. Семена, носители биологических свойств, в решающей степени определяют количество и качество получаемого урожая. Поэтому необходимо готовить посевной материал, чтобы все жизнеспособные семена всходили и давали урожай. В связи с этим в сель-

скохозяйственной практике применяют комплекс мероприятий, направленных на повышение продуктивности растений.

Нами было изучено воздействие различных факторов на качество посевного материала ячменя, таких как: низкочастотное облучение семян ячменя в течение 0,5 ч, 1 ч; сухая и полувлажная обработка шлаком и цеолитом.

Установлено, что применение этих факторов повышает энергию прорастания и использование питательных веществ, заключенных, как в самом семени, так н в почве, позволяет формировать высокопродуктивную биомассу и в целом запланированный урожай. Так, при воздействии облучения всхожесть увеличилась па 5-9% в зависимости от времени экспозиции; обработка шлаком обусловила увеличение всхожести семян на 4,5% при сухом опудрнвании и 8,5% при полувлажной обработке семян. При обработке семян ячменя цеолитом всхожесть изменялась на 11,6% при сухом опудрнвании н на 6,4%, при полу влажном способе в сравнении с контролем.

В лабораторных условиях изучаемые факторы проявляют свое действие на изменение качества посевного материала, имеющего нарушения в работе ферментативной системы, травмированные, полученные в годы с неблагоприятными погодными условиями. Эффективность обработки семян шлаком и цеолитом заключается в создании вокруг семени оболочки, содержащей питательные, защитные и стимулирующие вещества. Установлено, что семена ячменя, обработанные шлаком сухим способом и цеолитом, можно использовать как более сильные для посева в более поздние сроки и с большей глубиной заделки.

Таким образом, а разных экологических условиях качество посевного материала можно повышать применением таких факторов как облучение, обработка семян шлаком и цеолитом и их можно отнести к регуляторам роста и развития растений. Наибольшее значение данный прием приобретает при выращивании культур в условиях недостатка микроэлементов в почве и экстремальных погодных условиях.

Влияние удобрительных свойств цеолитов, навоза, торфа, шлаков и биологически активных веществ на полевую всхожесть ячменя.

Полевая всхожесть семян ячменя изменяется как в зависимости от используемых форм удобрительных веществ, так и от погодных условий. Так, в среднем затри года полевая всхожесть ячменя в контроле составила 79,9% с колебаниями по годам исследований от 75,$3% в 2003 г. до 83,02% в 2004 г. Погодные условия 2003 г. отличались высокой температурой и низким количеством осадков за вегетационный период особенно в начальном этапе вегетационного периода.

Внесение в почву цеолитов в дозе 10 т/га, как Хотынецкого, так и Сос-ковского месторождений, обусловило рост полевой всхожести семян ячменя до 82,8% в среднем за три года, но их действие особенно повышалось при неблагоприятных погодных условиях 2003 г., в условиях которого цеолиты, внесенные в почву, повышали полевую всхожесть ячменя с 75% до 78,3% (табл. I).

Действие цеолитов на полевую всхожесть семян повышалось также в условиях 2005 г., всхожесть увеличивалась на 3,8-4,0% в сравнении с контролем.

Сочетание цеолитов с органическими удобрениями было самым эффективным в повышении полевой всхожести семян ячменя, в среднем за годы исследований она составила 85,5-86,5% и превышала контрольный вариант на 5,6-6,6%.

Таблица І - Влияние удофрц-гельных свойста цеолитов, навоза, торфа, шлака» и Снологмчтекн активных веществ на полевую всхожесть ячменя

Варианты опыта Полевая всхожесть, % В средне« за три года

2003 г. 2004 г. 2005 г. •А % к контролю

Контроль 75.83 83,02 £0.85 19,9 -

Цеолит (X). 10 т/та 77,95 85,75 83,80 82,5 ЗД5

Цеолит (С), Юч/га 783 86,05 84,03 82,8 3,63

Цеолит (С) Ют/га + торф 5 т/га 81,75 88,25 8630 85,5 7,01

Цеолит (С) 10 т/га + навої 5 т/га 83,65 8930 87,55 86,5 8,26

Шлак, 1 т/га 83.48 83,80 84.40 83,9 5,01

Шлак 1 т/га +цеолит 10 т/га 84,23 84,40 84,88 84,5 5.76

Никфан 79,65 84,15 87,90 84,1 ■ 5,26

НСР« 0,19 0,21 0,34

Однако действие этой удобрительной формы усиливалось в экстремальных погодных условиях 2003 и 2005 гг. № 6,28% в сравнении С контролем и на 4,35% превышало действие чистого цеолита, внесенного в той же дозе. При внесении шлака в дозе 1 т/га в почву полевая всхожесть ячменя повышалась на 4,0% в среднем за три гада, но в условиях дефицита влаги .действие шлака усиливалось н полевая всхожесть возрастала на 7,65% в 2003 г. и 3,55% в 2005 г.. в оптимальных погодных условиях 2004 г. действие шлака снижалось и составило 83,8% или превышало контрольный вариант на 0,8%,

Как показали результаты исследований, эффективность действия шлака с цеолитом повышается на 4,6% в (равнении с контролем в среднем за три года. Но в засушливых условиях действие цеолита в сочетании со шлаком на полевую всхожесть резко возрастает, она составила 84,23% в 2003 г- и 84,88% в 2005 г., что на 8,4-4,03% выше в сравнении с контролем. Необходимо подчеркнуть влияние шлаковых отходов и цеолитов на повышение засухоустойчивости растений.

