Бесплатный автореферат и диссертация по сельскому хозяйству на тему

Агрохимическая оценка применения фосфоритной муки Сожского месторождения в зерно-травяном севообороте на дерново-подзолистой почве

ВАК РФ 06.01.04, Агрохимия

Автореферат диссертации по теме "Агрохимическая оценка применения фосфоритной муки Сожского месторождения в зерно-травяном севообороте на дерново-подзолистой почве"

На правах рукописи

Дышко Виталий Николаевич

РГ Б ОД

; 2 О Ш 2-0]

АГРОХИМИЧЕСКАЯ ОЦЕНКА ПРИМЕНЕНИЯ ФОСФОРИТНОЙ МУКИ СОЖСКОГО МЕСТОРОЖДЕНИЯ В ЗЕРНО-ТРАВЯНОМ СЕВООБОРОТЕ НА ДЕРНОВО-ПОДЗОЛИСТОЙ ПОЧВЕ

Специальность 06.01.04 - агрохимия

АВТОРЕФЕРАТ диссертации на соискание ученой степени кандидата сельскохозяйственных наук

Москва 2000

Работа выполнена в филиале Смоленского НИИСХ по удобрениям и агропоч-поведению.

Научный руководитель: доктор сельскохозяйственных наук,

профессор Сушеница Б.Л.

Официальные оппоненты: доктор сельскохозяйственных наук,

профессор Явтушенко В.Е.

кандидат сельскохозяйственных наук Смирнов А.П.

Ведущее учреждение: Центральный институт агрохимического

обслуживания сельскою хозяйства (ЦИНАО)

Защита состоится « /7» марта 2000 года в 1400 час.

на заседании диссертационного совета Д 120.05.01 во Всероссийском научно-исследовательском институте информатизации агрономии и экологии (ВНИИ «Лгроэкоинформ»),

Адрес: 143013, Московская область, Одинцовский район, п. Немчиновка-1, ул. Агрохимиков, д. 6.

С диссертацией можно ознакомиться в библиотеке института. Автореферат разослан «1£» февраля 2000 года.

Ученый секретарь диссертационного совета

Мерзликин А.С.

/7 око, срл^М*^ ^

(1 0 УС- / ?// О

Общая характеристика работы

Актуальность темы. В Смоленской области, как и многих других районах России, сложилось критическое положение с обеспеченностью сельского хозяйства фосфорными удобрениями и в особенности наиболее дешевой его формой - фосфоритной мукой. Производство ее на промышленных предприятиях практически остановлено. Между тем, по результатам многочисленных исследований фосфоритная мука на дерново-подзолистых и других почвах с кислой реакцией среды не уступает водорастворимым формам, а в последействии имеет перед ними существенное преимущество. Дефицит фосфорных удобрений особенно отрицательно сказывается на почвах с недостаточной обеспеченностью подвижным фосфором, доля которых в Нечерноземной зоне составляет более половины от обследованной площади пахотных земель.

В предыдущие годы на таких почвах успешно проводилось фосфорито-вание земель фосфоритной мукой, что благоприятно сказывалось на урожайности сел1>скохозяйственных культур, качестве продукции и воспроизводстве плодородия почв. В настоящее время этот высокоэффективный прием не применяется.

В связи с этим актуальное значение имеет разработка и использование местных фосфоритов для получения фосфоритной муки на малых предприятиях. В Смоленской области таковые можно организовать на базе Сожского месторождения конкреционных фосфоритов.

Цель и задачи исследовании. Целью диссертационной работы является агрохимическое обоснование и изучение путей эффективного использования сыромолотых фосфоритов Сожского месторождения на дерново-подзолистой почве.

Для ее выполнения входило решение следующих задач:

- определить химический состав фосфоритной муки из сожских фосфоритов для использования в качестве фосфорного удобрения;

- установить влияние этого удобрения на фосфатный режим дерново-подзолистой почвы;

- изучить действие и последействие ратных доз и сроков внесения местной фосфоритной муки на продуктивность культур зерно-травяного севооборота;

- установить э<]>фективность суперфосфата и сожской фосфоритной муки под различные культуры в зависимости от обеспеченности почвы подвижным фосфором;

- дагь экономическую, энергетическую и экологическую оценку использования фосфоритной муки Сожского месторождения.

Научная новизна. Дан детальный анализ фосфоритной муки Сожского месторождения на содержание макро-микроэлементов, тяжелых металлов, природных радионуклидов, токсических веществ. Показана приемлемость ее ис-

пользования по этим показателям в качестве эффективного фосфорного удобрения и средства повышения плодородия почв. Установлена целесообразность создания искусственных фосфорных фонов для научных целей и выравнивания пестроты почв по фосфору с помощью фосфоритной муки, путем заблаговременного внесения в почву соответствующих доз, определяемых экспериментальным или расчетным методом. Показано преимущество разового внесения сожской фосфоритной муки на ряд лет перед ежегодным в зерно-травяном севообороте.

Практическая значимость. Экспериментальными исследованиями в полевых опытах установлены оптимальные дозы и рациональные способы внесения местной фосфоритной муки для получения максимальной продуктивности культур, возделываемых в зерно-травяном севообороте, в том числе и в условиях с различной обеспеченностью почвы подвижным фосфором. Разработаны нормативы затрат фосфоритной муки для получения ожидаемого содержания доступного фосфора и степени его подвижности в почвенной среде без существенной экологической нагрузки.

Апробация работы и реализация результатов. Результаты исследований доложены на научных конференциях в ВИУА (Москва, 1995, 1997 гг.), Смоленского сельскохозяйственного института (Смоленск, 1997 г.); рассмотрены на ежегодных ученых советах филиала Смоленского НИИСХ по удобрениям и агропочвоведению, ученых советах ВИУА им.Д.Н.Прянишникова.

