Бесплатный автореферат и диссертация по сельскому хозяйству на тему

ЭФФЕКТИВНОСТЬ ШЛАКА И ИЗВЕСТИ ПРИ РАЗЛИЧНЫХ УРОВНЯХ МИНЕРАЛЬНОГО ПИТАНИЯ И ВЛИЯНИЕ ИХ НА ПРЕВРАЩЕНИЕ АЗОТНЫХ УДОБРЕНИИ В ДЕРНОВО-ПОДЗОЛИСТОЙ ПОЧВЕ

ВАК РФ 06.01.04, Агрохимия

Автореферат диссертации по теме "ЭФФЕКТИВНОСТЬ ШЛАКА И ИЗВЕСТИ ПРИ РАЗЛИЧНЫХ УРОВНЯХ МИНЕРАЛЬНОГО ПИТАНИЯ И ВЛИЯНИЕ ИХ НА ПРЕВРАЩЕНИЕ АЗОТНЫХ УДОБРЕНИИ В ДЕРНОВО-ПОДЗОЛИСТОЙ ПОЧВЕ"

МИНИСТЕРСТВО СЕЛЬСКОГО ХОЗЯЙСТВА СССР

МОСКОВСКАЯ ОРДЕНА ЛЕНИНА И ОРДЕНА ТРУДОВОГО КРАСНОГО ЗНАМЕНИ СЕЛЬСКОХОЗЯЙСТВЕННАЯ АКАДЕМИЯ нманм К. А. ТИМИРЯЗЕВА

¿¿/¿б На правах рукописи

Леонид Ананьевич МЕРЗЛЯКОВ

ЭФФЕКТИВНОСТЬ ШЛАКА И ИЗВЕСТИ ПРИ РАЗЛИЧНЫХ УРОВНЯХ МИНЕРАЛЬНОГО ПИТАНИЯ И ВЛИЯНИЕ ИХ НА ПРЕВРАЩЕНИЕ АЗОТНЫХ УДОБРЕНИИ В ДЕРНОВО-ПОДЗОЛИСТОЙ ПОЧВЕ

(Специальность 06.01.04 — агрохимия)

Автореферат диссертации на соискание ученой степени кандидата сельскохозяйственных наук

МОСКВА —1979

Рош-г^икЛ - Л сьТ&мса.

Диссертация выполнена на кафедреагрономической и биологической химии Московской сельскохозяйственной академик имени К. А. Тимирязева.

Научный руководитель — кандидат сельскохозяйственных наук доцент Ф. А, Юдин,

Официальные оппоненты: доктор биологических наук профессор Е. В, Юдинцева, кандидат сельскохозяйственных наук старший научный сотрудник Е. А. Андреева.

Ведущее предприятие—Ижевский сельскохозяйственный институт.

Зашита диссертации состоится' * . . . .

1979 г, в « ш час. на заседании Специализированного совета К-120.35.01 при Московской сельскохозяйственной академии имени К. А. Тимирязева.

Адрес: 127550. г. Москва И-550, ул. Тимирязевская, 49.

Сектор зашиты диссертаций ТСХА.

~ " :омиться в ЦНБ ТСХА.

. 1979 г/

Ученый секретарь Специализированного совета

ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫ

Актуальность проблемы. Необходимым условием эффективного использования все более возрастающих доз минеральных удобрений на кислых дерново-подзолистых почвах является известкование. Однако известковых удобрений в настоящее время производится недостаточно. В постановлении июльского (1978 г.) Пленума ЦК КПСС «О дальнейшем развитии сельского хозяйства СССР» принято, что в ближайшее время необходимо решить вопрос о достаточном производстве извести, особенно для нужд Нечерноземной зоны. В связи с этим важное значение приобретает изыскание резервов известковых материалов, одним из которых являются отходы металлургической промышленности—мартеновские шлаки. Исследования показывают, что шлаки по действию на урожай сельскохозяйственных культур и их качество не уступают извести, а в ряде случаев даже превосходят ее. При этом вопросы рационального использования мартеновских шлаков на различных уровнях минерального питания изучены еще недостаточно. Кроме того, при известковании дерново-подзолистых почв, которые характеризуются низким содержанием азота, важное значение приобретает изучение вопросов, связанных с влиянием шлака на превращение азотных удобрений в почве, на использование растениями азота почвы и внесенных удобрений. Вопросы азотного питания растений при известковании почвы шлаком являются в настоящее время совершенно неизученными. Изучение этих вопросов имеет важное теоретическое и практическое значение.

Цель исследований. Цель наших исследований заключалась в изучении следующих вопросов:

1. Сравнительная эффективность шлака и извести на различных уровнях минерального питания.

2. Изменение агрохимических свойств почвы под влиянием удобрений, шлака и извести.

3. Азотное питание растений при известковании почвы шлаком и известью.

4. Экономическая эффективность шлака и извести в зависимости от уровня минерального питания.

Научная новизна работы. Научная значимость результа-татов исследования состоит в том, что впервые получены данные по сравнительной эффективности различных доз шлака и извести в зависимости от уровня азотного питания, а также впервые с использованием стабильного изотопа 15М проведено детальное изучение влияния шлака в сравнении с известью на превращение азотных удобрений в дер ново-подзол и стой почве: определены размеры использования растениями азота из удобрений, их иммобилизация и потери. Показана динамика распределения азота удобрения по фракциям органического вешества почвы при внесении шлака, а также влияние его на размеры использования растениями иммобилизованного азота удобрения в последействии.

Практическая ценность и реализация результатов исследования. Результаты исследования могут быть использованы при составлении системы применения удобрений на кислых дер ново-подзолистых почвах, для известкования которых в качестве известкового материала будет использован мартеновский шлак. Полученные экспериментальные данные по балансу азота могут быть использованы для обоснования доз азотных удобрений в условиях известкования почвы шлаком, с учетом влияния его на размеры использования растениями азота удобрения и усвоения азота почвы;

Апробация работы. Результаты исследований докладывались на IV конференции молодых ученых Института агрохимии и почвоведения АН СССР, г. Пущино в 1978 году и на научной конференции ТСХА в 1978 году.