Сравнение исследуемых удобрительных форм на полевую всхожесть семян ячменя сравнивали с действием ростового гормонального препарата "Никфан*. Как показали результаты, полевая всхожесть ячменя под действием "Никфана" за три года достигла 84,1% и заметно снижалась в экстремальных погодных условиях.

При этом установлено, что использование цеолитов в сочетании с органическими удобрениями и шлаком, как н шлак в чистом виде> не уступает по эффективности действия на полевую всхожесть семян ячменя биологически активному препарату, а в экстремальных условиях засухи даже превосходит действие »того препарата.

Влияние цеолитов, шлака, н органических удобрений на фотоенн-готический потенциал н чистую продуктивность фотосинтез* растений ячменя.

Растения ячменя в фазу выхода в трубку сформировали разные величины листовой поверхности на 1 га посевов. Так, площадь листовой поверкно-

сти в контроле составила 24,6 тыс. мг/га в среднем за два года. От внесения цеолитов Хотынецкого месторождения площадь листовой поверхности увеличилась до 27 тыс. м*/га и превышала контроль на 9,8%. Внесение в почву цеолитов Сосковского месторождения увеличивало ростовые процессы и плоишь листовой поверхности на 14,2% в сравнении с контролем, площадь поверхности листьев составила 28,) тыс. м*/га.

Эффективность действия цеолитов в дозе 10 т/га в сочетании с 5 т торфа и 5 т навоза была наибольшей в формировании листовой поверхности, она составила 28,40-28,65 тыс. мг/га, что на 15,5 - 16,5% превышало показатели контрольного варианта и на 2,3% превышало по эффективности действие внесенного 10 т/га цеолита в чистом виде.

Внесение в светло-серые лесные почвы шлаковых алюминиевых отсевов в дозе 1 т/га было эффективным в улучшении условий роста и развития растений ячменя, площадь листовой поверхности увеличилась на 8,5% в сравнении с контролем и составила 26,7 тыс. м'/га- При зтом сочетание 10 т/га цеолита с 1 т/га шлака было более эффективным н увеличивало прирост листовой поверхности на 11,6% в сравнении с контролем и на 3,1% в сравнении с вариантом, где вносили шлак.

В контрольном варианте фотосинтетический потенциал составил 738 тыс.м1 дней/га, при внесении в почву цеолита 10 т/га ФП увеличился на 126-189,3 тыс, м1 дней/га, а ЧПФ возросла на 0,3 5 г/м1 в сутки (табл. 2).

Внесение в почву цеолита 10 т/га в сочетании с торфом и навозом по 5 т/га обеспечило рост ФП до 937,2-974,1 тыс.мг дней/га и ЧПФ до 3,883,90 г/мг в сутки.

Величина фотосинтетического потенциала несколько снижалась при внесении шлака 1 т/га в почву и составила 827,7 тыс. м1 дней/га, ЧПФ -3,82 г/м1 в сутки. Сочетание 10 т/га цеолита и 1 т шлака способствовало не только приросту площади листовой поверхности, но н росту ФП и ЧПФ в сравнении с вариантом, где вносили шлак в дозе 1 т/га, значение этих показателей составило 878,4 тыс. м1 дней/га и 3,98 г/м2 В сутки соответственно.

Таблица 2 - Влияние цеолитов, шлака, органических удобрений И стимулятора роста "Ннкфан" на величину фотоснктетнческого потенциала м чистую продуктивность фотосинтеза в фазу выходя в трубку

Варианты опыта Фотосинте-тическнй потении ал тыс, м1 дие№га Чистая продуктивность фотосинтеза? г/м1 Продолжительность периода, дней

Контроль 7380 ЗЛО 30

Цеолит(X) Ют/га 864,0 3,95 32

Цеолит {С) Ют/га 927,3 3,67 33

Цеолит (С) 10 т/га + торф 5 т/га 974,1 3,90 34

Цеолит (С) 10 т/га + навоз 5 т/га 937,2 3,88 33

Шлак 1т/га 827,7 3,82 31

Шлак 1 т/га + цеолит Ют/га 878,4 3,98 32

Ннкфан 992,25 ЗД! 35

Использование биостимулятора "Никфан" обусловило максимальное значение ФП 992,25 тыс. м2 дней/га, ЧПФ-3,41 г/м* в сутки.

Использование динамики роста и накопления воздушно-сухой массы ячменя пса действием изучаемых удобрительных форм показало, что наибольший прирост воздушно-сухой массы был отечен в вариантах с внесением цеолита в дозе 10 т/га в сочетании с 5 т торфа— 5,35 т/га и С 5 т навоза—5,40 т/га.

Влияние цеолнтов, органических удобрений, шлака и биопрепарата "Ннкфан" на структуру урожая м урожайность зерна ячменя.

Под действием изучаемых удобрительных форм наблюдается увеличение показателей структуры урожая ло сравнению с контролем.

Наибольший показатель дайны колоса был установлен в варианте совместного внесені« цеолита и торфа и составил 9,80 см, что превышало контрольный вариант на 1,47 см. Прибавка массы зерна колоса составила 22,9% по сравнению с контролем, при среднем числе зерен в колосе 23,15 шт. Совместное влияние цеолита и навоза не уступало по эффективности действия на структуру урожая варианту с совместным внесением цеолита и торфа. Так, масса зерна колоса составила 1,02 г при меньшем числе зерен в колосе - 27,05 шт., длина колоса в указанном варианте была выше контрольного на 1,47 см.