Материалы исследований вошли в «Концепцию формирования фонда улучшения земель и система его использования в Смоленской области». (Москва, РАСХН, ВИУА, 1993); «Комплексную программу сохранения и повышения плодородия почв Смоленской области на 1996-2000 гг.», (Смоленск, 1998); программу международного симпозиума «Проблема фосфора и комплексное использование нетрадиционного минерального сырья в земледелии», (Москва-Немчиновка, ВНИПТИХИМ, 2000). Положены в основу ТЭО на производство и применение фосфоритной муки из фосфоритов Сожского месторождения. Использованы при подготовке «Методических указаний по эффективному применению фосфоритной муки промышленного и местного производства в земледелии России». Сожские фосфориты вошли в группу региональных (местных) источников минерального сырья для первоочередного освоения по производству фосфоритной муки (Москва, секция агрохимии НТС Минсельхозпрода России, декабрь, 1999).

Публикации. По теме диссертации опубликовано 7 работ.

Объем и структура работы. Работа состоит из введения, пяти глав, выводов и предложений, списка цитируемой литературы из 206 наименований, приложения. Материал изложен на 120 стр. и включает 31 таблицу, 4 рисунка, 7 таблиц в приложении.

Основная часть

Обзор литературы сделан на основании анализа литературных источников по вопросам сравнительной эффективности фосфорных удобрений разной растворимости, включая фосфоритную муку промышленного и местного производства в различных регионах Российской Федерации.

Условия и методика проведения исследований

Исследования выполнены в 1992-1997 гг. на территории филиала Смоленского НИИСХ по удобрениям и агропочвоведению (бывшего Смоленского филиала ВИУА), расположенного в северо-западной части Смоленской области (п.Ольша).

Климат зоны характеризуется теплым летом, умеренно холодной зимой с устойчивым снежным покровом и хорошо выраженными переходными периодами.

Агрометеорологические условия в годы проведения опытов имели заметные различия от среднемноголе-ших в 1993, 1995, 1997 гт. по условиям увлажнения, где годовое количество осадков было на 112-181 мм больше. В то же время 1993 и 1995 гг. выглядели несколько теплее всех остальных. При многолетней температуре воздуха 4.3° в эта годы она была на 1.7-2.0° выше от среднегодового показателя.

Почвенный покров на территории Смоленской области представлен дерново-подзолистыми почвами, составляющими 72% от площади пашни. Среди них на легкосуглинистые приходится 62%, супесчаные и песчаные - 29%, сред-несуглинистые - 9%. Для пахотного слоя характерно низкое содержание гумуса (1.5-2.0%), значительная кислотность (кислые почвы составляют 56% или 756 тыс. га), недостаточная обеспеченность почв доступным фосфором (53% или 720 тыс. га) и обменным калием (60% или 813 тыс. га).

Исследования по указанной теме выполнены в лабораторном, вегетационном и полевых опытах на типичной для зоны дерново-подзолистой легкосуглинистой почве.

Лабораторный опыт поставлен для изучения изменения во времени (600 дней) содержания подвижных фосфатов в почве по Кирсанову и степени подвижности фосфора по Скофилду (0.02 н. вытяжка СаС12) при компостировании почвы с разными дозами фосфоритной муки.

Вегетационный опыт закладывали в сосудах Вагнера, вмещающих 5 га-почвы, в целях установления сравнительной эффективности сожской фосфоритной муки и суперфосфата при возделывании ячменя на дерново-иодзолиогоП почве, имеющей р11сол-4.3 и содержание РгОз - 42 мг/кг. Дозы Р2О5 составили 90 и 180 мг/кг почвы.

Первый полевой опыт закладывали для изучения ежегодного и запасного внесения местной фосфоритной муки на оптимальном фоне >1К для каждой культуры (озимая рожь, овес, многолетние травы) в сравнении с промышлен-

ной продукцией.объединения «Фосфаты» Егорьевского месторождения. Схема опыта приведена в таблицах с данными урожайности.

Второй полевой опыт поставлен для установления эффективности местной фосфоритной муки и суперфосфата в зависимости от обеспеченности почвы подвижным фосфором. Его проведение осуществляли на четырех фосфоритных фонах: естественном (Ро) с исходным содержанием Р205 в почве 72 мг/кг и трех искусственных, созданных посредством внесения в паровое поле за год до проведения опыта разовых доз фосфоритной муки - 300, 600, 1200 кг/га Р2О3. В результате на каждом из искусственных фонов к моменту равновесия установилось следующее содержание подвижного фосфора: Рфэоо - 130, Рфвоо -200, РФ1200 - 400 мг Р2О5 на кг почвы. Степень подвижности фосфора по Ско-филду составила на естественном фоне (Ро) - 0.03, искусственных - соответственно 0.08; 0.14; 0.20 мг/литр. На каждом из фонов наложены варианты, приведенные в таблицах с результатами исследований. Как и в предыдущем опыте, здесь использован аналогичный севооборот, развернутый на трех полях с последовательным введением одной культуры (озимая рожь). Во всех случаях по-вторность вариантов 4-кратная, площадь одной делянки - 60 м2 (15x4 м).

Для характеристики исходного почвенного плодородия и его изменения во времени проведено агрохимическое обследование опытного поля. Анализу подвергались образцы, взятые из почвенного разреза и смешанные пробы пахотного горизонта со всего участка. В почвенных образцах определяли основные агрохимические показатели и групповой состав фосфатов по Гинзбург-Лебедевой (Агрохимические методы исследования почв. - М., Наука, 1975). Анализ образцов фосфоритной муки на содержание макро-микроэлементов, тяжелых металлов, токсических веществ, природных радионуклидов, а также почвенных проб опытных вариантов для выявления возможных экологических нарушений, проводили в аналитических лабораториях ВИУА, Московского центра химизации, Смоленской станции химизации и др.

Учет урожая проводили поделяночно. Полученные данные обрабатывали статистически (Перегудов, 1948; Доспехов, 1965). Для экономической и энергетической оценки эффективности применяемых удобрений использовали методики ЦИНАО (Державин, 1985; Инструкция и нормативы по определению экономической и энергетической эффективности применения удобрений, -М., 1987); ВНИПТИХИМ (Мерзликин, - М., Росагропромиздат, 1989). Оценку факторов, влияющих на экологическое состояние природной среды, осуществляли согласно «Программы и методики исследований в Географической сети полевых опытов по комплексному применению средств химизации в земледлии». -М„ ВИУА, 1990).