Объем работы. Дисссртация изложена на 142 страницах машинописного текста, включая 4 рисунка и 28 таблиц. Вспомогательный материал диссертации представлен в 21 приложении. Список использованной литературы включает 315 наименований, в том числе 55 иностранных.

Условия и методика исследований. Экспериментальная работа включает 3 многолетних полевых, 3 вегетационных опыта, два из них многолетних, а также лабораторный опыт и лабораторные исследования, выполненные в течение 1974— 1978 гг. в совхозах Удмуртской АССР и на кафедре агрономической и биологической химии ТСХА.

Два многолетних полевых опыта были проведены в ОПХ «Уромское» Малопургинского'района УАССР. Первый полевой опыт был заложен на дерново-подзолистой сред несу глинистой почве в звене прифермского севооборота, в котором воз-делывались в 1975 и 1977 гг. кукуруза на силос (Буковин-ская ЗТВ), в 1976 году—смесь горох—овес—подсолнечник на силос (Красноуфнмский 70, Золотой дождь, Маяк). Опыт заложен по схеме, представленной в табл. 2, повторность опыта 4-кратная, площадь опытной делянки 100 ма, учетной — 68 ма.

Второй полевой опыт был ¿¿ложен на дер ново-подзолистой супесчаной почве в звене полевого севооборота с чередованием культур:: гречиха (Богатырь) в ЗЭТ5 году, ячмень (Крас-ноуфимскнй 95) в 1976 году ¡1 смесь горох — подсолнечник (Красноуфимский 70, Маяк) на силос в 1977 году. Опыт проведен по схеме, включающей 22 варианта {табл. 4), в 3-кратной повторности, плошадь опытной делянки 60 ма, учетной —

уиЬ

Таблица I

Агрохимическая характеристика исходных почв в опытах

ОСченнэя кислотность РА»' КаО

Азот, рНео*' № 3 о о и о "О „ со и ¡с Иг 5 Са Ме V А1 по Кирса* " лову

% мэкв/100 г % ИГ Л 00 г

Полевой опыт № I, ОПХ «Уромское», УАССР, 1975—1977 гг.

0,131

4.8

1.02 0,42 5.0

7,3 5,4

1.5

59.4 5,4 6.7 13,2

Полевой опыт ЛЬ 2, ОПХ «Уромское», УАССР, 1973—1977 гг.

0,083

4.8

0,50

0.30

"3.0

3.0

2.1

0,5 50,0 1,8 4,8 8.2

Полевой опыт № 3, Сарапульскнй совхоз-техникум, 1975—1977 гг.

0.107

4,8

0.С0

0,30 3.0

4,5 3,2

1,0 60,0

2,7

Вегетационный опыт Л I, 1974—1977 гг.

0.140

4,1 0,77 0,43

4.2

6.0 4.0

1.1 158,8 3,

8.0

7.0

10,0

4.5

Вегетационные олыты.\Ш 2, 3, лабораторный опыт, 1978—1977 гг.

0,088

4.1 1,50 0,60 6,1

3.8

2.8 0,6

38.4 8.1

1.0

7 Л

Третий многолетний полевой опыт, проводился в теченне 1975—1977 годов на дерново-подзолистой среднссугл инистой почве Сарапульского совхоза-техникума УАССР. Схема опыта представлена в табл. 3. Опытная культура — ячмень {Красно-уфимский 95), повторностЬ 4-кратная, площадь опытной делянки.100 м3, у четкой — 68 м2,

Минеральные удобрения в виде аммиачной селитры, суперфосфата и хлористого калия вносились ежегодно согласно схеме опытов. Для известкования: почв в полевых опытах использовали мартеновский шлак Ижевского металлургического комбината со следующем химическим составом: СаО — 40,0%, М(гО— 8.2%, МпО—4,7%, БЮг— 14,3%, Ре203 — 6,8%, ИеО— 14,0%, ЛЬОз — 6,2%, Рг05— 1,0%, Действие н последействие шлака изучалось в сравнении с известью п форме доломитизироваиной известняковой муки. Агрохимическая характеристика исходной почвы опытов дана в табл. 1.

В период проведения полевых опытов (1975—1977 гг.) метеорологические условии,' за исключением 1975 года, были вполне благоприятны для роста и развития сельскохозяйственных растений.

Первый вегетационный опыт был проведен в течение 1974— 1977 годов на дерново-подзолистой среднесуглинистой почве Рузского района Московской области (бывший учхоз «Дубки). Для проведения опыта были использованы полиэтиленовые сосуды на 6 кг почвы, повторностъ опыта 3-кратная^ Азотное удобрение в виде аммиачной селитры в дозе 600 и 1200 мг/еосуд вносили ежегодно согласно схеме опыта (табл. 5). Во втором и третьем вегетационных опытах была использована неокультуренная дерново-подзолистая средне-суглинистая почва с Лесной дачн ТСХА, опыты были проведены в стеклянных сосудах на 2,5 кг почвы. Второй вегетационный опыт был заложен в 6-кратной повторности. Азот в дозе 230 и 460 мг/сосуд вносили в виде немеченой и меченной 15М аммиачной селитры (обогащение в 1976 г.— 16,37 ат.%, 1977 г. — 16,42 ат.%) в зависимости от цели исследования.

Первый и второй вегетационные опыты проведены с райграсом миогоукосным. В третьем вегетационном опыте по-вторность в начале опыта 8-кратная, к моменту уборки ячменя —1-кратная, В фазы кущения (через 16 дней) и колошения (через 58 дней) для изучения динамики потребления растениями азота почвы и удобрения убирали по 2 сосуда. Лзот в опыте, внесен в виде меченного сульфата аммония (обогащение 14,10 ат.%) в дозе 300 мг/сосуд (табл.6). Во всех вегетационных опытах калийное удобрение вносилось в виде раствора хлористого калия, а фосфорное — в виде порошка суперфосфата ежегодно согласно схеме опытов. Известкование в вегетационных опытах проводили известью и шлаком Ижевской» металлургического комбината.

