Бесплатный автореферат и диссертация по сельскому хозяйству на тему

АГРОХИМИЧЕСКАЯ ОЦЕНКА АГРОРУД КРАСНОДАРСКОГО КРАЯ

ВАК РФ 06.01.04, Агрохимия

Автореферат диссертации по теме "АГРОХИМИЧЕСКАЯ ОЦЕНКА АГРОРУД КРАСНОДАРСКОГО КРАЯ"

Я-з&лз

На правах рукописи

Шакало Андрей Николаевич

АГ ЮХИМИЧЕСКАЯ ОЦЕНКА АГ ГО РУД КРАСНОДАРСКОГО

КРАЯ

Специальность 06.01.04 -агрохим ия АВТОИЕ <НЕ РАТ диссертации на соискание ученой степени кандидата сельскохозяйственных нау к

Краснодар - 2005

Г

Работа выполнена в Федеральном государственном образовательном учреждении высшего профессионального образования «Кубанский государственный аграрный университет» в 2001-2004 гг.

Научны Й руководитель доктор сельскохозяйственных наук,

профессор Когляров Н.С.

Официальные оппоненты: доктор сельскохозяйственных наук,

профессор КоробскоЙ Н.Ф.

кандидат сельскохозяйственных наук Шхапацев А К.

Ведущее предприятие Всероссийский научно-исследовательский

институт риса

Защита состоится "30" июня 2005 гз 11 часов на заседании диссертационного совета Д 220.038.03 при Кубанском государственном аграрном университете по адресу: 350044 г .Краснодар, улКалинива, 13.

С диссертаций можно ознакомиться в научной библиотеке Кубанского государственного аграрного университета.

Автореферат разослан" " 2005.

Учегелй секретарь диссертационного совета,

кандидат сельскохозяйственных наук, доцент Ефремов А. Е,

Общая характеристика работы

. " Актуальность работы..Для повышения продуктивности пашни важное жжение имеет изыскание дополнительных ресурсов питательных э^м^тов дая сельскохозяйственных растений .выявление ~ ™ ^ффеиивнь« местных удобрений и внедрение их в производство. В этих цел^геологоразведочн ы ми работами ГУП «Кубаньгеодоп.я» и дру-пшн ор^изацишГбьши разведаны месторождения, «иы » оценены участки, которые могут составить основу минеральной базы агрохи-Г; ЫРЬЯ для использования в агропромышленном комплексу Руды в своем большинстве комплексные, что существ^ш удешевляет получение многосторонних удобрений и повышает их эффективне^ь- К та ким вн^ам сырья, выявленным на территории Краснодарского края^шо-сГся^татнты, серпентиниты, вермикулит, глауконитовые пески, фосф> о<нсленные и карбонатные марганцевые руды, морская ракуш^ .^»литы, диатомиты, бентонит, гипс-содержащие и поро ды.бороносные породы, йодобромные воды, ™рючие сланцы,^сапропелит* гниющие илы») и др. Во всех рудах установлено присутствие мик-

РОЗЛСМе|^можность использования этнх пород в сельском хозяйстве, их

агрономическая ценность для почв Краснодарского ^^ п^тозные ре-

сХы » запасы сырья изучены неравнозначно, а по многим видам агрохимической / недостаточно. Изложенное находит отражение в данной работе и этим обосновывается ее актуальность.

Цель и задачи исследований. Цель исследований - агрохимическая оценка агроруд с месторождений на территории Краснодарского края ГГи"ки^хУудобрнтельной ценности. В задачи исследованной входило: , . , изучение химического состава агроруд;

определение характера влияния агроруд на плодородие почвы и продуктивность сельскохозяйственных растений;

оценка влияния агроруд как удобрения на качество с^ьскохозяй-

"^^ГоТнческая оценка действия и последействия агроруд при их использовании в качестве удобрения; „„„„„„ „

определение экономической эффективности применения агроруд в

сельскохозяйственном производстве; __

разработка конкретных рекомендаций по применению агроруд в

качестве удобрения.

3 ЦНБ МСХА

фонд наукой литературы

Научная новизна работы состоит в том, что в ней вперьые дана агрохимическая оценка агроруд с месторождений Краснодарского края и доказана их высокая удобрительная ценность. Установлены особенности влияния агроруд в качестве удобрения на плодородие почв; формирование урожая различными культурами, качество сельскохозяйственной продукции. Получены оригинальные данные, показывающие характер влияния агроруд на химический состав, рост и развитие культурных растений.

Практическая значимость проведенной работы заключается в установлении высокой удобрительной ценности агроруд Краснодарского края. Разработана и рекомендована производству научно-обоснованная и экологически безопасная технология внесения агроруд, обеспечивающая повышение продуктивности сельскохозяйственных культур. Широкое применение экологически безопасных агроруд на полях коллективных н фермерских хозяйстз, расположенных вблизи месторождений , позволит привлечь на службу сельскому хозяйству дополнительные резервы питательных элементов, тем самым сократить дефицит в удобрениях. Применение местных агрсруд вместе с тем служит надежным путем охраны природной среды от загрязнения.

На защиту выносятся следующие положения:

- влияние агртруд на агрохимические ' свойства серой лесной почвы и продуктивность культур в условиях вегетационного опыта;

- экологические аспекты внесения агроруд в почву;

- влияние действий и последействия агроруд на агрохимические свойства светло-серой лесостепной почвы и продуктивность сельскохозяйственных культур.

Апробация работы. Результаты исследований, представленные в диссертационной работе, доложены, обсуждены и одобрены на Всероссийских конференциях: посвященной 200-летию со дня рождения Ю.Либиха (Краснодар, 2003 г.), 100-летию С.Ф.Неговелова (Краснодар, 2003 г.), 100-летию А.П.Джулая (Краснодар, 2004 г.) на V (Краснодар, 2003 г.) и VI (Краснодар, 2004 г.) региональных научно-практических конференциях молодых учёных "Научное обеспечение агропромышленного комплекса".

Публикации. По материалам диссертации опубликовано 5 работ.

Структура и объём диссертации. Диссертационная работа изложена на 155 страницах машинописного текста и состоит из введения, 6 глав, выводов и заключений, списка литературы. Содержит 60 таблиц, 7 рисунков. Список литературы включает 198 наименований, в том числе 16 иностранных авторов.