Характеристика Сожского месторождения фосфоритов

Месторождение находится в Хиславичском районе Смоленской области, состоит из 12 участков с общими запасами 10 млн. тонн фосфоритовой руды конкреционного типа. Пять его участков пригодны для открытых разработок

(около 5 млн. тонн руды). Для опытных исследований на участке Романек отобраны образцы фосфоритов и переработаны в фосфоритную муку стандартного помола с использованием малогабаритной мельницы. Анализ этого продукта показал, что в его составе содержалось 17% Р203; 30% СаО; 0.5% N^0; 30% 8Ю2; 1.5% ТьзРз, 3.5% С02; до 1% Б; 1.1% К

Кроме того, в сожской фосфоритной муке определено ряд полезных микроэлементов: цинк - 40 г, кобальт - 30, медь - 7, марганец - 2500, бор - 50 г/тонну. В ней имелось также незначительное количество тяжелых металлов (кадмий - 5 г, свинец - 15, хром - 40, стронций - 800 г/тонну) и природных радионуклидов (уран - 18, торий - 9 пКюри/г при допустимой норме 50 пикоКю-ри/г). по химическому составу фосфориты Сожского месторождения близки к промышленным рудам Егорьевского и Полпинского месторождений, а по содержанию фтора, как нежелательного токсического элемента, даже лучше их (1.1% против 1.8 и 1.6% соответственно). Полученные данные позволяют считать, что фосфоритная мука из сожских фосфоритов может служить источником ([юсфора, других полезных элементов для питания растений и средством повышения фосфатного уровня почв.

Агрохимические свойства и фосфатный режим почвы

Анализ образцов пахотного и подпахотного горизонтов почвенного разреза свидетельствует о том, что данная почва слабо обеспечена гумусом, сред-некислая, имеет недостаточную обеспеченность подвижным фосфором и слабую степень его подвижности (таблица 1).

Таблица 1.

Агрохимические показатели почвы из образцов почвенного разреза

Горизонт Гумус, % Общий азот, % Общий фосфор, % РН (сол.) Нг. М.эгаЛОО Подвижный фосфор РгО^мг/п- Степень подвижности фосфора, мг/л. Обменный калий, КаО мг/кг

Пахотный, 0-28 см 1,97 0,13 0,12 4,8 3,3 60,3 0,04 72,3

Подпахотный, 28-37 см 1,12 0,08 0,10 4,7 3,2 21,2 0,01 65,0

Доля подвижного фосфора составляет 5% от общего.

На опытном участке изучали фосфатный режим в почве контрольных вариантов и вариантов с разовым внесением 270 кг/га Р2Оз фосфоритной муки Сожского месторождения в начале и конце ротации севооборота. Из результатов, приведенных в таблице 2, следует, что применение местной фосфоритной муки положительно сказалось на фосфатном режиме почвы. Оно выразилось в значительном повышении обеспеченности почвы подвижным фосфором и степени его подвижности.

к

Таблица 2.

Изменение показателей фосфатного режима почвы

Показатели На первом году опыта В конце третьего года опыта

ИК (фон) фоН + Рфго Сож. Разница с фоном №С (фон) фон + Рф™ Сож. Разница с фоном

Содержание Р203110 Кирсанову 57 126 69 54 105 51

Подвижность фосфатов по Ско-фидду, Р203 мг/литр 0,03 0,11 0,08 0,03 0,08 0,05

Групповой состав фосфатов в вытяжках, Р205 мг/кг

Аммонийно-молибдатная (Р-Са,) 49 68 19 45 63 18

Ацетатно-молибдатная (Р-Са2) 40 81 41 46 92 46

Фтор-аммонийная (Р-А1) 19 23 4 18 28 10

Щелочная (Р-Ре) 27 38 11 28 35 7

Сернокислая (Р-СаЗ) 122 126 4 115 140 25

Сумма 1-5 вытяжек 257 336 79 252 358 106

Сумма 1-2 вытяжек 89 149 60 91 155 64

Доля 1-2 вытяжек от общей суммы, % 34 44 10 36 43 6

Существенные сдвиги произошли и в групповом составе почвенных фосфатов по Гинзбург-Лебедевой. При внесении местной фосфоритной муки на первом году доля первых двух вытяжек, характеризующих наиболее доступную часть фосфора, составляет 44%, против 34% на фоне ЫК, от суммы пяти фракций (группа активных фосфатов). Большая часть приходится на трудноусвояемые фосфаты кальция, извлекаемые сернокислой вытяжкой, а алюмо- и желе-зофосфаты занимают незначительный процент по отношению к общей сумме. Аналогичная закономерность с близкими показателями по фракциям сохраняется и по истечению трех лет.

Динамика поглощения фосфора почвой

Этот вопрос изучали в лабораторном опыте, где анализ почвенных образцов проводили в разные сроки для определения времени наступления устойчивого содержания подвижного фосфора в почве и степени его подвижности. Затем расчетным путем устанавливали затраты сожской фосфоритной муки для достижения превышения Р2О5 в почве над исходным содержанием.

Полученные данные свидетельствуют о том, что на контрольном варианте в течение всего периода, содержание подвижного фосфора по большинству определений оставалось на одинаковом уровне (72-79 мг Р2О5 на кг почвы). То же самое отмечается и по степени подвижности фосфора в почве (0.02-0.03 мг/литр). Что касается изменения прироста этих показателей от внесения сожской фосфоритной муки, то его величина зависит от доз этого удобрения и времени взаимодействия с почвой. Детально данную закономерность можно проследить на примере доз Р205, соответствующих 240 и 480 кг/га. Максимальный прирост подвижного фосфора к исходному содержанию (107 и 204 мг/кг

соответственно) отмечен на 30-й день взаимодействия. Далее разница постепенно уменьшается. С 90 по 180 день фосфатное состояние по этому показателю относительно стабилизировалось на уровне 60-68 мг/кг от дозы 240 кг/га и 125-140 мг/кг от 480 кг/га Р205. С 300 дня отмечено устойчивое равновесие подвижного фосфора в почве, которое в течение последующего годового взаимодействия установилось на уровне 50-60 мг/кг (240 кг/га) и 99-108 мг/кг (480 кг/га Р205).