В растительном материале после сырого озоления методом Гинзбург и др. в одной навсске определяли содержание фосфора колориметрически поТруогу-Мейеру, калия—на пламенном фотометре, Общий азот в растениях определяли методом Кьельдаля-Подльбауэра, белок —но Барнштейну, сахара—по

Бертрану (Петербургский, 1968), Агрохимические зна.иШЛ почв в смешанных образцах проводились по общепринятым, методам. Содержание общего азота в почве определялось методом Кьельдаля-Подльбауэра, а минеральные формы (М— МН4, К—N03) — в вытяжке 0,25 н. КС). Фракции почвенного органического азота выделяли методом последовательного двухступенчатого кислотного гидролиза (Андреева и др., 1973; Андреева, Щеглова, 1977). Диализ изотопного состава образцов проводился на масс-спсктрометре МИ-1305.

СОДЕРЖАН И Е РАБОТЫ

I. Сравнительная эффективность применения шлака и извести при различных уровнях минерального питания

Использование мартеновского шлака Ижевского металлургического комбината в качестве известкового материала способствовало значительному повышению урожайности сельскохозяйственных культур. Исследования показали, что эффективность шлака, так же как и извести,* в существенной степени зависит от уровня,минерального питания. Так, в полевом опыте (-V® I), проведенном в ОПХ «Уромское», суммарная прибавка зеленой массы силосных культур, выраженная в кормовых единицах, была, наибольшей при известковании: иа'фоне полного минерального питания и составила при внесении шлака 47,1 ц, извести — 35,3 ц/га (табл. 2). Следует отметить, что" суммарные прибавки от применения шлака в зависимости от фона были выше извести по опыту на 8,1 —11,8 ц корм, ед., или на 33,4—16,0%.

В другом полевом опыте (Ха 3), проведенном в Сарапуль-ском совхозе-техникуме, суммарная прибавка зерна ячменя от шлака была наибольшей на повышенном уровне минерального питания (М^оРщоКт) и составила 20,2 ц/га, что было выше, чем от извести, на 7,2 ц, или на 55,4%. Значительным было также влияние шлака на урожай сельскохозяйственных-культур и в полевом опыте № 2, который проводился в звене полевого севооборота ОПХ «Уромское» (табл. 4). Суммарные урожаи н прибавки зерна гречихи, ячменя и смесн гороха-подсил-нечннка на силос, выраженные в кормоных единицах, были выше на делянках со шлаком, чем с известью. Большое влияние на эффективность известковых удобрений в опыте оказала их доза, с увеличением которой существенно возрастали их суммарные прибавки. Анализ результатов опыта покззывает, что величина суммарных прибавок, полученных при известковании, ззсисит также, от уровня азотного питания растений. Так, при внесении аммиачной селитры в дозе 60 кг д. в. на 1 га

Т а б лица. 2

Действие н последействие шлака и извести на урожай эеленоа массы (а и/га) силосных культур (полевой опыт № I, ОПХ «Урочское»)

Варнзнш опыта

1975г. 1976 г.) 1977 г.

последействие

оу

Л I о о I и

** н

ж о о и о. и

•я ^

з 2 *

® о * и

1. Контроль (б/у) . . „

2. N»0.......

3. N40+известь по 1,0 г. к,

4. Ыи+шлак по 1,0 г. к. .

5. Р»оК»о.......

6. РйоКм-!-известь по 1.0

7. РмКво+шлак по 1,0 г.

8. МвоК».......

9. М»оК«о-|-известь по 1,0

10. МмКто+шлак по 1,0 г.

11. ЫмРиКм.......

12.М«оР«оКео + иавесть до 1,0 г

13. М([)Р((|К»+шлак по 1,0 г, к НСР<*......

т. к

к.

г, к.

170 269 218 116.5

199 330 374 162.7 —

218 366 440 185,1 22А

211 388 478 195.4 32,7

230 290 332 152.5 —

243 383 374 179.1 26.6

235 Л551Г 405 187.4 34.9

211 412 176.6 —

234 403 468 ' 199,5 22.9

214 420 510 207.6 31,0

228 391 463 . 196.6 —

254 429 592 231.9 " 35,3

240 450 644 243.7 47,1

20 18 23

по фону Р^оКйо прибавки-от шлака в сумме за 3 года возросли, в зависимости от его дозы (0,5; 1,0; 2,0 г. к.), на 4,8; 11,1; 13,8 ц корм, ед., а от извести — соответственно на 2,1; 6,8; 9,3. При дальнейшем увеличении дозы азота до 120 кг д. в. на 1 га эффективность мелиорантов в опыте изменялась несущественно, кроме шлака в дозе 2,0 г. к., суммарная прибавка от которого увеличилась на 4,5 ц корм, ед.

Исследования, проведенные в условиях вегетационных опытов, также показали высокую эффективность шлака. В вегетационном опыте № 1 при внесении шлака уже в действии были получены достоверные прибавки райграса многоукосного, которые были выше извести по всем вариантам опыта (табл. 5). Значительным было и последействие шлака, которое также превосходило известь. Суммарная прибавка урожая райграса многоукосного за 4 года при внесении шлака в дозе 1,0 г, к. на фоне азота 600 мг/сосуд была выше извести на 44,0% (16,7 г/сосуд против 11,6), а на фоне азота 1200 мг — 94,1% (29,5 г/сосуд против 15,2).