Результаты исследований и их обсуждение

1. Агрохимическая оценка и использование известковых удобрении, агроруд н отходов промышленности для химической мелиорации кислых почв (обзор литературы)

Сохранение почвенного плодородия является основной проблемой современного земледелия. АПК России располагает 179 млн. га. с.-х. угодий, в т.ч. 11 & млн. га. пашни. Однако их использование при низких объёмах применения органических и минеральных удобрений, а также химических мелиорантов привело в последние годы к значительному снижению их плодородия (Россия в окружающем мире, 1998; Саленков, 1999 ). Даже при не высоких урожаях сельскохозяйственных культур в почвах формируется отрицательный баланс гумуса и питательных веществ, наблюдается подкисление почвы. Площади с недостаточным содержанием фосфора составляют 68 млн.га, каждый третий гектар пашни характеризуется повышенной кислотностью (Чумаченко, 1998,2000; Щербаков, 1999), В целом размеры и интенсивность деградационных процессов , в частности под кислен ас, даже в Краснодарском крае, настолько значительны, что назрела необходимость ставить вопрос о бедственном положении Кубанской зеши (Трубил йн, 2002).

Таким образом, из вышеизложенного следует, что для восстановления плодородия почв Краснодарского*- края необходимо широкомасштабное применение удобрительных веществ и химических мелиорантов, экономически доступных хозяйствам.

Однако, как показал критический анализ, представленный в данной глазе, литературных данных, использование местного сырья в качестве удобрительных или мелиорирующих средств невозможно без предварительной их оценки, которая должна включать не только определение химического состава, но и агрономической ценности, Что обусловило цель и задачи наших исследовании.

2. Химический анализ агроруд

Представлены результаты исследований, в ходе которых изучено содержание основных макро- и мнкроагроэлемеитов в 20 образцах агроруд и дано заключение о перспективности их в качестве удобрительных или мелиорирующих веществ и целесообразности их дальнейшего изучения. Опенка представленных 20 образцов агроруд осуществлена по следующим показателям:

- кислотность (щелочность) веществ;

- содержание органического вещества и гумуса;

- содержание азота, фосфора, калия и их подвижность;

- содержал н г основных микроэлементов;

- содержани-г кальция и его формы;

- содержание водорастворимых солей, в т.ч. токсичных с позиций агрохимии и почвоведения;

- грануломе!рическиЙ состав н состав почвенного поглощающего комплекса донных отложений (илов);

- содержание тяжелых металлов с целью определения экологической опасности применения агроруд.

Все анализы агроруд выполнены по соответствующим ГОСТам в 2-х кратной л о втор кости (Мннеев, 2001).

Таблица 1 — Реестр

зуд для комплексной агрохимической оценки

Шифр руд Наименования arpo руд.'Привязка

Ах-1/1 Глауконитовые песчаники, п. Шедок

Ах-1/2 Желваковый горизонт песчаников, п. Шедок

Ах- 2/1 Глауконитовые песчаники, р. Псефирь

Ах-2/2 Глауконитовые песчаники, р. Псефирь

Ах-2/3 Глауконитовые песчаники, р. Псефирь

Ах-3 Глауконитовые песчаники, х. Гречкин

Ах-4 Марганцевая руда, ст. Губ екая

Ах-5 Марганцевая руда, ст. Хамкетинская

Ах-6 Илы, Ахтанизовскнй лиман

Ах- 7/1 Глины, ст. Гостогаевская.

Ах-7/2 [ лины, ст. Гостогаевская.

Ах- 8 Сопочная брекчия, г. Цымбалы Восточная

Ах- 9 Сопочная брекчия, г. Сиркова

Ах-10 ['уда охристая

Ах-П Руда охристая

Ах- 15 Илы, р. Понура

Ах-16 Илы, р. Кирпили (район г. Тимашевска)

Ах-] 7 Илы, р. Кирпилн

Ах- 18 Илы, р. Бейсуг (район ст. Дядьковская)

Ах- 19 Илы. р. Чел бас

Представленные на оценку агроруды, в основном, имеют слабощелочной характер (рН^д« 7,4-8,2), лишь один образец (Ах-7/2) заметно

кислый (рНмдн. 4,6) и который имеет значительную гидролитическую кислотность (11,4 мг-экв/100 г.)-Наибольшей (рН 8,2) щелочностью обладают образцы Ах-8 и Ах-9.

(Содержание общего азота, одного из дефицитных элементов питания растений, в представленных образцах в целом не высоко (0,20-0,40 %). Однако в 2-х образцах оно заметно повышено (Ах-5 и Ах-б) и составляет 2,4-2,55 %. Эти же образцы выделяются и по содержанию легкогид-ролизуемого азота. Подвижные формы азота (аммонийная и нитратная) составляют незначительную долю валового его содержания.

По содержанию валового фосфора из анализируемых 20 образцов выделяются 5 - Ах-1/1, Ах - 1/2, Ах - 2/3, Ах-10 и Ах-11, в которых этот элемент содержится в количестве 1,0-2,45 %, что заметно выше, чем в почве (0,12-0,23 %). Однако, в связи с тем, что представленные агроруды в основном карбонатизированы, содержание подвижных форм фосфора в них не высоко и составляет доли процента от общих его запасов.

Содержание общего калия в представленных образцах колеблется от 0,13 до 1 %. Для этого элемента эти величины не высоки, т.к. в пахотном горизонте многих почв Кубани он содержится в пределах 1,5-2,0 %. Обменный калий в рудах имеется в количестве 42-294 мг/кг и доля его в общих запасах этого элемента также, как и фосфора, не велика.

По содержанию гипса агроруды являются низко концентрированными. Кальций, количество которого в рудах колеблется от 5 до 23 %, представлен, в основном, карбонатами. Особенно выделяются по содержанию этого компонента, применяемого для химической мелиораций почв, образцы Ах-1/1, Ах - 1/2, Ах-2/2, Ах - 2/3, Ах-3, Ах-4 и Ах-5 . Наибольшее количество кальция содержат образцы Ах-1/1 и Ах - 2/3 — до 23%. ■ , .