При внесении цеолитов Сосковского и Хотынецкого месторождений в чистом виде в дозе 10 т/га отмечается превышение всех показателей структуры урожая по сравнению с контрольным вариантом. Так, в варианте с внесением цеолитов Хотынецкого месторождения масса зерна в колосе составили 0,92 г, что на 10,8% выше контроля, при общем числе зерен в колосе 26,45 шт. Длина колоса превышала контроль на 0,87 см.

Действие цеолитов Сосковского месторождения не уступало цеолитам Хотынецкого месторождения, а по показателям массы зерна колоса и числа зерен в колосе превысили показатели, полученные в варианте с цеолитами Хотынецкого месторождения на 1,1 и 1,3% соответственно.

Внесение шлака, как в чистом виде, так н в сочетании с цеолитом положительно повлияло на структуру урожая ячменя, так в варианте совместного внесения шлака и цеолита наблюдается увеличение по сравнению с контролем массы зерна колоса, числа зерен в колосе и длины колоса на 9,6; 11,7; 10,4% соответственно. Однако, вариант с внесением шлака в чистом виде несколько уступал по показателю длины колоса варианту совместного внесения шлака с цеолитом на 0,5 см.

Применение изучаемого гормонального биопрепарата "Ннкфан" по эффективности действия не уступало исследуемым удобрительным формам. В данном варианте масса зерна колоса составила 0,94 г и превысила контроль на 13,3% Наблюдается увеличение длины колоса на 1,07 см и числа зерен в колосе на 14,3%.

Наибольший показатель урожайности наблюдался в вариантах совместного внесения цеолитов с органическими удобрениями. Так, в варианте с внесением цеолита 10 т/га и навоза 5 т/га урожайность была наивысшей и составила 28,7 ц/га за три года проведения исследований, что на 45% выше контроля. При этом во всех вариантах наивысшая урожайность наблюдалась

в 2004 г., что связано с благоприятными погодными условиями этого года в период вегетации культуры.

В вариантах с внесением цеолитов Сосковского и Хотынешсого месторождений в чистом виде наблюдается увеличение урожайности на 30,5 и 25,4% соответственно, при этом по эффективности действия цеолиты Сосковского месторождения превысили цеолиты Хотынецкого месторождения на 4,05%, урожайность в этом варианте составила 25,7 ц/га

В варианте с внесением шлака 1 т/га урожайность неблагоприятного по метеорологическим условиям 2003 г. не уступала урожайности 2004 г. и составила 24 ц/га, такая же закономерность наблюдается и в варианте совместного внесения цеолита 10 т/га и шлака 1 т/га, где урожайность составила 27 ц/га. Тогда как в вариантах совместного внесения цеолита с органическими удобрениями разница урожайности в 2003 г. и а 2004 г. составила 4 ц/га. Следует отметить, что урожайность неблагоприятного 2003 г. в вариантах с внесением шлака не уступала урожайности вариантов совместного внесения органических удобрений с цеолитом в этом же году, эффективность действия "Никфан" на урожайность зерна ячменя была стабильной независимо от погодных условий, сложившихся за годы проведения исследований.

Влияние цеолитов, шлаковых алюминиевых отсевов, органических удобрений на состав и свойства светло-серой лесной среднесуглинистой почвы.

Исследования влияния цеолитов Сосковского месторождения и его сочетаний с навозом и шлаком показало положительное их действие на агрегатирование почвенных частиц светло-серой лесной почвы (рис. 1). Если в контроле без мелиорантов и удобрений количество агрономически ценных агрегатов составило 62,66%, то при внесении 10 т/га цеолитов их количество возрастало на 7,95% и составило 70,61%. Коэффициент структурности возрос на 0,72 единиц от внесения в почву мелиоранта.

Варианты

10-0,25 ММ С==3>10+<0,25 мм —О—Кетр

(.Контроль;2. Цеолит 10т/га + навоз5т/га; 3. Цеолит Ют/га; 4.-Цеолит Ют/га + шлак 1 т/га Ряс. 1 - Влияние цеолитов и н! сочетаний со шлаком н навозом па содержание различных фракций светло-серой лесной среднку глинистой почвы, */ц по вариантам

Сочетание цеолита с навозом, оказало наибольшее действие на изменение агрегатного состава. Так, количество агрономически ценных агрегатов составило 71,14%, что на 8,48% превышало показатели в контрольном варианте и на 0,53% усиливало действие цеолита в дозе 10 т/га, коэффициент структурности составил 2,47 единиц, что на 0,79 единиц превышало величину коэффициента структурности в контроле. Сочетание цеолита со шлаком (10:1) в меньшей степени повлияло на изменение агрегатного состава светло-серой лесной почвы в сравнении с действием как цеолита, так и цеолита в сочетании с навозом. Количество агрономически ценных агрегатов в почве под действием этой удобрительной формы составило <5,96%, что на 3,3% превышало значения, полученные в контроле, но на 4,65-5,18% уступало в эффективности действия цеолита Ют/гаи цеолита в сочетании с навозом (2:1) по количеству агрономически ценных агрегатов. Улучшение агрофизических свойств светло-серой лесной почвы и некоторое увеличение частиц ила способствовало изменению физико-химических свойств почвы. Нами отмечено некоторое изменение в содержании гумуса под действием исследуемых мелиорантов на 0,04-0,06% в сравнении с контролем, что может быть связано как с влиянием органических веществ навоза, так н с большим поступлением корневых органических выделений и органических остатков на удобренных вариантах. Под действием мелиорантов снижается величина гидролитической кислотности на 1,05-1,69 мг-экв на 100 г почвы, а степень насыщенности основаниями возрастает на 6,118,92% в сравнении с контролем. Установлено увеличение подвижных форм фосфора и обменного калия в почвах. Под действием цеолитов в дозе 10 т/га отмечается увеличение в содержании всех исследуемых тяжелых металлов, при этом в большей степени идет накопление цинка, (Кс-3,1), кадмия (Кс*1,65), меди (Кс=1,55), хрома (Кс=1,41), мышьяка и свинца (Кс=1,28), количество марганца и никеля возрастало в 1,2 раза в сравнении с контролем (табл. 3).