Сходная картина наблюдается при определении в тех же образцах степени подвижности фосфора по методу Скофидда. Этот показатель отражает силу связи поглощенного фосфора с почвой и характеризует ее фосфатный уровень с размерностью Р2О5 мг/литр раствора. При внесении испытуемой фосфоритной муки степень подвижности фосфора усиливалась с возрастанием ее доз, начиная с первых дней взаимодействия. Стабилизация этой величины отмечена, спустя 90 дней от начала компостирования. К этому периоду, в результате внесения 480 кг/га Р20^ степень подвижности фосфора в почве увеличилась на 0.10 мг/литр.

Таким образом, внесение фосфоритной муки в количестве, соответствующем 100 кг/га Р2О5, обеспечивает к наступлению равновесного состояния прирост подвижного фосфора в почве на 21-25 мг/кг и повышает его подвижность на 0.016-0,020 мг/литр.

Влияние фосфоритной муки Сожского месторождения на урожайность различных культур

Данные, полученные в вегетационном опыте, свидетельствуют о том, что при проведении учета урожая ячменя выявилась высокая эффективность как суперфосфата, так и фосфоритной муки. Применение местной фосфоритной муки обеспечило прибавку сухой надземной массы 6-8, а суперфосфата - 11-16 г/сосуд. Но отношению к равной дозе суперфосфата эффективность местной фосфоритной муки составляет около 60%, а двойное количество приближается к одинарной его дозе. Суперфосфатный эквивалент (Рф:Рс) в данном случае составил 75%. Учитывая многократную разницу в их стоимости и длительное последействие фосфоритной муки, можно считать, что применение се выгодно даже в повышенных дозах.

Более четкая картина по эффективности местной фосфоритной муки проявилась в полевом опыте, о чем свидетельствуют данные урожайности озимой ржи, овса и многолетних трав (таблица 3). Они говорят о том, что при некоторой разнице урожайности по годам, вызванной неадекватностью метеоусловий, общие закономерности в действии сожской фосфоритной муки были одинаковые.

В среднем за три года, при урожайности озимой ржи на фоне №С 31.2 ц/га, прибавки от внесения местной фосфоритной муки составили 5.7-9.2 ц/га. Сожская и егорьевская продукция в равных дозах обеспечила одинаковые прибавки зерна озимой ржи.

Таблица 3.

Влияние сожской фосфоритной муки на урожайность кулыур севооборота

Вариант Урожайность на фоне МК и прибавка от фосфоритной муки, ц/га

Озимая рожь (зерно)

1993 1994 1995 В среднем

Ж-фон 27,6 33,2 32,7 31,2

ЫК + Рф90 Егорьевская (ежегодно) 7,1 7.4 3,4 5,9

№С + Рф90 Сожская (ежегодно) 7,4 6.9 3,0 5,7

ЫК + Рф270 Сожская (на 3 года) 9,2 9,4 3,6 7,4

№С + Рф540 Сожская (на б лет) 11,6 11.5 4,7 9,2

НСР 05, ц/га 1.5 4,1 2,1

Овес (зерно)

1994 1995 1996 В среднем

№С-фон 31,4 22,7 33,9 29,3

ЫК + Рф90 Егорьевская (ежегодно) 4,3 4,4 3,1 4,0

ЫК + Рф90 Сожская (ежегодно) 4.9 4,6 2,3 4,0

ЫК + Рф270 Сожская (на 3 года) 2.8 4,5 3,7 3,7

ЫК + Рф540 Сожская (на 6 лет) 3,7 4,9 2,9 3,9

НСР 05, ц/га 1,7 2,1 3,9

Многолетние травы (сено)

1995 1996 1997 В среднем

ЫК-фон 67,3 73,9 49,4 63,5

ЫК + Рф90 Егорьевская (ежегодно) 4,0 9,0 6,2 6,4

№С + Рф90 Сожская (ежегодно) 3,1 7,6 5.4 5,4

ЫК + Рф270 Сожская (на 3 года) 5,6 10,2 6,2 7,4

ЫК + Рф540 Сожская (на 6 лет) 7,4 11.8 7,4 8,9

НСР 05, ц/га 3,0 3,9 2,1

Хорошее действие фосфоритная мука оказала и на второй культуре севооборота - овсе. На всех вариантах с ее применением получено дополнительно к фону, где урожайность составила 29.3 ц/га, от 3.7 до 4.0 ц/га зерна овса.

Существенное влияние фосфоритная мука Сожского месторождения оказывает и на урожайность сена многолетних трав с прибавкой к фону 5.4-8.9 ц/га.

Эффективность суперфосфата и сожской фосфоритной муки в зависимости обеспеченности почвы подвижным фосфором

Исследования такого рода выполнены в полевом опыте, где, как уже отмечалось, эффективность фосфорных удобрений изучали на различных фосфорных фонах.

Таблица 4.