Гзблнца 3

Влияние шлака и извести из урожай и качество зерна ячменя (полевой опыт Й 3, С ара пульс кий сов лоз-техникум, ц/га)

Варнанил опыта 1975 г. 1076 г. 1977 Г. « г й-« 2 гс _ i* g о. и 1 & s u « laí Суммарная прибавка зерна

действие последействие А * S t- С а а п si

зерно л о г а. а а ta X ч о X & ' о *

1. Без удобрения . ...... 7,0 11,8 10,3 11,5 8,2 255 2.9 _ .

2. Без удобрепн я+известь по 1,0

8,4 12,4 14,0 12.8 10,4 12,4 32,8 4,1 7,3 —

3. Беэ удойрения + шлак по 1,0 г. к. 7,1 12,0 15,6 13,0 12,2 12,6 34.9 4,3 9,4 —

NsoPSÚKW....."... 10,0 12.2 16,8 •Í2.0 ¡5.0 I1.S 41,8 5.0 — 16,3

5. ЫюРйКм+нзвесть по J,0 г. к. . 11,6 12,8 20.6 13.0 17.2 13,2 49,4 W 7,6 16,6

6, КиР^Км+шлак по 1,0 г. к. . 12,2 12,7 27,5 13,2 19,8 13.7 59^ 7,2 17,7 21,6

12,6 13,0 21,2 12,3 ' 18.8 115 52,0 0,4 — 27,1

8. KistPjí¡,KiM+H3BCCTb по 1,0г.к. 14,1 13,5 255 13,4 26,3 13,5 65,С 8,9 13,0 32.8

NjwPjwKisj+mas no 1,0 г, к. 13,4 щ 3Q.9 13,5 . 28.5 13,7 72,5 9,9 20,2 37,9

НСРм........... 1,5 2,1 < 2,1

Влияние шлака к извести на урожай н вынос азота сельскохозяйственными культурами при различных уровнях азотного питания (полевой опыт № 2, ОПХ «Уромское», и/гз)

Вариант опыта ■У/О Л'Ь ей И г и' ■ о СЬн ' 1976 Г] 1977 г иг и 2 , * * Ж ? о о. .-Г, а. о л Суммарная прибавка •я я з ж а. к ™ и • - £ е> 3 А У и в

лей< л X и « •твие 1 9 з! £¡8 ^ Я" Е о « V « а: о , <-> к Ч И 5 К я 5 ч * ,* 31 «о Я Н О О о * * *5 в 1л - 2 Е 8 о- я « о ¡К ¡Й

1. Контроль (б/у) 4,7 10.2 183 43,9 99.7

2. РеоКео (Фон,) . 6,8 14,8 236 61,9 140.8

3. Р^КаоМзд (Фон3) 8,4 16,9 263 70,1 4.5 203,9

4. РиКюМио (Фон3) 0.5 9,8 19.4 320 83,6 — 6,0 260,4

5, Фощ+известь по

г, к...... * 7,4 16.3 316 77,0 15.1 —. 157,9

6. Фон,+известь по 1,0

г. к...... 8,0 18.3 333 82,7 20,8 — 170,6

7. Фощ+известь по 2,0

г. к...... 7.6 19.1 378 90,5 28,6 — 236,1

8. Фонг+известь по 0.5

Г. к...... 8,8 20,6 340 87.3 17.2 5,7 210,2

9. Фон3+известь по 1,0

Г. к...... 9,6 23.8 376 97,7 27,6 8,3 246,9

10. Фонг+известь по 2.0

г. к...... 9,0 25,2 433 108,0 37.9 9,7 270.2

11. Фонз+нз весть по 0.5

г. к...... 11,2 24,3 353 96.1 12,5 5.3 273,4

12, ФоН)+ известь по 1,0

Г. к...... 12,5 27,2 403 108.8 25,2 7 Л 313,6

13. Фонизвесть по 2.0

Г. к. . . . . . . 12.8 28.8 460 119.3 35,7 8,0 385.4

14, ФоН[ + шлак по 0,5

Г, к. . ... . 8,3 14.8 320 75.9 14,0 — 154,6

15. ФоН| + шлак по 1.0

Г. к...... 9,0 19.8 337 86.0 24,1 — 170.6

16. Фон[ + шлак по 2,0

г. к...... 10.7 20.7 3% 98,1 36.2 — 232,5

17. Фона + шлак по 0.5

г. к,..... 4 9,2 19.4 357 88,9 18.8 7,2 219,6

18. Фонз + шлак по 1,0

г, к...... 10,5 24,0 417 105,3 35.2 10,7 270.4

19. Фонг + шлак по 2.0

Г, к...... 11.4 26,5 486 120,1 50,0 12,2 315.8

20. Фон} + шлак по 0.5

г. к...... 10,8 25,8 385 102.8 19,2. 7,4 296.3

21, Фон$ -I- шлак по 1.0

г. к...... 11,0 28.0 466 118,5 34,9 9,0 385,6

22, Фон3 + шлак по 2.0

Г. к...... 13.5 29,5 563 138,1 54,5 М,1 484,5

НСРоа .... 0.9 2,2 42

$

Результаты опыта показали, что эффективность и продолжительность действия мелиорантов зависит от условий азотного питания растений. Так, на фоне РК прибавки, полученные от внесения шлака и извести, составили максимум вдействии, ■затем с годами падали и на 4-й год после их внесения достоверных прибавок уже не обнаруживалось, кроме шлака в дозе по 1,0 г, к. В то время как на фоне ЫРК прибавки от известковых удобрений увеличивались с годами и составили максимум на 3-й год последействия. Следует отметить, что эффективность шлака и извести в вегетационных опытах № 1 и 2 с увеличением уровня азотного питания повышалась.