Под действием цеолита в дозе 10 т/га в пахотном слое содержание гп, СМ, Си, Сг, А5, РЬ, Мл и № повышается соответственно на 210%, 65%, 55%, 41%, 28% »20% По величине коэффициента концентрации (Кс) контрольного варианта выделен следующий убывающий ряд элементов: 7.п > С<1 > Си > Сг > Аэ > РЬ > Мп = N1 При сочетании цеолита со шлаком также изменяется валовое количество тяжелых металлов в почве, в этом варианте установлено повышение содержания цинка, меди, кадмия, свинца, хрома, мышьяка, никеля, марганца и кобальта на 240%* 109%, 70%, 63%, 41%, 38%. 20%, 194 11% соответственно, Действие цеолита в сочетании со шлаком на содержание тяжелых металлов в пахотном слое было равнозначным действию цеолита в дозе 10 т/га. Подтверждением является убывающий ряд Кс фонового контрольного варианта: Ъа > Сц > СУ > РЬ > Сг > А$ > № > Мп > Со. При этом цеолиты и шлак оказали преимущественное влияние на концентрацию цинка, меди, камня и свинца.

Величина суммарного показателя концентрации в варианте с внесением цеолита 10 т/га составила 5,73 ед., а при сочетании цеолита со шлаком величина Тл возрастала до 7,11 ед., что позволяет отнести пахотный горизонт светло-серых лесных почв при использовании исследуемых удобрительных форм к слабозагрязненному.

Таблица 3 - Влияние цеолитов и шлака на коэффициент концентрации содержания валовых и поднимая форм _тяжелых металлов и светло-серой лесной почве_

Вариант опыта Кс валового содержа«« зле ментов 2с Кс содержания подвижных форм элементов и

РЪ са Си ,7л № Сг Со Мп Аз РЬ са Си а № Сг Мл

Контроль

Цеолит 101/га 1,28 1,65 1,55 3,1 и М1 1,10 1,16 из 5,73 0,35 1/) 0,22 0,77 0,77 1,79 0,81 1,79

Цеолит Ют/га + шлак 1 т/га ш 1,70 2,09 3,4 и 1,41 М1 1,19 1,38 7,11 0,25 0,95 0,11 0,48 0,55 1,57 1,20 1,77

Следует отметить, что увеличение валового содержания тяжелых металлов происходит в основном за счет таких металлов, как цинк, мель, которые являются необходимыми компонентами для роста растений.

Нами выявлено значительное снижение подвижных форм исследуемых металлов (табл. 3). Так, величина КО I установлена только для хромай марганца, Если в контрольном варианте содержание подвижного свинца составило 50,9% от его валового количества, то при внесении 10 т/га цеолита его количество резко снижалось н достигало 14,25% от валового количества, и при сочетании цеолита со шлаком - 8,03%. В сравнении с контролем в наибольшей степени снижалось количество подвижных форм меди, пинка и марганца от использования адсорбционных и нейтрализующих свойств цеолита и шлака. Суммарный коэффициент накопления подвижных форм тяжелых металлов составил 1,79 (цеолит 10 т/га) и 1,77 (цеолит 10 т/га + шлак 1 т/га).

Таким образом, изменение физико-химических свойств светлосерой лесной почвы н ее поглотительной способности под действием нетрадиционных мелиорантов обусловливает значительное снижение подвижности и миграционной способности тяжелых металлов и возможности их поступления в растения.

Изучение некоторых физиологических групп микроорганизмов показало, что на контрольном варианте, численность микроорганизмов, использующих минеральный азот и сложные полисахариды как источник углерода, существенно выше численности микроорганизмов, использующих доступное органическое вещество и органический азот (табл. 4).

Данное соотношение обусловило значение коэффициента минерализации (Кмни) равное 1,09 ед. Это указывает на сбалансированность процессов трансформации как легкоокисляемых, так и трудноокисляемых органических веществ в этом варианте опыта, как минерального, так и органического азота и, в целом, на уравновешенность процессов минерализации и синтеза органического вещества.

При внесении шлаха в дозе 1 т/га увеличивается численность микроорганизмов, вырастающих на МПА, коэффициент минерализации составил 0,99 ед. При внесении в почву цеолита в дозе Ют/га наблюдались существенные отличия в численности микроорганизмов, вырастающих на МПА, которая была выше численности в контрольном варианте, а также существенное увеличение численности микроорганизмов, вырастающих на КАА. Коэффициент минерализации возрастал до 1,49 ед. Сочетание цеолита 10 т/та с 1 т/га шлака вызывает увеличение коэффициента минерализации за счет роста количества микроорганизмов, вырастающих на КАА. Коэффициент минерализации составил 2,37 ед.