- Анализ водной вытяжки показал, что в большинстве агроруд содержание водорастворимых солей не высокое. Исключение составляют образцы Ах - 6 , Ах-7/1, Ах-15, которые относятся к сильной степени засоления. Однако это не препятствует использованию нх в качестве удобрений или мелиорантов почв, т.к. при внесении их в почву происходит разбавление в 3x10* раз.

Все анализируемые агроруды содержат в своем составе необходимые для роста и развития растений микроэлементы (Си, 2п, Со, Мо, Мп), играющие огромную роль в обмене веществ и недостаток которых испытывают ряд почв Краснодарского края (Тон ко ножен ко, 1964; Блажний, 1964). Особенно выделяются по содержанию марганца образцы Ах-5, Ах-4, Лх-10 и Ах-11. В образце Ах-5 содержание его достигает 212000 мг/кг или 21,2

Указанные выше микроэлементы относятся также к классу "тяжелые металлы", высокое содержание их в почвах может создавать экологическую опасность Существующие ОДК регламентируют уровень опасности. Содержание тяжелых металлов в агрорудах при оптимальных нормах их внесения не веде? к существенному повышению их содержания в почвах и не создает, такнм образом, экологической опасности (Минеев, 2001).

Донные отложения (илы) имеют, в основном, тяжелый механический состав. В связи с этим важно определить оптимальные нормы их внесения, т.к. находящиеся в них иловатые частицы обладают кальмати-рующим свойством и могут ухудшать водно-физические свойства почв (порозность, фил ьтрационная способность). Донные отложения обладают высокой емкостью поглощения и могут обменено поглощать ряд элементов питания, препятствуя их вымыванию. Но при этом в них может быть нежелательная осолонцованность. Проанализированные образцы лишены этого недостатка. Лишь в образце Ах-19 проявляется слабая осолонцованность (относительное содержание натрия в ППЬС 8,4 %). Высокой обменной способностью выделяется образец Ах-15 - сумма поглощенных оснований достигает 44 % при преобладании в ней кальция, определяющего структуру почв и ее водопрочность. В связи с этим эти донные отложения можно использовать налегких почвах с целью их улучшения,-

По результатам 1 этапа исследований было отбраковано 11 образцов агроруд как не представляющих интереса в качестве удобрительных средств.

' 3. Моделирование взаимодействие агроруд с почвой

В лабораторных условиях моделировалось взаимодействие 9 агроруд с 3 почвами Краснодарского края. В данной работе представлены результаты моделирования 9 агроруд с серой лесной почвой. Почва, использованная в модельном опыте характеризовалась следую щи ми агрохимическими показателями: pH,^. 5,4; гумус 1,5 %;сумма поглощенных оснований 24,5 мг-экв'ЮО г ¿гидролитическая кислотность 5,5 мг-экв/1С0 г ; валовое содержание азота, фосфора и калия 0,21, 0,09 0,9% соответственно. Опыт проводился в 2-х кратной повгорности. После смешивания агроруд с почвой сосуды поливались дистиллированной водой до установления влажности, равной 80% от НВ. Далее шло естественное подсушивание до 40 % НВ, после чего проводился новый полив. Длительность опыта составляла 6 месяцев при промежуточном отборе проб почвы через 3 месяца взаимодействия.

Список агроруд и их основные агрохимические показатели представлены в таблице 2.

Таблица 2 - Список агроруд, изучаемых при компостировании и их основные агрохимические показатели__

Шифр агроруд Наименование агроруд Место отбора Содержание, %

ЫРК кальций микро- ] элементы

Ах-1/1 Гл ау кон нтовые песчаники п. Ш едок 1,04(Р)" 14,7* -

Ах- 1/2 Желваков ый горизонт песчаников п.Шедок 2,45 (Р)* 23,1* -

Ах-2/2 Глауконитовые песчаники р.Псефирь 0,70 (Р)" 14,2* -

Ах-2/3 Гл ау кон итовые песчаники р.Псефирь 1,18(Р)*' 23,1* . . 1

Ах-3 Глауконитовые песчаники х.Гречкин 0,43 (Р)* . 14,7* 1

Ах-5 Марганцевая руда ст.Хамке-тинекая 2,55 (Ы) , 15,8 21,2<М»)*

Ах-б Илы Ахтанизов-ский лиман 2,40 (N1 5,3 0,09 (Мп)

Ах- 10 Руда охристая г.Приморско-Ахтарск 1,25 (РГ 63 1,06(Мп)*

Ах- 15 Илы р.Понура 0,12 (Р) 6,3 0,07 (Мп)

Примечание: знаком отмечены определяющие показатели

Значительные изменения в реакции почвы при внесении агроруд наблюдглись серой лесной почве. Такие атроруды как Ах-2/2, А-Ш, Ах -2/3 и Ах-15 можно рассматривать как достаточно эффективные нейтрализаторы почвенной кислотности. Они положительно воздействовали на все три вида кислотности — актуальную, общую обменную и гидролитическую.

Исследуемые агроруды оказали некоторое влияние на пищевой режим почвы, повышая содержание в них макроэлементов и их подвижность. Наиболее сильное влияние на эти показатели плодородия почеы оказали следующие агроруды: Ах-б и Ах-15 (высокие дозы), а также Ах-1/1, Ах-1/2 и Ах-3. В их действии наблюдается определенная спсцифич-

ность, заключающаяся в том, что первые две агроруды действуют на органическую и азотную часть почвы, а другие три на фосфатный режим. Следует отметить, что темпы пополнения запасов гумуса при внесении Ах - б н Ах-15 достаточно высоки — 0,13-0,20 % (абсолютных) в год внесения. Содержание легкогидролизуемого азота повышается еще более интенсивно —с 12-15 до 17-19 мг/100 г почвы.. Содержание валового и подвижного фосфора в лочве меняется менее интенсивно, чем количество в ней азота. Изучаемые агрорудь: достоверного влияния на калийный режим почвы не оказывают. -

Исследуемые руды оказали положительное влияние на почвенный поглощающий комплекс серой лесой почвы. Наиболее сильное влияние на этот показатель оказывают агроруды Ах^б , Ах-15, Ах-1/2, Ах-2/2, Ах-2/3 и Ах-3, повышая сумму поглощенных оснований на 8-15 %. При этом повышение суммы поглощенных оснований происходит за счет увеличения содержание кальция.