Таблица 5

Действие и последействие шлака к извести на урожай райграса многоукосного в зависимости от уровня азотного питания (вегетационный опыт № 1)

Варианты опыта Сухая масса, г/сосуя

1974 г 1975 г 1976 г. 1977 г. «г -3. С? * < К а е з- = 3 К з 5.° * г. я« ^ о л

Действие последействие

6.9 7,5 ' 4Л 3.8 22.5 _

2. Р<мК<м (Фон(>...... 9.4 8.2 5.6 4.7 27,9 '—

3, Фощ+ишесть по 0.5 г. к. - 12.5 9,6 7Л 4.0 33,3 5,4

4. ФоИ] + извес1Ь по 1,0 г. к. . 18,5 13,8 7.8 5.1 45.2 17,3

5. Фо»1+шлак по 0.5 г. к. . . . 14.4 11,2 7,8 5,6 39,0 11.1

6. ФоН|+тилзк по 1,0 г, к. . . . 19,5 13.5 7.5 5.9 46.4 18,5

7. Р9.,Ко.Ли (Фоиг)..... 21,1 22,1 17,0 14,6 74,8 —

8. Фоп2+тоесть по 0.5 г. к. , , 21,7 22.1 17,9 18.3 80,0 55

9, Фощ+изпссть по 1,0 г, к, . , 22,7 21,6 20.0 19,1 86,4 11,6

10. Фо^+ш.гак по 0,5 г. к. , , 23.2 23,2 20.7 20.4 87,5 12.7

11. Фо!Г1 + 1!изк ПО 1,0 Г, к: . . . 24.5 21,2 20,7 22.1 91.5 16.7

12, Рд^К^Хю (Фон,)..... 24,2 24.4 22,7 19.7 91.0 —

13. Оон}+изэсс1ь по 0.5 г. к. . 26,1 26.8 20,9 22.8 102,6 11.6

И. Фонз+иэвестъ по 1,0 г. к, , 27,2 26.2 26,8 26.0 106,2 155

15. Фого+шлэк по 0.5 г, к, . . . £7,9 23,4 27,6 25.1 109,0 18.0

16. Фсшч-шлак по 1,0 г. к, . . , 29,0 29,9 32.1 29,5 120,5 29,5

НСР^......... 09 и 0,9 1,0 .

При внссешш шлака и извести в результате создания оптимальных условий для роста и развития растений повышалась эффективность минеральных удобрений (табл. 3, 4). В полевом опыте Л'в 2 при систематическом применении аммиачной селитры в дозе по 60 кг д, в. прибавка, полученная за 3 года, на 1 кг внесенного азота составила 4,0 кг корм, ед.,

а на фоне шлака в зависимости от его до,зы (0,5; 1,0; 2,0 г, к.) 7,2; 10,7; 12,2 кг, известн—-соответственно 5,7; 8,3; 9,7 (табл. 4).

Наши исследования показали, что шлак и известь оказали значительное влияние не только на урожаи сельскохозяйственных культур, но и способствовали положительному влиянию на его качество. Под.влиянием шлака и извести повысилось содержание белка в зерне дчменя, особенно в последействии {табл. 3), сырого протеина в гречихе и силосных культурах и содержание сахароз в райграсе многоукосном.

Изменение агрохимических свойств почвы под влиянием удобрений, шлака и извести"

В лабораторных исследованиях шлак при благоприятных условиях уже через 1 месяц после внесения оказал значительное нейтрализующее действие на почвенную кислотность. В полевом опыте № 3 (Сарапульский совхоз-техникум) через 3 года после внесения шлака и извести рН солевой вытяжки повысилась с 4,8 до 5,8—6,2, Нг снизилась с ЗЛ мэкв/100 г до 1,6—2,2, а обменная кислотность — с 0,62 мэквПОО г до 0,03— 0,08. Значительно возросла сумма поглощенных оснований (с 4,0 мэкв/100 г до 7,1 —10,8) и степень насыщенности почв основаниями: (с 56,3% до 77—87,1%). Аналогичные изменения произошли и в других полевых, и вегетационных опытах. По нейтрализующей способности шлак в наших исследованиях не уступал эквивалентным дозам извести.

3. Азотное питание растений при известковании почвы-шлаком и известью

3.1. Влияние-шлака и извести на использование растениями

азота почвы и удобрений

Шлак, так же как известь, улучшая агрохимические свойства почвы, оказывал существенное влияние на условия азотного питания растений. Вынос азота сельскохозяйственными растениями во всех полевых и вегетационных опытах при внесении шлака был значительно выше, чем на неизвесткован-ных вариантах. Исследования динамики потребления ячменем азота почвы и удобрения (вегетационный опыт № 3), проведенные с помощью стабильного изотопа 1аМ, позволили установить, что уже через 16 дней после начала развития растения на известкованных вариантах использовали азота удобрения больше в 1,8 раза, азота почвы — в 1,5 раза по сравнению с ие-известкованным, фоном, В результате суммарный вынос азота 19

в фазу полной спелости ячменя повысился при внесении шлака на 36,8%, извести — на 24,2% (табл, 6),

Таблица 6

Влияние шлака и извести на использование растения миазота почвы и

удобрений

Варианты ■ч 2 о О Ч л Э Л Использовано азота изг

почвы удобрения, % от внесенного

мг/сосуд о п а»« 3 в н К я "5 в4 м а. (Ч 5"-* О. о „ Ш О 4> ■ и * я 5 о 5 Я л Зо Я Я (- •а я я ■ я . ш Ч О.

Вегетационный опыт № 2, райграс многоукосный (в числителе — 1976 г., в знаменателе— 1977 г.)

П

РмК<м+1,Я11«!а01 . . .

Ре.Жм+шлак по 1,0 г. ни

рмКо,,+известь по' 1,0 г. к.......,

Р<мКо,<+шлак по 1,0 г. к.

Р<иКч.о + известь по 1,0 • 1-, К .