Широкое распространение в качестве одного из основных параметров, характеризующих состояние атроэкосистемы, получил показатель численности почвенных микроорганизмов (табл. 4), Установлено существенное возрастание численности микроорганизмов при внесении цеолита 10 т/га и сочетания цеолита 10 т/га с 1 т/га шлака, что свидетельствует о стимулирующем влиянии нетрадиционных мелиорантов на микробное сообщество.

Таблица 4 - Численность микроорганизмов, вырастающих на питательных средах, КОЕ Ю'/г

Вяришгта Количество микроорганизмов, 103 КОЕ/г. абс сухой почвы

МПА Чапек КАА Гтннсо»

обшее втом числе общее втом числе

бактерии даино-мкхты бактерии Грибы актиномицеты

Контрода 23500 51,0 25600 13600 12000 6» 0,5 49,5

Шлак 1 т/га 25150 75,3 25133 14266 10867 50,7 43 0,7 45,7

Цеолит 10 т/га 24300 62,0 змоо 17200 19200 48,7 5,7 42Д>

Цеолит ЮчУга + шик I т/га 22900 54350 33450 20900 72,0 53 0,7 66,0

Исследованиями установлено су шест венное увеличение численности микроскопических грибов с 51x10' КОЕ в контроле до 75,3 х 'О3 при внесении I т/га шлака, внесение цеолита и его сочетания со шлаком способствуют увеличению численности микроскопических грибов до 60-62x101 КОЕ в сравнении с контролем.

Численность целлюлсяоразлагающих микроорганизмов была самой высокой в варианте совместного внесения цеолита и шлака 72х 103 КОЕ на 1 г почвы.

Ш Q2 D3 04 DS

1. Контроль. 2, Цеолит 10i/ra. 3. Цеолит 10 т/ra + навоз 5 т/га. 4. Шлак 1 т/га.

5. Цеолит 10 т/га + шлак 1 т/га Рнс. 2 - Целлвдозорилагающая способность светло-серой лесной почвы в зависимости от видов удобрительных форм (*/*) в среднем за 2004-2005 гг.

Величина целлюлозоразлагающей способности, установленная по потере массы льняного полотна в среднем за два года, изменялась от 42,5% в контрольном варианте до 61% при внесении в почву 10 т/га цеолита и 56,5% при внесении 1 т/га шлака (рис. 2). Совместное применение цеолита 10 т/га с 5 т/га навоза увеличивало иеллюлозораз латающую способность почвы до 68,5%, сочетание цеолита 10 т/га с I т/га шлака было более эффективным, чем внесение 1 т/га шлака, целлюлозоразлагающая способность возрастала до 63,5%

Таким образом, использование цеолитов Сосковского месторождения Орловской области в дозе 10 т/га и его сочетаний с 5 т/га навоза и 1 т/га шлака способствует улучшению агрофизических и физико-химических свойств светло-серых лесных почв, способствует лучшему усвоению макро- и микроэлементов, образованию биологически активных веществ, благоприятно влияющих на всхожесть, рост н физиологическое состояние растений ячменя и обеспечивает создание экологически устойчивого агроландшафта.

Эколого-з кон омическая эффективность использования удобрительных свойств цеолитов Сосковского месторождения и шлака на ячмене.

Использование удобрительных свойств цеолитов Сосковского месторождения, шлаковых алюминиевых отсевов и их сочетаний не приводит к загрязнению продукции тяжелыми металлами (табл. 5). Ни в одном варианте

не установлено превышения максимально допустимого уровня содержания исследуемых металлов в зерне ячменя.

Таблица 5—Влияние цеолитов и шлаков н* содержание тяжелых металлов в эеряе и соломе ячмепя, мг/кг

Варианты опыта Вил продукции РЪ Cd Си Zn

Контроль Зерно 0,045 0,015 ІМ 12,28

Солома 0.120 0,027 2.12 10,3»

Цеолит Ют/га Зерно 0,050 0,016 3,83 18,35

Солона 0.240 0,036 3.19 15,68

Шлак t т/га Зерно 0,048 0,01» 4,85 17,30

Солома 0,154 0,040 4,15 12,50

Цеолит Ют/га + шпак 1 т/га Зерно 0,047 ОД) 17 3,96 17,12

Солома 0,1 60 0,03» 4,95 16,20

Цеолит 10 t/ra + навоз 5 т/га Зерно 0,052 0,021 4,90 18,70

Солома 0,260 0,075 4,55 17,85

мду Зерно 5,0 0J 30 50

При этом доказано, что цеолиты в большей степени являются источниками тяжелых металлов, чем шлаковые отходы. По интенсивности накопления тяжелых металлов в зерне ячменя, тяжелые металлы можно расположить в следующий ряд: СН<РЬ<Си<2п. Поскольку использование нетрадиционных мелиорантов, как показали наши исследования, не приводят к снижению продуктивности растений ячменя, то можно сделать вывод, что повышение концентрации меди, цинка в почвенном растворе приводит к активизации жизнедеятельности растительного организма. И, хотя в растениях ячменя несколько возрастает количество свинца, но его накопление происходит в вегетативных органах (солома), и в несколько раз ниже концентрации свинца в репродуктивных органах.