Загрязнения почв тяжелыми металлами (РЬ, С<1, Си, Хп, Со, №, Сг и Мп) при внесении агроруд в агрономически обоснованных нормах не происходит. Так как рад из них являются микроэлементами, играющими значительную роль в питании растений, то некоторое повышение их в почве будет иметь положительное влияние. Особенно заметно увеличивают содержание марганца в почве руды Ах-5 и Ах-10.

Внесение агроруд не вызывает засоления и осолонцевания изучае-

. 1-

мых почв. Некоторое повышение содержания ионов Са и 804 в водной вытяжке из почв следует считать положительным, т.к. они играют положительную роль как в процессах почвообразования, так и в литании сель-комтйевенных растений.

Таким образом, по результатам 2 этапа оценки было отбраковано ещё 3 образца агроруд как малоэффективных.

4. Плодородие почвы и продуктивность растений в. связи с внесением агроруд и качестве удобрений

На основании результатов исследований из 20 представленных образцов агроруд в дальнейшую разработку включены лишь 6 образцов (таблица 3). В основу принципов выбраковки были приняты концентрация агрономически ценных элементов и соединений в агрорудах, их подвижность и потенциальная доступность сельскохозяйственных растениям, а также степень воздействия на ряд агрохимических свойств почв (кислотность, состав поглощенных оснований, содержание элементов питания и т. п.).

Таблица 3 - Содержание карбоната кальция и химических элементов в аг-рорудах, %__.______

Шифр и наименование; агроруд СаСОэ . Р2о5 вал. N вал. Мп вал. КгО вал.

А х-1/2, песчаники жел-ваконые, п. Шедок 53,4 '' 1,0 0,24 0,04 0,6

Ах-2/3, песчаники глауконнтовые, р. Псе-' фирь 39,7 - 1Д 0Д0 0,01 0,4

Ах-5, руда марганцевая, err. Хамкетинекая 0,7 0,1 2,55 21Д 0,4

Ах-15, илы р. Понуры, ст. Калининская 6,0 ол 0,43 0,07 0,6

Ах-11, руда охристая 0,9 1,0 0,20 0;4б 0,3

Ах—6, илы Ахтанизов-ского лимана 2,6 0,1 0,40 0,46 0,6

При проведении вегетационных опытов были приняты во внимание следующие условия:, .

- расчет норм внесения для руд Ах - 1/2 и Ах - 2/3 выполнялся как для известковых материалов с целью известкования кислых почв - по полной величине гидролитической кислотности почв ;

- нормы внесения илов соответствовали 120 т/га воадушно-сухого вещества при одинарной дозе и 180 т/га при полуторной дозе;

- марганцевые руды Ах-5 и Ах - 11 вносились из расчета 100 мг Мп на 1 кг почвы;

- для обеспечения удовлетворительного азотного питания растений во «се сосуды опытов вносился карбамид из расчета 0,1 г N на 1 кг почвы (единый азотный фон);

- калийные удобрения в сосуды не вносились, т. к. исследуемые почвы хорошо обеспечены калием.

Водный режим почвы во время вегетации растений поддерживался поливом сосудов из расчета создания влажности почвы, равной 0,6 полной влагоемхости (ПВ). Определение последней показало, что для всех трех почв она составила 42 %. Рассчитанный поливной вгс для сосудов емкостью 10 л составил 12,4 кг, а для сосудов емкостью 7 л - 8,9 кг.

В сосудах емкостью 10 л выращивался подсолнечник - сорт Бере-занский селекции ВНИИМК; в сосудах емкостью 7 л первой культурой был яровой ячмень, а второй — кукуруза. Получение 2 урожаев преследо-

вал о цель проследить за изменениями плодородия почв под воздействием внесенных агроруд более длительный период. Выращивание ячменя до фазы колошения и кукурузы в течении 2,5 месяцев позволило получить результаты почти 5-ти месячного воздействия агроруд на исследуемые почвы в условиях опгимального водного режима.

В вегетацию растений были проведены биометрические и фенологические наблюдения. При уборке ячменя и кукурузы учтен урожай надземной массы растений, а при уборке подсолнечника в фазу физиологической спелости - урожай семян и вегетативной массы, что позволило изучить влияние агроруд на структуру урожая этой культуры. В опытном биоматериале определено валовое содержание азота, фосфора, калия и ряда микроэлементов, а также рассчитан вынос этих элементов растениями в зависимости от условий питания, обусловленных внесением агроруд.

Таблица 4 - Влияние агроруд на кислотность почвы под различными сель-

скохозяйственными культурами

Вариант Подсолнечник Ячмень, кукуруза

1 5. 1 о "В. L. ■ S £ 3 "S. я I X о. и о о £ Е

Исх. почва - контроль 5,8 5,1 5,2 5,8 5,2 5,3

Ах-1/2 6,8 6,2 1,9 6,9 6,3 1,8

Ах-2/3 6,9 6,2 1,8 6,9 6,2 1,9

Ах-5 5,9 5,1 5,4 6,0 5,2 5,4

Ах-15 6,6 6,0 2,1 6,6 6,1 2,2

Ах-11 5,9 5,2 5,3 5,9 5,1 5,2

Ах-6 6,3 5,7 2,6 6,2 5,6 ■ 2,7

Ах-1/2 + Ах-5 6,7 6,1 1,9 6,8 6,4 1,9

Ах 1/2 +Ах-15 6,9 6,3 1.7 7,0 6,5 U7

А х-1/2+ Ах-6 6,8 6,2 1,8 6,9. 6,4 1,8

Ах-2/3 + Ах-5 6,8 6,1 1,9 6,8 6,1 1,9

Ах-2/3 + Ах-15 6,8 б^ 1,8 6,9 6,3 1,7

Ах-2/3 + Ах-6 6,8 6,1 1,8 6,8 6,2 1,8

АХ-1/2 +Ах-5 + Ах-15 6,8 6,1 1,8 6.9 6,6 1,8

Ах-2/3 + Ах-5 + Ах-15 6,7 6,2 1,8 6,9 6,4 1,7

НСР os 0,18 0,15 0,23 0,19 0Д7 0,21

Исследования показывают, что наибольшее влияние на все виды кислотности (активная, общая обменная и гид рол нтич еская) оказали руды Ах 1/2 и Ах - 2/3 и сочетания других руд с ними. Это объясняется тем, что в их составе присутствует до 30-50% карбонатов кальция, которые и нейтрализуют кислотность как почвенного раствора, так и почвенно-поглощающего комплекса. Различий* показывающих достоверные изменения кислотности в зависимости от культуры нет.