Влияние сожской фосфоритной муки и суперфосфата на урожайность озимой ржи при различной обеспеченности почвы подвижным фосфором

Вариант Урожайность на фоне NK и прибавка от фосфорных удобрений, iVra

1993 1994 1995 В среднем

Содержание Р205 в почве - 72 мг/кг

NK - фон 30,4 32,4 38,6 33,8

NK + РсЗО 8,4 6,8 4,0 6.4

NK + РсбО 15,9 13,3 4,0 11.1

NK + Рс90 18,8 16,0 5,2 13,4

NK + РфбО Сожская 6,8 5,9 3,5 5,4

НСР 05, ц/га 3,0 3,9 4,2

Содержание Р205 в почве -130 мг/кг

NK - фон 43,9 49,2 42.5 45,2

NK + РсЗО 4,8 3,0 0,8 2,9

NK+РсбО 4,8 4,4 2,7 3,9

NK + Рс90 6,1 4,2 3,4 4,6

NK + РфбО Сожская 2,8 3,1 1,3 2,4

НСР 05, ц'га 2,4 3,6 3

Содержание Р205 в почве - 200 miYkt

NK - фон 45,3 49,8 43.9 46,3

NK + РсЗО 5,3 2,5 -0,2 2,6

NK + РсбО 3,8 2,9 1,5 2,8

NK + Рс90 3,6 5,1 1,1 3,3

NK + РфбО Сожская 2,1 2,2 1,1 1.8

FICP 05, ц/га 2,7 3,9 3,6

Содержание Р205 в почве - 400 м г/кт

NK - фон 49,6 54,3 47,0 50,3

NK + РсЗО 2,9 2,5 0 1,8

NK + РсбО 5,3 1,9 -0,9 2,1

NK + Pc90 4,2 5,2 -0,8 2,9

NK + РфбО Сожская 3,1 0,4 0,4 1,3

НСР 05, ц/га 2,7 5,1 3,9

Из таблицы 4 следует, что при возделывании ржи на фоне 72 мг Р205 на кг почвы отмечено наибольшее действие фосфорных удобрений в особенности на первом и втором году, где прибавки урожая составили 7-19 и 6-16 ц/га соответственно. На третьем году они снизились до 3-5 ц/га. В среднем за 3 года от фосфорных удобрений дополнительно к фону получено 5-13 ц/га зерна озимой ржи. Как по годам, так и средним величинам, местная фосфоритная мука в равных дозах с суперфосфатом (Р60) эквивалентна ему на 50%, а в дозе 30 кг/га Р205 имела близкие показатели (прибавка 5.4-6.4 ц/га).

При содержании в почве P2Os 130 мг/кг величина прибавки от фосфорных удобрений снизилась в 2-3 раза по отношению к предыдущему фосфатному фону и в среднем за 3 года составила 2.4-4.6 ц/га. Заметно сократилась разница между действием суперфосфата и фосфоритной муки.

С повышением содержания Р205 в почве до 200 мг/кг эффективность фосфорных удобрений в первые два года сохраняется на уровне предыдущего, а на третьем году резко падает до несущественных величин (0-1.5 ц/га). Средние показатели по прибавкам к контролю в данном случае составили 1.8-3.3 ц/га. Разница в действии суперфосфата и сожской фосфоритной муки составила 1 ц/га.

На последнем фосфорном фоне (Р205 400 мг/кг) продолжается снижение эффективности фосфорных удобрений. Если на первом и втором году она еще заметна, то на третьем имеет нулевой результат. Среднегодовые показатели здесь составляют 1.3-2.9 ц/га, где местная фосфоритная мука близка к суперфосфату как в равной, так и меньшей дозе.

Таблица 5.

Влияние сожской фосфоритной муки и суперфосфата на урожайность овса при различной обеспеченности почвы подвижным фосфором

Вариант Урожайность на фойе ЫК и прибавка от фосфорных удобрений, и/га

1994 1995 1996 В среднем

Содержание Р205 в почве - 72 мг/кг

Ж-фон 25,8 20,8 32,7 26,4

Ж + РсЗО 5,0 3,2 3,9 4,1

Ж+РсбО 6,1 4,1 4,6 5,0

Ж + Рс90 7,7 4,4 4,0 5,4

Ж + РфбО Сожская 4,2 3,0 4,0 3,8

НСР 05, ц/га 2,4 3,7 4,9

Содержание Р205 в почве - 130 мг/кт

Ж-фон 28,9 21,7 35,7 28,8

Ж + РсЗО 2,8 3,3 1,5 2,5

Ж + РсбО 3,4 4,6 2,5 3,5

КК+ Рс90 4,5 3,3 1,6 3,1

Ж + РфбО Сожская 0,7 2.0 0,7 1,1

НСР 05, и/га 3,0 1,8 4,5

Содержание Р205 в почве - 200 мг/кг

Ж-фон 31,1 25,7 36,9 31,2

Ж + РсЗО 0,8 1,0 1,0 1,0

Ж + РсбО 1,7 0 1,3 1,0

Ж + Рс90 2,2 -0,1 0,6 0,9

Ж + РфбО Сожская 0,4 0,1 1.6 0,7

НСР 05, ц/га 3.3 2,1 1,8

Содержание Р205 в почве - 400 мг/кг

Ж - фон 32,5 27,9 38,2 32,9

Ж + РсЗО и 0,7 1,3 1,1

Ж + РсбО 1,6 0,8 1.3 1,2

Ж+Рс90 1,9 0,3 1,1 1,1

Ж + РфбО Сожская 0,7 1,0 0,9 0,9

НСР 05, ц/га 3,3 2,7 2,7

Меньшая отзывчивость на фосфорные удобрения проявилась на овсе (таблица 5). Здесь даже при содержании в почве Р2Оз 72 мг/хг прибавки по годам колебались в пределе 4-8, 3-4, 4-5 ц/га при среднегодовых показателях 4-5 ц/га. Эффективность местной фосфоритной муки приравнивается к дозе суперфосфата (Рсзо) и близка к дозе Рсбо-

Таблица 6.