Следует отметить, «по цеолиты, шлак и навоз обусловливают снижение кислотности светло-серых лесных почв, что приводит к снижению токсично* сти кадмия, свинца и меньшему накоплению их в продукции.

Таблица 6 - Влнявке цеолитов н шлака на питательную ценность зерна ячменя

Варианты опыта Сыро ti протеин, % Сырая клетчатка, % Сырой жир, % Сырая эола,% Переварим ый протеин, г/кг Урожайность, ц/га в среднем заЗ года

Контроль 10,12 s а 2,39 2,87 6,12 19.7

Цеолит Ют/га 11,28 8.15 2.85 2,98 7.68 25.7

Шлак 1 т/га 10,83 835 2,69 2,71 6,75 23,0

Цеолит 10 т/га + шлах 1 т/га 11,40 8,17 3,09 3,00 7,98 26,3

Цеолит 10 т/га + навоз 5 т/га из 8,45 3,05 здо 8,40 28,7

Изменения в содержании тяжелых металлов в зерне ячменя под действием исследуемых нетрадиционных мелиорантов не приводят к снижению питательной ценности. Как видно из данных таблицы 6, внесение 10 т/га иео-

литов Сосковского месторождения способствовало увеличению переваримого протеина в зерне ячменя на 1,56-2,28 г/кг по сравнению с контролем. Наибольшее содержание переваримого протеина установлено при сочетании цеолитов со шлаком - 7,98 г/кг н с навозом - 8,40 г/кг, в этих вариантах наибольшее содержание сырой золы в зерне ячменя — 3,0-3,2%. Наибольший процент содержания сырого жира 3,09 отмечен при внесении 10 т/га цеолита с 1 т/га шлака. Внесение шлака 1 т/га и цеолита с навозом в большей мере способствовали накоплению сырой клетчатки.

Полученные результаты по установлению эффективности и экологической безопасности использования удобрительных свойств цеолитов Сосковского месторождения, алюминиевых шлаковых отсевов подтверждаются расчетами экономической целесообразности их применения на светло-серых лесных почвах при возделывании ячменя.

Внесение 10 т/га цеолитов Сосковского месторождения обеспечивает рост чистого дохода и рентабельности производства на 292 тыс. рублей и 40,9% в сравнении с контролем.

Использование удобрительных свойств шлаковых отходов обусловливает не только снижение себестоимости продукции, но и увеличение рентабельности на 47,7% в сравнении с контролем.

Сочетание цеолита 10 т/га как с 1 г/га шлака, так н 5 т/га навоза является экономически обоснованным и выгодным, наблюдается снижение себестоимости продукции и рост доходности производства на 44,4-66,4% в сравнении с контролем и на 3,5-17,5% в сравнении с вариантом внесения цеолита в дозе Ют/га,

Таким образом, использование удобрительных и мелиоративных свойств цеолитов Сосковского месторождения Орловской области и солевых алюминиевых шлаковых отсевов на светло-серых лесных почвах центральных районов России является экономически выгодным и экологически безопасным агротехническим приемом повышения плодородия почв и экологической устойчивости как почв, так и растений ячменя к экстремальным погодным условиям и в зонах экологического риска.

ВЫВОДЫ

1. В разных экологических условиях качество посевного материала можно повышать применением таких факторов как облучение, обработка семян шлаком и цеолитом и их можно отнести к регуляторам роста и развития растений. Наибольшее значение данный прием приобретает при выращивании культур в условиях недостатка микроэлементов в почве и экстремальных погодных условиях.

2. Полевая всхожесть семян ячменя изменяется как в зависимости от используемых форм удобрительных веществ, так и погодных условий. Так, в среднем за три года полевая всхожесть ячменя в контроле составила 79,9% с колебаниями по годам исследований от 75,83% - 80,83% в 2003 и 2005 гг. до 83,02% в 2004 г. Внесение в почву цеолитов в дозе 10 т/га и сочетание цеолитов с органическими удобрениями обусловило рост полевой всхожести семян ячменя от 82,8% до 85,5-86,5% в среднем за три года. При внесении шлака в дозе 1 т/га в почву полевая всхожесть ячменя повышалась на 4,0% в среднем за три года, по в

условиях дефицита влаги действие шлака усиливалось и полевая всхожесть возрастала на 7,65% в 2003 г. и 3,55% в 2005 г., в оптимальных погодных условиях 2004 г. действие шлака снижалось. Эффективность совместного действия шлака с цеолитом повышается, палевая всхожесть возрастает на 4,6% в сравнении с контролем в среднем за три года. В засушливых условиях действие цеолита в сочетании со шлаком на полевую всхожесть резко возрастает.

3. Эффективность действия цеолитов в дозе tO т/га в сочетании с 5 т торфа и 5 т навоза была наибольшей в формировании листовой поверхности, она составила 28,40 — 28,65 тыс, MVra, что на ! 5,5-16,5% превышало показатели контрольного варианта и на 2,3% превышало по эффективности действие внесенного 10 т/га цеолита в чистом виде. Внесение в светло-серые лесные почвы шлаковых алюминиевых отсевов в дозе 1 т/га было эффективным в улучшении условий роста и развития растений ячменя, площадь листовой поверхности увеличилась на 8,5% в сравнении с контролем и составила 26,7 тыс. м^га. При этом сочетание 10 т/га цеолита с 1 т/га шлака было более эффективным и увеличивало прирост листовой поверхности на 11,6% в сравнении с контролем и на 3,1% в сравнении с вариантом, где вносили шлак. Величина фотосинтетического потенциала несколько снижалась при внесении шлака 1 т/га в почву и составила 827,7 тыс. м2 дней/га, ЧПФ — 3,82 г/м5 в сутки. Сочетание 10 т/га цеолита и 1 т шлака способствовало не только приросту площади листовой поверхности, но и росту ФП и ЧПФ в сравнении с вариантом, где вносили шлак в дозе 1 т/га, значение этих показателей составило 878,4 тыс. м1 дней/га и 3,98 г/м1 в сутки соответственно.