Подтверждается и наше предположение, что руды с высоким содержанием карбонатов будут вести себя как известковые материалы. Результаты влияния агроруд на кислотность почвы приведены в таблице 4.

Исследования показали, что внесении различных агроруд в серую лесную почву, независимо от культуры, заметно улучшают азотный и фосфорный пищевой режим почвы, при этом не оказывают достоверного влияния на калийный (таблица 5).

Таблица 5 - Влияние агроруд на содержание в почве подвижных форм азота, фосфора и калия под различными сельскохозяйственными культурами, мг/100 г___• ' ■_

Вариант Подсолнечник Ячмень, кукуруза

N.. Рго5 Р2О5 к2о

Исх. почва - контроль 4,1 3,0 18,9 3,9 2,9 18,1

Ах-1/2 4,5 3,6 18,3 4,4 3,5 18,0

Ах-2/3 4,5 3,7 19,2 4,3 3,6 18,9

Ах-5 4,6- ' 3,2 18,5 4,5 3,3 18,5

Ах-15 5,8 3,1 18,7 5,9 га 18,8

Ах-11 4,8 - 3,4 18,2 4,7 3,5 18,1

Ах-6 4,6 3,0 18,5 4,5 3,1 18,4

Ах-1/2 + Ах-5 4,6 3,7 18,1 4,6 3,6 18,2

Ах-1/2 + Ах-15 4,5 3,6 19,3 4,7 3,5 19,2

Ах-1/2+Ах-б 4,4 3,6 19,1 4,5 3,6 19,0

Ах-2/3 + Ах-5 4,7 3,7 19,4 4,7 3,7 19,2

Ах-2/3 + Ах-15 4,6 3,8 18,8 4,8 3,8 18,9

Ах-2/3 + Ах-6 4,5 3,8 18,9 4,6 3,7 18,8

Ах-3/2 + Ах-5 + Ах-15 4,9 3,7 19,3 4,9 3,7 19,2

Ах-2/3 + Ах-5-нАх-15 4,8 3,8 19,0 4,7 3,9 19,1

НСР 05 0,32 0,18 1,07 0,35 0,19 1,09

Наибольшие увеличения содержания азота наблюдается при внесении агроруд богатых азотом (Ах - 15), а также обладающих мелиора-

тнвным действием (Ах- 1/2 и Ах - 2/3) в сочетаниях с другими (Ах-5 н Ах - 6 ), по-видимому, за счет сдвига рН 8 слабокислую н нейтральную область и как следствие, мобилизации азота почвы, увеличению нитрифика-ционноЙ способности. Повышение содержания фосфора обусловлено внесением карбонатных руд (Ах - 1/2 и Ах - 2/3) них сочетаний, т.к. они содержат от 1 до 1,5 % фосфора в своём составе и позитивно влияют на мобилизацию почвенных фосфатов.

Таблица б - Влияние агроруд на высоту и продуктивность культурных растений____

Вариант Ячмень Кук;фуза Подсолнечник

Л л Он ]« я X 1 £ .л т а О Я &8 ч» высота растений урожай биомассы высота растений урожай биомассы

см г/сосуд см г/сосуд см г/сосуд

Исх. почва - контроль 54,3 43,5 51,2 72,4 108,3 97,4

Ах-1/2 58,1 55,3 66,5 87,9 126,5 117,6

Ах-2/3 57,4 54,1 68,1 88,3 119,8 115,8

Ах-5 55Д 48.6 66,4 78,4 131,1 109,7

Ах-15 56,8 50,4 72,1 77,1 133,5 120,4

Ах-11 57,1 52,1 74,4 79,2 132,2 120,1

Ах -6 54,9 49,2 80,3 77,8 136,8 122,5

Ах-1/2 + Ах-5 59,8 57,9 85,2 89,2 123,4 120,9

Ах-1/2 + Ах-15 62,3 59,1 82,2 88,7 133,6 125,1

Ах-1/2+Ах-6 61,4 58,2 74,8 82,7 132,3 123,8

Ах-2/3 + Ах-5 60,9 58,3 69,9 90,9 127,1 : 119,7

Ах-2/3 + Ах-15 62,1 59,9 77,0 89,4 134,9 124,2

Ах-2/3 + Ах -6 60,2 57,1 78.1 90,1 135,1 122,8

Ах-1/2+Ах-5+Ах-15 ■ 64,2 61,2 75,3 92,1 137,4 135,4

Ах-2/3+А х-5+Ах-15 64,7 62,1 76,9 92,9 135,7 133,1

НСРм 3.1 2,4 5,6 4,9 7.1 5,9

Внесённые в серую лесную почву агроруды положительно повлияли на такой важной биометрический показатель как высота растений. Так, высота растений ячменя повышалась от внесения агроруд на 1,1-19,2 %, причем максимальное повышение этого показателя наблюдалось при

внесении руд Ах -1/2 и Ах - 2/Зв сочетании с другими и составило от 10,1 до 19,2 %, Кукуруза оказалась более отзывчива на внесение агроруд. Так, превышение в высоте составили 29,7 — 66,4 % к контролю. Максимальный приросты отмечены на вариантах с внесением сочетаний карбонатных пород с марганцевой рудой и составляет 36,5 — 66,4 % к контролю. Вносимые агроруды повлияли также и на высоту растений подсолнечника: увеличения составили 10,6 — 29,6 %. ■

Влияние агроруд на высоту н продуктивность растений показано в таблицей. . *

Один'из основных показателей при определении продуктивности культур, выращиваемых на зелёный корм, является урожай биомассы. Так, урожай биомассы ячменя вырос от внесения, агроруд на: 11,7 — 42,8 %, причём наибольший был на вариантах с внесением сочетаний Ах -1/2 и Ах -2/3 с Ах-5 и Ах- 15-33,1-42,8%.

Таблица 7- Влияние внесения агроруд на.урожай семян подсолнечника, их масличность и сбор масла __. _

Вариант Урожай семян Масличность семян Сбор масЛа

г/сосуд % к контр. к контр. г/сосуд % к контр.