230 244,3 54.8 157,5 69.3 48 0 —21.3

230 184,8 37,8 219,5 66.5 50.0 —16,5

230 270.6 54.6 173 8 80.6 53,4 —27.2

230 232,4 41,8 303,3 87,2 58.8 —28,4

2.40 265.5 55.0 171.6 78.4 52.0 —26,4

230 217.4 41.& 283,9 80,6 55.3 -25.3

460 384.0 50.4 227.8 65.0 41.4 —23.6

460 301.3 33.9 ■321,4 58.5 43.3 — 15,2

460 435.5 45.9 2352 76,2 51.2 —25.0

460 331.3 32,4 388.9 75.9 56.0 — 19.9

460 426.8 46,3 232.5 74.3 49.8 —24.5

460 372,8 33.3 389,9 74,1 54,1 —2о,е

Вегетационный опыт № 3. ячмень, 1977 г.

Р<ИК<М(16МН.Ь504 . . Р(М К известь по 1,0

г, к........

Ро.Лм+шлак по 1,0 г, к.

300 220,4 33,2 227.6 61,1 45,4

300 275,2 33.5 286.5 79.4 56.4

300 296,9 37.2 298.6 86.6 62.1

—15,7

—23.0 -21,5

Коэффициенты использования азота из удобрения, рассчитанные по разнице с контролем (РК), в вегетационных опытах при внесении шлака и извести ссотавили 74,1—87,2%, в то время как на неизвесткованных вариантах —53,5—69,3% (табл. 6), причем они были значительно выше коэффициентов, рассчитанных изотопным методом. При известковании шлаком -в дозе по 1,0 г. к. коэффициент использования азота из суль-■ фата аммония, рассчитанный изотопным методом, повысил-?

и

ся на 16,7% по сравнению с неизвесткованным фоном (45,4%) и составил 62,1% н был выше по сравнению с известью на 5,7%. Влияние шлака на использование азота удобрения более существенным было в последействии. Так, если в первый год после внесения его использование азота аммиачной селитры в зависимости от дозы азотного удобрения (230, 460 мг/со-суд) повысилось на 5,4% и 9,8%, то в последействии — па 8,8% и 12,7% (табл. 6). В среднем за 2 года при известковании почвы шлаком коэффициент использования азота из аммиачной селитры (изотопный метод) составил 54,8% (51,2— 58.8%), в то время как на нензвссткованных вариантах — 45,7% (41,4-50,0%).

3.2. Превращение азота почвы и меченных изотопом азотных удобрений под влиянием шлака и извести

Важное значение для эффективного использования азотных удобрений имеет познание процессов превращения его в почве. Данные анализов показали, что через 16 дней после внесения меченного сульфата аммония в почве находилось в минеральной форме лишь 35,0—43,9% азота удобрения. При этом на вариантах со шлаком и известью за счет усиления процессов нитрификации 78,8—84,0% оставшегося азота удоб-оения находилось в нитратной форме, в то время как на фоне без известкования лишь 9,3%. В последующий период в фазе колошения (через 58 дней) в минеральной форме в почве обнаружены лишь следы меченного азота удобрения, а в растении в это время отмечается максимальное его содержание.

Некоторая часть азота удобрения, наряду с использованием растениями, теряется из почпы и частично закрепляется в ней в органической форме. Исследования показали, что шлак и известь не оказали существенного^влияния нз процессы иммобилизации азота удобрения, размеры которой составили при внесении сульфата аммония 19.5—21,0%, аммиачной селитры в зависимости от его дозы—15,9—18,4% (табл. 7, 8), в то время как размеры газообразных потерь азота удобрения в значительной степени зависели от внесения шлака и извести в течение всего периода вегетации (табл. 7). Пели в фазу уборки ячменя (через 82 дня) потери азота сульфата аммония на неизвесткованном варианте составили 35,1% от внесенной дозы, то при внесении шлака они были ниже на 17,4%, а извести— на 12,5%. Расчет баланса аммиачной селитры в вегетационном опыте № 2 (табл. 8) показал, что шлак и известь оказали болсе эффективное влияние на снижение потерь азота из удобрения в последействии. В среднем за 2 года привнесения шлака и извести потери азота удобрения в зависп-

Динамика баланса сульфата аммония в условиях известкования почвы шлаком и известью (вегетационный опыт з, 1977 г,, в % от внесенного)

Варианты

Статьи баланса Число дней от начала опыта «^РК "■НРК+ известь по 1,0 г, к. <вМРК+ шлак по 1.0 г. к.

Использовано растениями 16 58 82 18,4 45,6 45,4 32.8 57,1 56,4 34,2 63.4 62,1

Осталось в в минеральной форме 16 58. 82 43,9 0.6 35.0 0,4 36.6 0.5

почве в органической форме 16 58 82 15,0. 19,6 19,5 17,2 .20.0 21.0 16.4 20,8 . 20,2

Потери 16 58 82 22.7 34,2 35.1 . 15,0 22.5 22.6 12,8 15,3 17,7

мости от его дозы (230, 460 мг/сосуд) сократились соответственно на 7,2% (4,8—10,7%) и 11,3% (9,0—13,6%).

Таблица в

Баланс аммиачной селитры при внесении шлака н извести*

(вегетационный опыт Д!» 2, раАграс многоукосный, в % от внесенного)

Варианты опыта " £ " Испольоова-'во растениями Закрепилось в почве Потери

1976 с 1977 г 1976 г 1977 г. 1976 г. 1977 г.

"М,РК . . . . г. 230 48.0 50.0 16,8 17,1 35,2 32.9

15М,РК+шдзк по к. 230 53,4 58,8 18,4 19,0 28,2 225

,:М|РК+известь по .0

г. к..... , 230 52,0 55.3 17.6 18.2 30,4 26.5

. . . . 460 41,4 43.3 15.9 16.5 42,7 40.2

^Гч'гРК+шлак по 1,0 г. к. 460 51,2 56,0 16,8 17.4 32,0 26.6

'^РК + известь по 1 .0

Г. к..... . . 460 49,8 54,1 16,5 [7,6 33,7 28,3

Примечание. 1976 г. —действие шлака и извести. 1977 г.— последействие шлака н иззестн.