4. Под действием изучаемых удобрительных форм наблюдается изменение показателей структуры урожая ячменя. Наибольший показатель длины колоса установлен в варианте совместного внесения цеолита и торфа и составил 9,80 см, что превышало контрольный вариант на 1,47 см. Прибавка массы зерна колоса составила 22,9% к контролю, при среднем числе зерен в колосе 28,15 шт. Совместное внесение цеолита и навоза не уступало по эффективности действия на структуру урожая варианту с совместным внесением цеолита и торфа. Действие сосковсккх цеолитов не уступало хогынешсим, а по показателям массы зерна колоса и числа зерен в колосе, установлено превышение показателей, полученных с хотынецкимн цеолитами на 1,1 и 1,3% соответственно. Внесение шлака как в чистом виде, так и в сочетании с цеолитом обеспечило увеличение массы зерна колоса, числа зерен в колосе и длины колоса на 9,6; 11,7; 10,4% соответственно. В условиях использования гормонального биопрепарата "Никфан" масса зерна колоса составила 0,94 г и превысила контроль на 13,3%, отмечено увеличение длины колоса на 1,07 см и числа зерен в колосе на 14,3%

5. Наибольший показатель урожайности зерна ячменя наблюдался в вариантах совместного внесения цеолитов с органическими удобрениями. Так, в варианте с внесением цеолита 10 т/га и навоза 5 т/га урожайность была наивысшая и составила 28,7 ц/га в среднем за три года проведения исследований, что на 45% выше контроля. При этом во всех вариантах наивысшая урожайность наблкмалзсь в 2004 году, что связано с благоприятными погодными условиями этого года в период вегетации культуры. В вариантах с внесением

цеолитов Сосковского и Хотынецкого месторождений в чистом визе наблюдается увеличение урожайности на 30,5 и 25,4% соответственно, при этом по эффективности действия сосковские цеолиты превышали действие хотьшсцких цеолитов на 4,05%, урожайность в этом варианте составила 25,7 ц/га. Использование удобрительных свойств шлаковых отходов обусловили увеличение урожайности ячменя за 3 гола на 16,8% в сравнении с контролем, при этом, наибольшее действие шлака на урожайность ячменя проявлялось в экстремальных погодных условиях 2003 и 2005 гг. Сочетание 1 т/га шлака с 10 т/га цеолитов повышало действие удобрительных форм и способствовало увеличению урожайности ячменя наЗЗ,5% в сравнении с контролем.

6. Использование удобрительных свойств цеолитов Сосковского месторождения, шлаковых алюминиевых отсевов и их сочетаний не приводит к загрязнению продукции тяжелыми металлами и превышению максимально допустимого уровня содержания исслсдуемых металлов в зерне ячменя. По интенсивности накопления тяжелых металлов в зерне ячменя, тяжелые металлы можно расположить в следующий ряд: СсКНкОкгп. Изменения в содержании тяжелых металлов в зерне ячменя под действием исследуемых нетрадиционных мелиорантов не приводят к снижению питательной ценности. Наибольшее содержание переваримого протеина установлено при сочетании цеолитов со шлаком - 7,98 г/кг и с навозом - 8,40 г/кг, в этих вариантах наибольшее содержание сырой золы в зерне ячменя - 3,0-3,2%.

7. Доказано положительное действие цеолитов Сосковского месторождения и его сочетаний с навозом и шпаком на агрегатирование почвенных частиц светло-серой лесной почвы: при внесении 10 т/га цеолитов количество агрономически ценных агрегатов возрастало на 7,95% Коэффициент структурности возрос на 0,72 единиц от внесения в почву мелиоранта. Сочетание цеолита с навозом, оказало наибольшее действие на изменение агрегатного состава, количество агрономически ценных агрегатов на 8,48% превышало показатели в контрольном варианте и на 0,53% усиливало действие цеолита в дозе 10 т/га, коэффициент структурности составил 2,47 единиц. Сочетание цеолита со шлаком (10:1) в меньшей степени повлияло на изменение агрегатного состава светло-серой лесной почвы. Количество агрономически ценных агрегатов в пахотном слое поз действием этой удобрительной формы составило 65,96%, что на 3,3% превышало значения, полученные в контроле.