Исх. почва - контроль 26,6 100,0 45,7 100,0 12,1 100,0

Ах-1/2 32,8 123,0 47,! 103,1 15,4 127,3

Ах-2/3 30,9 116,2 47,0 102,8 14,5 119,8

Ах-5 29,9 112,4 453 99,1 13,5 111,6

Ах-15 31,4 И 8,0 45,2 98,9 14,2 117,4

Ах-11 30,1 113,2 46,5 101,8 14,0 115,7

Ах-6 29,9 112,4 45,8 100,2 13,7 113,2

Ах-1/2 + Ах-5 31,2 117,3 46,9 102,6 14,6 120,7

Ах-1/2 + Ах-15 34,7 130,5 45,8 100,2 15,9" 131,4

АХ-1/2+ Ах-6 33,8 127,1 45,9 100,4 15,5 120,1

Ах-2/3 + Ах-5 31,4 118,0 46,1 100,9 14,5 119,8

Ах-2/3 + Ах-15 34,9 131,2 .46,0 100,7 16,1 133,1

Ах-2/3 + Ах-6 32,7 122,9 45,9 100,4 15,0 124,0

АХ-1/2 +Ах-5 + Ах-15 36,9. 138,7 46,1 100,9 17,0 140,5

Ах-2/3 + Ах-5 + Ах-15 -35,1 132,0 46,0 100,7 16,1 133,1

НСР 05 1,47 - 0,46 - 0,71 -

Менее отзывчивы на внесение агроруд по накоплению биомассы оказалась кукуруза прибавки составили лишь 6,5 - 28,3%. Это объясняется тем, что кукуруза выращивалась после уборки ячменя в течении всего 2 месяцев в сентябре и октябре. Прибавки в биомассе подсолнечника составили 12,6- 39,0% от контроля (таблица 7).

Важнейшим же показателем продуктивности подсолнечника является урожай семян, который от внесения руд вырос на 12,4 — 38,7 %. Максимальный урожай получен при внесении тройных сочетаний - Ах - 1/2 или Ах - 2/3 + Ах-5 + Ах -15 и составлял 32 - 38,7 %. Качество семян подсолнечника, определяемое масличностью, увеличилось менее интенсивно от внесения агроруд. Так, достоверные прибавки, полученные только при внесении чистых в виде руд Ах - 1/2 н Ах - 2/3 (3,1 и 2,8 % к контролю), также в сочетании с марганцевой рудой (Ах - 1/2 + Ах-5 - 2,6 % к контролю). За счет увеличения урожая семян возрос и сбор масла- прибавки составили 11,6 — 40,5 % к контролю, и были максимальными при внесении тройных сочетаний — 33,1 - 40,5 %.

По результатам вегетационного эксперимента было отбраковано 3 руды как малоэффективных (Ах — 15, Ах — 11, Ах - 6).

5, Действие и последствие агроруд при их внесении в качестве удобрения

ГУП «Кубаньгеология» подготовило к полевым испытаниям (осенью 2002 г.) опытные партии следующих 3 агроруд:

-Ах -1/2, представляющая песчаники желваковые (п, Шедок), содержащие 53% СаСОз и 1% Р2 05;

-Ах - 2/3, представляющая песчаники глаукони говые (р. Псефирь), содержащие 39,7% СаС03 и 1,2% 05;

-Ах-5 - руда марганцевая (ст. Хамкети некая), содержащая 21 % Мп и 2,5% N.

Данные руды оцениваются комплексн о - по воздействию на реакцию почвы и ее( пищевой режим, а также на проду ктивность таких сельскохозяйственных культур как подсолнечник и кукуруза.

Полевые испытания указанных агроруд проводились в ООО «Рубин» (г.Горячий Ключ) на светло-серой лесостепной почве. Основные агрохимические показатели ее были следующими: содержание гумуса —2,05 %; рНет,е,_ — 4,5; гидролитическая кислотности — 9,8 мг-экв/1 ООг; азот лег-когидролизуемый - 2,1 мг/100 г; содержание подвижного фосфора и обменного калия - 3,1 и 17,8 мг/100г соответственно.

Особенностью погодных условий в вегетационный период яровых культур в 2003 г. является полное отсутствие осадков в июне-августе н высокая (+30°С и выше) температура воздуха. Эти негативные природные явления оказали отрицательное воздействие на ростовые процессы технических культур и формирование их продуктивности. Особенно это проявилось на кукурузе.

Руды вносились в норме: Ах - 1/2 - 24,5 т/га, Ах - 2/3 - 32,7 т/га (по полной гидролитической кислотности), Ах-5 - 122,6 кг/га. Схема опыта включает 7 вариантов (контроль, фон, одинарные руды и двойные комбинации). Повторностъ опьгта.З-х кратная. Агротехника в опыте общепринятая для данной зоны.

Наибольший интерес представляют данные по изменению кислотности почвы, пищевого режима почвы и продуктивность кукурузы и подсолнечника.

Таблица 8 — Влияние внесения агроруд на агрохимические, показатели светло-серой лесостепной почвы_|___ - _

Вариант рНамс!. Кислотность гидролитическая, Иг Содержание, мг/100гпочвы

значение * 5 2 к Ц' -л Э-+ мг-экв/100 г ". 2 * I Е о м С О ■ л - о. : 1 О N

Контроль 4,6 - 9,7 2,05 3,07 17,9

К,7РпК17-фон 4,7 +0,1 9,8 +0,1 2,10 3,11 18,0

Фон + Ах-1/2 5,9 +1,3 5,4 АЗ 2,18 3,23 17,8

Фон + Ах - 2/3 5,6 +1,0 5,3 . -4,4 2,20 3,25 18,1

Фон + Ах - 5 4,7 40,1 9,7 0 2,08 3,13 18,0

Фон + Ах -1/2 + Ах -5 5,5 +0,9 5,8 -4,4 2,20 3,27 18,0

Фон + Ах - 2/3 + Ах - 5 5,6 +1,0 5,4 -4,3. 2,21 3,28 18,1

НСРоз 035 0,58 0,17 0,15 0,03

Заметное влияние на кислотность оказали карбонатные руды, как в чистом виде, так и в сочетании с марганцевой рудой. Так, рН«^, вырос нз 0,9— 1,3 единицы, сдвиг был максимальным при внесении Ах - 1/2 - рН№ „„ вырос до 5,9 единиц. Гидролитическая кислотность сократилась почти в 2 раза, что составило 4,3 - 4,4 мг-экв/10О г., при этом различий действий чистых руд н комбинаций нет.