Влияние сожской фосфоритной муки и суперфосфата на урожайность сена многолетних трав при различной обеспеченности почвы подвижным фосфором

Вариант Урожайность на фоне №С и прибавка от фосфорных удобрений, ц/га

1993 1 1994 1 1995 | В среднем

Содержание Р205 в почве - 72 мг/кг

№С - фон 64,7 82,3 39,0 62,0

ЫК + РсЗО 4,4 3,7 4,6 4,2

Ж + РсбО 5,6 6,2 6,2 6,0

Ж + Рс90 7,3 6,3 6,3 6,6

Ж + Р4>60 Сожская 5,2 4,8 5,1 5,0

НСР 05, ц/га 2,2 2,1 2,1

Содержание Р205 в почве -130 мг/кг

Ж-фон 68,9 85,6 57,5 70,7

Ж + РсЗО 3,1 2,5 1,0 2,2

Ж + РсбО 5,3 3,3 4,4 4,3

Ж + Рс90 6,8 4,5 6,0 5,7

Ж + РфбО Сожская 5.9 2,3 1,5 3,2

НСР 05, ц/га 2.9 2,6 3,7

Содержание Р205 в почве - 200 мг/кг

№С - фон 68,1 86,1 63,2 72,5

Ж+РсЗО 2,9 2,1 0 1,6

Ж + РсбО 3,1 3,0 0,5 2,2

Ж+Рс90 7,1 5,0 1,9 4,6

Ж + РфбО Сожская 3,5 2,0 0,3 1,9

НСР 05, ц/га 2,4 4,1 2,0

Содержание Р205 в почве - 400 мг/кг

Ж-фон 83,2 89,1 67,0 79,8

Ж + РсЗО 0,9 1 0,6 0,8

Ж + РсбО 1,1 1,6 1,1 0,9

Ж + Рс90 0,1 2,4 1,8 1,4

Ж + РфбО Сожская 0,8 1.0 0,2 0,7

НСР 05, ц/га 4,5 2,9 2.4

На фоне с содержанием Р2О5 в почве 130 мг/кг эффективность фосфорных удобрений и в особенности фосфоритной муки снижается. То же самое можно сказать и по другим, более высоким фосфорным фонам, где среднегодовые показатели по всем вариантам с фосфорными удобрениями не превышают 1 ц/га в сравнении с контролем.

На многолетних травах максимальная эффективность фосфорных удобрений проявилась при минимальной обеспеченности почвы фосфором опытного участка, т.е. 72 мг Р2О5 на кг почвы (таблица 6). В данном случае прибавки от фосфора по соответствующим вариантам во всс годы были одинаковыми, что, естественно, отразилось и ни среднегодовых показателях. Они оказались весьма близкими и составили от 4 до 6 ц/га. Местная фосфоритная мука здесь практически не уступала суперфосфату.

На втором фоне обеспеченности почвы подвижным фосфором (Р205 130 мг/кг) прибавки урожая от фосфорных удобрений к контролю изменились в меньшую сторону незначительно, кроме фосфоритной муки, эффективность которой снизилась по среднегодовому показателю до 3.2 ц/га или на 1.1 ц/га меньше варианта с суперфосфатом Рс«>. Дальнейшее повышение обеспеченности почвы фосфором привело к снижению эффективности как суперфосфата, так и фосфоритной муки, в особенности на последнем фоне (Р205 400 мг/кг).

Продуктивность звена севооборота и оценка эффективности Сожской фосфоритной муки и суперфосфата.

Проанализировав эффективность фосфоритной муки по каждой культуре, целесообразно рассмотреть ее в звене севооборота, как предусмотрено схемой опыта. Представление об этом дают материалы, приведенные в таблице 7. Здесь можно проследить как за действием ежегодных доз фосфора (Рфю), так разовым внесением на три года (Рф27о). Имеется и резервный вариант Рфмо, рассчитанный на 6 лет. Отметим сразу, что фосфоритная мука Сожского и Егорьевского месторождений при ежегодном внесении на всех культурах действовала одинаково, обеспечив практически равные прибавки урожая. Разовая доза местной фосфоритной муки (270 кг/га на 3 года) при возделывании озимой ржи на первом году квалифицировалась как ее прямое действие. Этот вариант заметно опередил два предыдущих, обеспечив прибавку к фону 7.4 ц/га против 5,7-5,9 ц/га от дозы Рф»о.

На овсе как ежегодные, так и разовые дозы фосфоритной муки, рассматриваемые теперь и далее как в последействии, показали одинаковый результат (прибавка 3,7-4,0 ц/га). На многолетних травах дополнительный урожай от ежегодного внесения местной фосфоритной муки (Рфэд) составил 5,4 ц/га, а за счет последействия Рф^о-мо возрос соответственно на 7,4 и 8,9 ц/га. Подсчет общей (суммарной) продуктивности культур за три года свидетельствует о том, что на фоне >ПС получено 86,4 ц/га з.е. Ежегодное внесение фосфоритной муки по 90 кг/га Р205, что в сумме составило 270 кг/га Р2О5, дало 98,1 -98,7 ц/га или на 11,7-12,3 ц/га з.е. выше контроля. Та же доза фосфоритной муки (Рф^о), но внесенная один раз под первую культуру, обеспечила 100,5 ц/га, что на 14,1 ц/га з.е. больше фона 1ЧК и на 2 ц/га з.е. выше ежегодной дозы Рф?о-

Таблица 7.

Влияние сожской фосфоритной муки на урожайность сельскохозяйственных культур, продуктивность

севооборота и экономические показатели

Взрщкг В среднем за 1 гол Ц'га Суммарная продуктивность, ц/га з.е. Среднегодовая ПрОД}ИЯЕНОСТЬ севооборота, ц'га з е. Прибавка, ц'га з.е. Окупаемость 1 КГД.В. РгОх з.е. Энергетический КПД, ед.

Озимая рожь 1993-1995 гг. Овес 1994-1996 гг. Многолетние травы (сено) 1995-1997 гг.