8. Отмечено некоторое изменение в содержании гумуса в пахотном слое светло-серой лесной почвы под действием исследуемых мелиорантов на 0,04-0,06% в сравнении с контролем; снижается величина гидролитической кислотности на 1,05-1,69 мг-экв на 100 г почвы, а степень насыщенности основаниями возрастает на 6,11-8,92% в сравнении с контролем; установлено увеличение подвижных форм фосфора и обменного калия в почвах. Под действием цеолитов в дозе 10 т/га отмечается увеличение в валовом содержании тяжелых металлов, по величине коэффициента концентрации (Кс) относительно контрольного варианта выделен следующий убывающий ряд элементов; 2^п>СУ>Си>Ст>А$>РЬ> Мл — N1. При сочетании цеолита со шлаком установлено повышение валового содержания цинка, меди, кадмия,

свинца, хрома, мышьяка, никеля, марганца и кобальта которые составляют убывающий ряд Кс фонового контрольного варианта: 2л > Си > С<1 > РЬ > Сг > М> N1 > Мп > Со. Увеличение валового содержания тяжелых металлов происходит в основном за счет таких металлов, как цинк, медь, которые являются необходимыми для роста и развития растений. Доказано, что сорбци-онные и мелиоративные свойства цеолитов и шлака в наибольшей степени проявляются в снижении количества подвижных форм меди, цинка и марганца. Суммарный коэффициент накопления подвижных форм тяжелых металлов составил 1,79 (цеолит 10 т/га) и 1,77 (цеолит 10 т/га + шлак 1 т/га).

9 Установлено существенное возрастание численности микроорганизмов при внесении цеолита 10 т/га и сочетания цеолита Ют/гас 1 т шлака, что свидетельствует о стимулирующем влиянии нетрадиционных мелиорантов на микробное сообщество. Величина целлюлозораэ латающей способности в среднем за два года, изменялась от 42,5% в контрольном варианте до 61% при внесении в почву 10 т/га цеолита и 56,5% при внесении 1 т/га шлака. Совместное применение цеолита 10 т/га с 5 т/га навоза увеличивало иеллю-лозоразлагающую способность почвы до 68,5%, сочетание цеолита 10 т/га с 1 т/га шлака было более эффективным, чем внесение 1 т/га шлака в увеличении целлюлозоразлагающей способности возрастала до 63,5%.

10. Использование удобрительных и мелиоративных свойств цеолитов Сосковского месторождения Орловской области и солевых алюминиевых шлаковых отсевов на светло-серых лесных почвах центральных районов России является экономически выгодным и экологически безопасным агротехническим приемом повышения плодородия почв и экологической устойчивости как почв, так и растений ячменя к экстремальным погодным условиям и в зонах экологического риска.

ПРЕДЛОЖЕНИЯ ПРОИЗВОДСТВУ

1. Для повышения посевных качеств семенного материала, имеющего нарушения в работе ферментативной системы, травмированного или полученного в годы с неблагоприятными погодными условиями, рекомендовать предпосевную обработку семян шлаком сухим опудрнванием в дозе 50 кг шлака/г семян, и полувлажную обработку 50 кг шлака + 20 л воды / 1 т семян, а также цеолитом - сухим опудрнванием - 50 кг/т и полувлажным способом — 50 кг цеолита + 20 л воды/т семян.

2. Для улучшения агрофизических и физико-химических свойств светлосерых лесных почв, увеличения урожайности и качества растениеводческой продукции использовать применение цеолитов Сосковского месторождения Орловской области в дозе 10 т/га и его сочетаний с 5 т/га. навоза и 1 т/га шлака.

СПИСОК РАБОТ, ОПУБЛИКОВАННЫХ ПО ТЕМЕ ДИССЕРТАЦИИ

1. Степанова Л.П., Черный Е.С, Агроэкологииеская оценка эффективности действия Орловских цеолитов, шлаков, и биопрепарата "Никфан" на ячмене в условиях светло-серых лесных почв /Материалы Всероссийской научно-практической конференции 12-15 июля 2004 г. "Роль современных сортов и технологий в сельскохозяйственном произвстстве".-Орел, 2004.-С.411-414.

2. Степанова Л.П., Черный B.C., Тихойкина Е.А., Самарина A.A., Кононов RA. Агроэкологическал оценка факторов повышения посевных качеств семян сельскохозяйственных культур//Экология Центрально-Черноземной области РФ.-№ 2.—Липецк, 2004.-C.S9-90.

3. Степанова Л.П., Черный Е.С., Митрофанов A.C. Агрономическая оценка различных способов повышения посевных качеств ячменя// Материалы Всероссийской научно-практической конференции 13—15 июля 2005 г. "Пути повышения устойчивости сельскохозяйственного производства в современных условиях".-Орел, Изд-во ОрелГАУ, 2005.-С.263.

4. Черный B.C., Тихойкина ИЛ!. Агроэкологическая оценка факторов повышения посевных качеств семян сельскохозяйственных культур и урожайности ячменя в условиях светло-серых лесных почв //Международная научная конференция "Агроэкологическая эффективность применения средств химизации в современных технологиях возделывания сельскохозяйственных культур" .-Мое ко а, 2005.-С.329-332.

5. Черный Б.С., Тихойкина И.М., Степанова Л.П., Половитсков В.А., "Способ обогащения почвы при возделывании сельскохозяйственных культур и декоративных растений", дата приоритета 22.08.05, регистрационный номер 2005126485.

6. Черный Е.С., Степанова Л.П., Тихойкина И.М., Кореньков Е.А. "Состав для повышения плодородия почвы", дата приоритета 31.08.05, регистрационный номер 2005127401.

7. Черный Е.С., Степанова Л.П., Самарина A.A. Агроэкологическая эффективность использования шлаковых отходов, цеолитов и низкочастотного облучения для повышения посевных качеств семян сельскохозяйственных культур//Проблемы региональной экологии - в печати.

Издательство ОрелГАУ, 2006, Орел, Бульвар Победы, 19. Заказ 17/5. Тираж 100экз.