Рост урожайности культур от внесения агроруд в качестве, представлен в таблице 9.

Таблица —9 Влияние агроруд на урожайность культур в условиях полевого опыта

Вариант Подсолнечник Прибавка Кукуруза Прибавка

ц/га ± к контролю ц/га ± к контролю

ц/га % ц/га %

Контроль 13,8 - 100,0 20,2 - ": 100,0

К,7р]тК1Гфон 14,4 0,6 104,3 20,5 0,3 101,5

Фон + Ах 1/2 15,7 1 113,5 21,1 0,9 104,5

Фон + Ах - 2/3 15,8 2,0 114,5 21,0 0,8 104,0

Фон + Ах - 5 15,1 1,3 109,4 20,8: 0,6 103,0

Фон +Ах - 1/2+ Ах-5 16,1 2,3 116,7 21,3 1Д 105,4

Фон +Ах - 2/3+ Ах - 5 16,2 2,4 117,4 21,4 1,2 105,9

НСРОТ 1,22 0,78

Достоверные прибавки урожайности получены на всех вариантах, кроме фонового и с марганцевой рудой на кукурузе, максимальными же они были при внесении сочетаний Ах -1/2 или Ах - 2/3 с Ах-5 и составили 2,3-2,4 ц/га (16,7- 17,4%) на подсолнечнике и 1,1-1,2 ц/га (5,4 - 5,9%) на кукурузе.

В 2004 г. были восстановлены границы полевого опыта и исследовано влияние последействия агроруд на агрохимические свойства светлосерой лесостепной почвы и продуктивность icy куру зы. В ходе исследований было показано положительное действие агроруд на агрохимические свойства почвы (таблица 10).

Последействие агроруд оказало влияние не только на все виды кислотности светло-серой лесостепной почвы (максимальное увеличение общей обменной кислотности на вариантах с внесением руды Ах-1/2 в чистом виде и в сочетании с Ах-5 до 6,68 и 6.38 единиц рНсшк» показывает, что почва уже не нуждается в известковании), её питательный режим (возрастание содержания азота на 37,8 и 44,5 % и фосфора на 52,8 и 45,1% соответственно на вариантах с внесением двойных комбинаций руд), но и на главный показатель - продуктивность сельскохозяйственной культуры - кукурузы (рисунок 2).

Таблица 10 - Влияние последействия агроруд на кислотность и пищевой

Кислотность почвы Содержание мг/кг

Вариант ■ ! '1 - § ' £ 2 2 О * м ■ а. §

Контроль 5,80 4,50 9,60 27,1 30,9 177,0

Фон 6,00 4,75 . 9,70 22,7 32,4 178,0

Фон+Ах-1/2 6,68 5,83 2,66 21,9 48,3 179,0

Фон+Ах-2/3 6,23 5,68 4,24 17,3 44,5 177,0

Фон+Ах-5 5,78 4,58 8,45 34,3 44,0 176,0

Фон+Ах-1/2+Ах-5 6,38 5,27 3,60 ~ 313 49,5 179,0

Фон+Ах-2/3+Ах-5 6,20 5,08 4,11 32,8 47,0 178,0

НСР05 .. 0,28 0,36 1,05 1,1 0,8 2,2

^^ Урожайность, ц/га

35 -

30-

25

20-

ш

-Ш1

и

I

с о

3 н

Контроль Фон Фон+Ах- Фон +■ Ах- Фон+Ах- Фон+Ах- Фон + Ах- о.

Ш 2/3 5 Ш+Ах-5 2/3 + АХ-5 а

Рнсунок 2 — Влияние последействия агроруд на урожайность кукурузы в опыте с агрорудами

Как показывают приведенные данные, урожайность кухурузы была выше при внесении карбонатных руд - песчаников жеяваковых и глау-конитовых в чистом виде и их смеси с марганцевой рудой. Прибавка составила при внесений рул Ах-1/2 н Ах-2/3 14 и 12 ц/га соответственно, что составляет 57,1 и 66,7%. Увеличение урожайности от внесения смеси этих же агроруд с Ах-5 были еще большими-15 и 17 ц/га соответственно.

Таким образом, улучшение пищевого режима почвы, устранение вредной для кукурузы кислой реакции почвенного раствора способствовало росту урожайности культуры

6. Экономическая эффективность применения агроруд

Оценка экономической эффективности применения удобрений, особенно на стадии разработки агроприемов, значительно затруднена. В основном это связано с нестабильностью цен нахатериальные и трудовые ресурсы. Однако новые удобрения н приемы использования требуют объективной оценки их преимуществ или недостатков. С учётом введённых поправок на время ожидаемого действия и последействия агроруд (4 года) и в условиях неблагоприятных климатических факторов в 2003 году уровень рентабельности действия агроруд на подсолнечник был низким и составил 18,9 и 33,4 % на вариантах с внесением чистых Ах-2/3 и Ах-1/2, и 21,5 и 36,3 % на вариантах с сочетанием их с Ах-5. Окупаемость дополнительных затрат составила 0,23 и 0,28 руб/руб затрат при внесении чистых руд, а также 0,29 и 0,37 руб/руб затрат при внесении их же в сочетании с Ах-5. -

Заметно выше экономические показатели эффективности применения агроруд под кукурузу: уровень рентабельности составил 49,5 и 71,3 % на вариантах с внесением чистых Ах-2/3 и Ах-1/2, и 62,7 н 75,4 % на вариантах с сочетанием их с Ах-5. Окупаемость дополнительных затрат составила 0,45 и 0,80 руб/руб затрат при внесении чистых руд, а также 0,81 и 0,93 руб/руб затрат при внесении их же в сочетании с Ах-5.

Выводы н заключения

1. Из 20 представленных ГУП "Кубаньгеологня" образцов агроруд по результатам химического анализа было отбраковано 11 образцов, как малоэффективных, т.е. не содержащих значительных количеств питательных веществ, которые могут быть использованы как удобрительные средства.