урожай Прибавка >рсжай прибавка урокаЛ прибаыа урожаЯ прибавка

КК-фон 31.2 - 293 - 63,5 - 86.4 - 28.8 - - -

КК+Рф90 Егорьевская (ежегодно) 37,1 5,9 ззз 4,0 69,9 6,4 98,7 123 32,9 4,1 4,6 13

МК+Рф90 Сожскаж (ежегодно) 36,9 5,7 333 4,0 68,9 5,4 98,1 11,7 32,7 3,9 4,3 18

МК+Рф270 Сожская (на 3 года) 38,6 7,4 33,0 3,7 70,9 7,4 100,5 14,1 33,5 4,7 5,2 22

КК+Рф540 Сожская (на 6 лет) 40,4 9,2 33,2 3,9 72,4 8,9 103,2 16,8 34,4 5,6 3,1 13

Как суммарные, так и среднегодовые прибавки урожая позволяют оценить окупаемость 1 кг Р205 фосфоритной муки дополнительным урожаем. В данном случае этот показатель в зависимости от доз фосфора находится в пределе 3-5 кг з.е. Причем оба вида продукции (промышленная и местная) имели одинаковую окупаемость дополнительным урожаем, хотя производство местной фосфоритной муки обходится значительно дешевле промышленной. Об этом свидетельствует весьма высокая энергетическая эффективность сожской фосфоритной муки, составившая при ежегодной дозе 18, а разовом внесении ее эквивалента - 22 единицы.

Что касается продуктивности севооборота на различных фонах по обеспеченности почвы подвижным фосфором, то эта величина повторяет закономерности, отмеченные по каждой культуре.

Рассматривая эффективность суперфосфата и сожской фосфоритной муки при содержании в почве Р205 72 мг/кг, находим (таблица 8), что величина среднегодовой продуктивности в первом случае составила 32.6-35.6, во втором 32.3 ц/га з.е., т.е. действие местной фосфоритной муки здесь приравнивается к варианту Рсзо.

Таблица 8.

Эффективность фосфорных удобрений в зерно-травяном севообороте при различном содержании подвижного фосфора в почве, 1993-1997 гг.

Вариант Среднегодовая продуктивность, ц/га з.е. Прибавка, ц/га з.е. Окупаемость 1 кгд.в. з.е. Энергетический КПД, ед.

Содержание Р205 в почве - 72 мг/кг

NK-фон 28,6 -

NK + РсЗО 32,6 4,0 20,0 9

NK+РсбО 34,7 6,1 15,3 7

NK + Рс90 35,6 7,0 11,7 5

NK + РфбО Сожская 32,3 3,7 9,3 39

Содержание Р205 в точве - 130 мг/кг

NK-фон 34,5 -

NK + РсЗО 36,5 2,0 10,0 5

NK + PcóO 37,5 3,0 7,5 4

NK + Pc90 37,9 3,4 5.7 3

NK + РфбО Сожская 36,2 1,7 4,3 18

Содержание Р205 в почве - 200 мг/кг

NK - фон 35,9 - - -

NK + РсЗО 37,3 1.4 7,0 3

NK + РсбО 37,4 1,5 3,8 2

NK + Pc90 38,0 2,1 3,5 2

NK + Р660 Сожскил 36,9 __ 1,0 2,5 12

Сидш»ш<н« P20S n шчва - ilOO miV ir

NK-фон 3S,8 -

NK + РсЗО 39,7 0,9 4,5 2

NK + РсбО 40,0 1,2 3,0 1

NK + Pc90 40,3 1,5 2,5 1

NK + РфбО Сожская 39,5 0,7 1,8 6

На фоне Р205 130 мг/кг сожская фосфоритная мука практически не уступала суперфосфату в дозах Рсзо и Рс«). Еще менее заметная разница в эффективности этих удобрений отмечена на почве с обеспеченностью Р20; 200 мг/кг (36.9-37.4 ц/га з.е.) и 400 мг/кг (39.5-40.0 ц/га з.е.). По окупаемости 1 кг Р205 дополнительным урожаем сожская фосфоритная мука заметно отстает от суперфосфата с такой же дозой Р205 на первом фосфорном фоне и выравнивается с ним на повышенных фосфорных фонах. Что касается энергетической эффективности, то по этому показателю местная фосфоритная мука имела многократное преимущество перед суперфосфатом.

Таблица 9.

Влияние фосфоритной муки на содержание тяжелых металлов в почве (1995), мг/кг

Вариант Кадмий Свинец Кобальт Стронций Молибден Цинк Медь

NK 1,0 2 3 12 1,1 40 10

NK+Рфи, Егорьевская (ежегодно) 1,1 3 4 15 1,2 42 12

NK 1 РФ«, Сожская (ежегодно) 1,1 3 4 15 1Д 42 12

NK+Рф„„ Сожская (на 3 года) 1,2 4 4 16 1,2 43 13

NK+Рфмо Сожская (на 6 лет) 1,3 4 5 15 1,2 43 15

ПДК, мг/кг 3,0 32 10 90 10 85 35

Наряду с приемлемой на данный период времени экономической и энергетической оценкой эффективности фосфоритной муки Сожского месторождения, изучали ее экологическое воздействие на почвенную среду и растения. Для исследования выбран участок, где возделывали многолетние травы - последнюю культуру звена севооборота. В образцах пахотного горизонта почвы, взятых со всех вариантов опыта, определяли общее содержание тяжелых металлов, включая микроэлементы.

Данные таблицы 9 свидетельствуют об отсутствии существенного накопления в почве тяжелых металлов за счет местной фосфоритной муки, поскольку все показатели укладываются в установленные санитарными правилами лимиты ПДК.

Выводы

1. Фосфоритная мука, полученная на базе сожских фосфоритов, содержит до 17% Р2О5, ряд жизненно важных макро-микроэлементов (кальций, магний, сера, цинк, кобальт, бор, медь, марганец), а также незначительное количество примесей из тяжелых металлов, природных радионуклидов и токсических ве -щсств (кадмий, свинец, стронций, уран, торий, хром, фтор).

2. Внесение сожской фосфоритной муки способствует повышению содержания подвижного фосфора в почве и улучшению его подвижности. На период равновесного состояния внесение каждых 100 кг/га Р205 обеспечивает

превышение содержания подвижного фосфора над исходным по Кирсанову на 20-25 мг/кг, а степени его подвижности по Скофидду - на 0.016-0,020 мг/литр.