Влияние известкования на процессы превращения азота в почве (вегетационные опыты № 2, 3)

Барианты опыта Доаа азота Иммобилизовано азота нз удобрения <ММ) Дополнительно усвоено азота на .почвы (ТЫ) яо сравнению с контролем (РК) Чистая им-мобилизация (—) или мобилизация (+)

Я и о Я С % от внесенного о а* а £ и о м о о а. * а у о £ ¿г % от внесенного

Вегетационный опыт Л 3, ячмень (1977 г.)

РК+("МН.ЬБСи . . РК+известь по 1,0 г. к, РК+шлак по 1.0 г. к.

300 58,7 19,5 47,2 15.7 —11,5

300 63,0 21.0 69.0 23,0 +6.0

300 60.6 20.2 73.5 24,5 + 13,0

—3,8 + 2,0 +4.3

Вегетационный опыт № 2, райграс многоукосный (1977 г.)

РК+'ЭДН^Ш» . . 230 39.3 17,1 38.0 16.5 —1.3 —0,5

РК + шлак по 1,0 г. к. . 230 43,7 19,0 65,3- 28,4 +21,6 +9.4

РК+известь по 1,0 г. К; . 230 41.8 18.2 58,5 25,4 + 16.7 +7Л

РК+!*ЫН<15ЫОэ . . , , 460 75.9 16.5 70,4 15,4 —5.5 —1.2

РК + шлак по 1,0 г. к. . 460 80,0 17.4 91,0 19,9 + 11,9 +2,5

РК+известь по 1,0 г. к. . 460 81,0 17,6 92.2 £0,0 + 11,2 +2,4

Наряду с иммобилизацией минерального азота почвы и внесенных удобрений, в почве непрерывно протекают процессы минерализации органического вещества. Результаты вегетационных опытов (табл. 9) показали, что при внесении азотных удобрений в нензвесткованную почву в ней преобладают процессы иммобилизации, при которых количество иммобилизованного азота из удобрения превышало дополнительное {по сравнению с контролем РК) усвоение растениями азота почвы (на 0,5—3,8% от внесенного), в то время как на известкованных вариантах дополнительное (по сравнению с РК) усвоение растениями азота почвы под влиянием шлака и извести составило 19,9—28,4% от внесенной дозы, что было выше иммобилизации азота удобрений (17,4—21,0% от внесенного) на 2,0—9,4%. Следовательно, при внесении шлака и извести в почве процессы мобилизации преобладали над иммобилизацией.

3.3. Размеры последействия азотного удобрения при внесении ■ шлака и извести

На второй год поело внесения азотного удобрения основная 'роль в питании растений принадлежала азоту почвы, доля которого составила 87,0—88,7% от общего выноса. При этом шлак и известь способствовали значительной мобилизации азота почвы, в результате которой на известкованных вариантах было использовано на 88—137% больше азота почвы, чем по фону без шлака и извести (вегетационный опыт № 2), Использование райграсом многоукосным азота аммиачной селитры, закрепившегося в почве в органической форме, составило в последействии при внесении шлака и извести 8,8—11.8% от им* мобилизованного в 1-й год, что было выше, чем на неизвест-кованных вариантах, на 3,1—3,8%. При повторном внесении азотного удобрения (немеченого) использование иммобилизованного азота удобрския (меченого) на фоне шлэка и извести повысилось почти в 2 раза и составило 16,9—20,6% от закрепившегося, в то время как на вариантах без'известкования было использовано 10,6—11,6% от иммобилизованного в 1-й год.

Расчет бзланса иммобилизованного азота удобрения в ■ последействии показал, что потерн его на фоне шлака и извести были ниже.

3.4. Влияние-шлака и извести на процессы иммобилизации азота удобрения в почве.

Исследование динамики закрепления азота сульфата аммония показало, что иммобилизация меченого 1SN азота удобрения в первый период после внесения его (через 16 дней) в иеизвесткованную почву происходила в основном в отгоняемые фракции легко- и трудногидролируемого азота до 56,1% от иммобилизованного, при этом 39,7% закрепившегося азота удобрения находилось в нсотгоняемой части их и лишь 3,5% — в негидролизусмой фракции.

При внесении же азота удобрения на известкованных ва* риантах, характеризующихся более высокой микробиологической активностью, иммобилизация происходила в основном сразу в неотгоняемой фракции легко- и трудногидролизуемо* го азота. Фракционный анализ азота почвы в вегетационных опытах после уборки растении показал, что шлак и известь как в действии, так и в последействии способствовали несколько меньшему (по сравнению с неизвесткованными вариантами) содержанию иммобилизованного азота удобрения в-неотгонясмы* фракциях легко- и трудногидролизуемого азо» та (61,8—68,6% против 74,1—78,2%) и более высокому содер-

* . •» , . - - к ^ . •

жанию в отгоняемой части их (16,1—22,0%* против 10,8— 15,4%) и во фракции нешдролизуемого азота (11,5—16,2% против 7,0—10,0%).

4. Экономическая эффективность шлака н извести в зависимости от уровня минерального питания

Расчеты показателен экономической эффективности применения шлака и извести п полевом опыте, проведенном в Сара-пульском совхозе-техникуме (1975—1977 гг.), показали более высокую эффективность шлака в сравнении с известью. Экономическая эффективность шлака в значительной степени зависела от уровня минерального питания. Чистый доход, полученный от известкования с 1 га за 3 года, составил при внесении шлака на фоле без удобрения 92 руб. 78 коп., на фоне МаоРмКээ— 192 руб. 93 коп. и на фоне ЫкюРкюК^о — 223 руб. 21 коп., в то'время как от извести он был равен соответственно 68 руб. 47 коп., 72 руб. 04 коп. и 1^7 руб. 28 коп.