2. В результате моделирования взаимодействия агроруд с почвой (компостирование) было отмечено, что 9 из 11 образцов предоставляют интерес как удобрительные средства: часть из них (Ax-i/2, Ах-2/3) с высоким содержанием карбонатов кальция, другая (Ах-б, Ах-5) -марганца, илы (Ах-15 и др.), богатые азотом.

3. Под воздействием агроруд, внесенных в качестве удобрений, значительно повышается эффективное плодородие серой лесной почвы, выщелоченного и обыкновенного чернозёмов Так, агроруды Ах-1/2 и Ах-2/3 и их сочетания с Ах-5 и Ах-15 в двойных и тройных смесях способствовали насыщению почвенного поглощающего комплекса обменным кальцием, положительно повлияли на активную, общую обменную и гидролитическую кислотности, улучшали пищевой режим почвы возрастали содержание доступных растениям форм азота, фосфора, калия и микроэлементов.

4. Внесение агроруд под сельскохозяйственные культуры в качестве удобрения положительно сказывается на содержании в растениях элементов минерального питания и повышает их вынос с урожаем основной и побочной продукции.

5. Агроруды способствовали более интенсивному росту растений и повышению их продуктивности. При их внесении в качестве удобрений урожайность подсолнечника повысилась на 0,7-1,8 ц/га, кукурузы -на 0,3-0,9 ц/га.

6. Применение агроруд способствует не только росту урожайности сельскохозяйственных культур, но и улучшению качества продукции. Так, в опыте с подсолнечником под влиянием применения агроруд масличность семян возросла на 1,4 %, что привело к увеличению сбора масла на 27,3 %

7. Последействие агроруд оказало влияние на все виды кислотности. Так, активная и общая обменная кислотность выросли на 0,33 -0,88 едшшц рН соответственно на варианте Ах - 2/3 и Ах - 1/2. Наибольший эффект последействие оказало на величину гидролитической кислотности: на вариантах с внесением чистых карбонатных руд и их сочетаний с марганцевой рудой величина гидролитической кислотности сократилась на 5,49 - 6,0 мг-экв/100 г почвы, что составляет от первоначальной её величины 56,0-61,2%. Пищевой режим светло-серой лесостепной почвы изменяется не одинаково интенсивно по разным элементам; так содержание нитратного азота и обменного калия практически не отличалось от контрольного и фонового, тогда как содержание аммиачного азота возросло на 4,2 - 5,7 мг/кг, а подвижного фосфора на 16,1 - 18,6 мг/кг. Урожайность кукурузы от последействия агроруд выросла с 21 и 27 ц/ra на

контроле и фоне до 36 и 38 ц/га на варианта* с внесением сочетаний Ах-1/2 и Ах-2/3 с Ах-5 соответственно.

8. Расчеты экономической эффективности применения arpo-руд под подсолнечник и кукурузу показывает, что даже за время ожидаемого положительного действия агроруд на свойства почвы и продуктивность культур, применение агроруд как в 1-Й, так и во 2-й год низко рентабельно :уровенъ рентабельности колебался от 18,9 до 36,3% на вариантах Ах - 2/3 и Ах - 1/2 + Ах-5 соответственно 2003 году по подсолнечнику и от 49 до 75,4% на тех же вариантах в среднем за 2 года по кукурузе, окупаемость затрат -от 0,45 до 0,93. Так как, ожидаемое действие и последствие агроруд, обладающих свойствами известковых материалов, будет продолжатся 3-5 лет, то, получение прибавок урожая будет компенсировать затраты по доставке и внесению агроруд.

Предложения производству

1. Использование местных агроруд имеет большое народнохозяйственное значение, так как позволяет сократить дефицит в минеральных и органических удобрениях, повысить плодородие почв, поднять урожайность сельскохозяйственных культур. Внесение их в качестве местных удобрений позволяет предотвратить загрязнение окружающей среды и тем самым снизить экологическую напряженность.

2. Технология применения агроруд в качестве удобрения должна учитывать их механические, мелиоративные и удобрительные свойства.

Расчет норм агроруд (Ах-1/2, Ах-2/3) производится как при известковании почв -по полной величине гидролитической кислотности; марганцевые агроруды (Ах-5) вносятся из расчета 100 мг марганца на 1 кг почвы; оптимальная норма илов (Ах-15) -120 т/га.

С экономической точки зрения наиболее оправдано внесение агроруд в радиусе 5-7 км от их месторождений.

Список работ опубликованных по теме диссертации

1. Шакало, А.Н. Агроэкологическая оценка агроруд Кубани/А.Н. Шакало // Научное обеспечение агропромышленного комплекса :материалы пятой региональной научно-практической конференции молодых ученых "Научное обеспечение агропромышленного комплекса11/ Куб-ГАУ.- Краснодар, 2003.-е. 126-127,

2. Шакало, А.Н. Агрохимическая оценка агроруд Краснодарского края / А.Н. Шакало, В.П.. Суетов// Энтузиасты аграрной науки. Вып.1.-Краснодар, 2003.-е. 170-173.

3. Леплявченко, Л.П. Эффективность применения агроруд под подсолнечник /Л.П. Леплявченко, А.Н. Шакало // Энтузиасты аграрной науки. Вып.2.- Краснодар, 2003.-с.94-99.

4. Леплявченко, Л.П. Эффективность применения агроруд под подсолнечник и кукурузу в условиях лесостепных почв/ Л.П. Леплявченко, А.Н. Шакало // Энтузиасты аграрной науки. Вып.З,- Краснодар, 2004,-с. 129-135.

5. Шакало ,А.Н, Влияние последействия агроруд на агрохимические свойства светло-серой лесостепной почвы и продуктивность кукурузы /А.Н, Шакало // Научное обеспечение агропромышленного комплекса гматериалы шестой региональной научно-практической конференции молодых ученных "Научное обеспечение агропромышленного комплекса" / ФГОУ ВПО Куб ГА У,- Краснодар, 2004.-с. 100-101.

Лицегош ИД0233414.07.2000.

Подписано в печать ! 5.05.2005ч Бумага офсетная Печ. л. 1 Тираж 100

Формат60x84/16 Офсетная печать Заказ №279

Отпечатало а типография ФГОУ ШТО «Кубаяскив ГАУ» 350044, г. Краснодар, ул. Калинина. 13

¿1*5 5 7-