3. Установлено существенное изменение в групповом составе почвенных фосфатов. За счет применения местной (¡юсфоритной муки (270 кг/га Рг05) через год после внесения прирост водорастворимых фосфатов первой фракции (Р-СаО по отношению к фону Ъ1К составил 19 мг, второй (Р-Са2 - дикальций - магний фосфаты) - 41 мг, третьей (Р-А1) - 4 мг, четвертой (Р-Ре) - 11 мг, пятой фракции (Р-Са3 - малодоступные фосфаты) - 4 мг/кг. В конце третьего года имеем близкие показатели, кроме фракции Р-Са3 с разницей 25 мг/кг.

4. Применение сожской фосфоритной муки оказывает положительное влияние на урожайность всех культур севооборота. В среднем за 3 года от ежегодного применения 90 кг/га Р205 дополнительно к фону МК получено 5.7 ц/га зерна озимой ржи, 4 ц/га овса, 5.4 ц/га сена многолетних трав. Аналогичные ] показатели получены и в варианте с егорьевской ({юсфоритной мукой (РФ90). I Разовая доза местной фосфоритной муки (Рфэто на 3 года) обеспечила несколь- | ко больший дополнительный урожай на озимой ржи и многолетних травах. ,

5. Фосфоритная мука служит надежным средством для создания искусственных фосфатных фонов. Внесение ее в почву (исходное содержание Р205 72 мг/кг, степень подвижности - 0.03 мг/литр) в количестве 300, 600, 1200 кг/га Р205 обеспечило повышение содержания подвижного фосфора к моменту стабилизации (после годового взаимодействия) до 130, 200, 400 мг Рт05 на кг почвы, а степени подвижности - до 0.08; 0.14; 0.20 мг/литр.

6. Изучение действия суперфосфата и сожской фосфоритной муки на фонах с различной обеспеченностью подвижным фосфором показало, что их эффективность падает по мере возрастания содержания РгО$ в почве. Максимальные прибавки урожая зерна озимой ржи, овса и сена многолетних трав (5.411.1; 3.8-5.0; 5.0-6.0 ц/га) отмечены на первом фоне с содержанием Рг05 72 мг, минимальные (1.3-2.1; 0.4-1.2; 0.6-0.5 ц/га) - при содержании 400 мг Р205 на кг почвы. В первом случае действие местной фосфоритной муки составляло 50% от аналогичной дозы суперфосфата (Рсзд). С повышением содержания Р2О5 в почве разница между ними сглаживается.

7. Сожская фосфоритная мука проявила высокую эффективность на продуктивность севооборота. В сумме за 3 года прирост урожая в варианте с ежегодным внесением Рф^, составил 11.7 ц/га з.е. Такой же показатель (12.3 ц/га з.е.) имеем и гю егорьевской фосфоритной муке. Разовое (запасное) внесение 3-летней дозы местной фосфоритной муки (Рфгто) обеспечило более высокую прибавку к фону >ТК (14.3 ц/га з.е.).

8. Применение местной фосфоритной муки, как и промышленной, в звене севооборота обеспечивается достаточно хорошей окупаемостью дополнительной продукцией возделываемых культур. Так, на 1 кг Р2О5 приходится от 4 до 5 кг з.е. в вариантах с суммарной дозой 270 кг/га Рг03 с некоторым преимуществом внесения ее однократно в запас. Во всех случаях отмечена очень высокая энергетическая эффективность сожской фосфоритной муки и отсутствие ее негативного воздействия на экологическую ситуацию.

Предложения

1. Фосфоритную муку Сожского месторождения следует использовать в системе зерно-травяного севооборота в качестве эффективного фосфорного удобрения, внесенного однократно в запас из расчета 270 кг/га Р205 на 3 года.

2. В рекомендуемых дозах ее целесообразно применять для фосфоритова-ния почв с кислой реакцией среды и недостаточно обеспеченных подвижным фосфором в близлежащих к месторождению районах.

3. При закладке опытов, касающихся изучения эффективности удобрений в зависимости от обеспеченности почвы подвижным фосфором, целесообразно использовать фосфоритную муку из местных или промышленных ресурсов для создания разных фосфатных фонов на одном участке. Дозы Р205 определяют

¡расчетным путем (каждые 100 кг/га Р205 обеспечивают превышение над исходным 21-25 мг Р2СЦ на кг почвы к моменту равновесия: год в полевых условиях, полгода - в вегетационных и лабораторных опытах).

Список работ, опубликованных по теме диссертации

1. Влияние фосфоритной муки Сожского месторождения на урожайность озимой ржи. Информационный листок Смоленского ЦНТИ, № 26, 1995 (в соавторстве).

2. Сравнительная эффективность фосмуки Сожского и Егорьевского месторождений. Тезисы докладов XXX конференции «Эффективность применения средств химизации и продуктивность сельскохозяйственных культур», ВИУЛ, РЛСХН. - М., 1995.

3. Э<]>фективность минеральных удобрений под озимую рожь в зависимости от фосфорного фона дерново-подзолистой почвы. Тезисы докладов XXX конференции «Э<}х})ективность применения средств химизации и продуктивность сельскохозяйственных культур», ВИУЛ, РЛСХН. - М., 1995.

4. Перспективы использования фосфоритов Сожского месторождения в земледелии Смоленской области. - Ж. «Химия в сельском хозяйстве», № 6, 1995 (в соавторстве).

5. Химический состав фосфоритов Сожского месторождения. Бюллетень ВИУЛ, № 110 «Биологические основы интенсификации земледелия». - М., 1997.

6. Результаты исследований по изучению сожских фосфоритов в условиях Смоленской области. Доклады межвузовской научной конференции (Смоленский сельхозинститут). - Смоленск, 1997 (в соавторстве).

7. Лгроэкологическая эффективность сожской фосфоритной муки на гречихе. Материалы международной научно-практической конференции «Проблемы сельскохозяйственного производства в изменяющихся экономических условиях», ч. 2, р. 1, Смоленский сельхозинститут. - Смоленск, 1999 (в соавторстве).