ВЫВОДЫ

1. Для известкования кислых почв мартеновский шлак Ижевского металлургического комбината является ценным известковым удобрением, который по своему действию и последействию превосходит известь. С увеличением уровня минерального питания эффективность шлака возрастает. Максимальные суммарные прибавки в полевых опытах, проведенных н разных звеньях севооборотов, за 3 года с I га составили при внесении шлака в дозе по 1,0 г. к. 35,2; 47,1 ц корм, ед., в опыте с ячменем — 20,2 ц зерна, а на фоне извести — соответственно 27,6; 35,3 и 13,0 ц.

2. Шлак оказал положительное влияние как на величину урожая сельскохозяйственных культур, так и на их качество. При внесении шлака повышалось содержание белка в зерне ячменя, особенно в последействии, сырого протеина в гречихе и в силосных культурах и Сахаров в райграсе многоукосном.

3. Мартеновский шлак как известковое удобрение способствует значительному улучшению агрохимических свойств кислых дерново-подзолистых почв. Под влиянием шлака снижались все виды почвенной кислотности, содержание подвижного алюминия, увеличивались сумма поглощенных оснований и степень насыщенности почв основаниями. При этом по нейтрализующей способности шлак не уступал извести.

4. Под влиянием шлака и извести значительно улучшились условия азотного питания растений. При внесении шлака коэффициент использования азота из аммиачной селитры, вычисленный изотопным методом, повысился при дозе азота

230 мг/сосуд на 5,1—8,8%, а при дозе азота- 460 мг/сосуд— на £>,8—12,7% и составил 51,2—58,8% (по извести — 49,8— 55,3%), Использование азота из сульфата аммония при внесении шлака увеличилось на 16,7%, а извести — на 11,0% и составило соответственно—62,1 и 56,4%. Шлак и известь способствовали не только повышению использования азота удобрений, но и оказали существенное влияние на мобилизацию азота почвы.

5. Расчет баланса меченного азота удобрений в системе «почва—растение» показал, что прн внесении шлака происходит снижение газообразных потерь азота удобрений в зависимости от их дозы и формы на 7,0—17,4%, а извести—1,0— 12.5%.

6. Шлзк и известь повышали использование иммобилизованного азота удобренной последействии и снижали его потери. Б первый год последействия использование азота аммиачной селитры, закрепившегося в почве в органической форме, составило 8,8—И,8% от иммобилизованного, в то время как на нензвееткованном варианте — 5,5—8,0%, Прк'этом на фоне повторного внесения азотного удобрения использование закрепившегося азота аммиачной селитры при внесении шлака и извести составило 16,9—20,6% от оставшегося в: 1-й год, что было выше, чем'на фоне без известкования на 6,3— 9,0%. . .

7. Состав иммобилизованного азота удобрения отличался от почвенного более высоким относительным содержанием не-отгоняемой фракции трудногидролизуемого азота и более низким содержанием фракции негидролнзуемого азота. При этом шлак и известь как в действии, так и в последействии способствовали несколько меньшему (по сравнению с нейзвесткованными вариантами), содержанию иммобилизованного азота удобрения в иеотгоняемых фракциях легко- н трудногидролизуемого азота (61,8—68,6% против 74,1—78.2%) и более высокому содержанию в отгоняемой части их (16,1—22,0% против 10,8—15,4%) и во фракции негидролнзуемого азота (11,5—16,2% против 7,0-10,0%).

8. Применение мартеновского шлака в качестве известкового удобрения дает значительный экономический эффект, более высокий, чем но извести. Чистый доход за 3 года с 1 га, полученный при внесении шлака на фоне Ы^Р^Ксю. составил 192 руб. 93 коя., М|ваР|8оК|во — 223 руб. 21 коп,, в то время как при внесении извести — соответственно 72 руб. 04 коп. и 137 руб. 28 коп. Наиболее экономически выгодно использовать шлак на повышенном уровне минерального питания,

9. Экономическая эффективность минеральных удобрений под влиянием шлака н извести значительно возрастала. Чистый: доход от применения минеральных удобрений в сумме за 3 го-

да возрос при внесении шлака на 100,09—119,00 руб., а извести— на 3,77—68,72 рубля. Рентабельность применения удобрений при внесении ' шлака повысилась на 49—81%, а извести— на 3—29%.

Предложения производству

1. Для уменьшения дефицита известковых материалов в Удмуртской АССР необходимо организовать размол мартеновского шлака Ижевского металлургического комбината, в результате которого хозяйства республики получат высокоэффективное и дешевое известковое удобрение,

2. При разработке н внедрении системы применения удобрений в колхозах и Совхозах шлак наиболее экономически выгодно использовать в дозе, рассчитанной по 1,0 г. к„ в севооборотах с культурами, чувствительными к кислотности почвы, в сочетании с повышенными нормами полного минерального удобрения.

Список опубликованных работ по теме диссертации

1. Мерзляков Л. А., Решетникова Н. В., Юдин Ф. А. Изменение форм калия в почве под действием шлака и извести. Сборник научных трудов ТСХА (серия «Агрохимия, физиология растений, почвоведение»), 1977, вып. 228, с. 22—25.

2. Мерзляков Л. А. Влияние шлака на урожай сельскохозяйственных культур в зависимости от уровня азотного питания. Доклады ТСХА, 1978, вып. 238, с. 21—25.

3. Мерзляков Л. А., Решетникова Н. В., Юдин Ф, А. Урожай сельскохозяйственных культур и превращение азотнокислого аммония в почве при внесении шлака и извести по разному фону минерального питания. Известия ТСХА, 1978, вып. 3, с. 107—И 5.

4. Асаров X. К-, Решетникова П. В., Мерзляков Л. А. Влияние шлака и извести на урожай сельскохозяйственных культур и превращение в зависимости от уровня минерального питания. Отчет, Мв гос. регистрации 7609)272, Х> лив. Б 674749, 1978 г.

Объем 1'Л п. л-

Заказ 59.

Тираж 100

Типография Московской с.-х. академии им. К. Л. Тимирязева 127550, Москва И-550, Тимирязевская ул., 44